JP2016063235A - 無線子機、無線親機選択方法、及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】作業コスト及び製造コストを抑制しつつ、複数の無線親機のうちから、接続すべき無線親機を適切に選択する端末、システム、及び方法を提供する。【解決手段】通信システムの無線子機は、ビーコンパケットを受信する無線通信部（４０２）と、車両内における自機の設置位置である車両内子機位置を取得する設置位置認識部（４０１）と、通信システム内における車両の位置である通信システム内車両位置を示す情報と関連付けてビーコンパケットの受信信号強度の測定値を取得する受信信号強度測定部（４０６）と、車両内子機位置における、複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値を提供する受信信号強度予想値提供部（４０７）と、提供された予想値と測定値との比較の結果に基づいて、自機が設置されている車両内に設置されていると推定される無線親機を、接続先無線親機と決定する接続無線親機決定部（４０８）とを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、無線親機と無線通信を行う無線子機、無線子機が複数の無線親機の内のいずれか１つを接続すべき無線親機（接続先無線親機）として選択するための無線親機選択方法、及び複数のローカル無線ネットワークを有する通信システムに関する。

一般に、無線通信システムを構成する無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のようなローカル無線ネットワークは、無線アクセスポイントとしての１台の無線親機と無線端末としての１台以上の無線子機とから構成される。ローカル無線ネットワークを構築するために、無線親機は、ローカル無線ネットワークに関する情報を含むネットワーク管理パケットとしてのビーコンパケットをブロードキャスト（同時通報）する。無線子機は、ブロードキャストされたビーコンパケットを受信し、このビーコンパケットの送信元である無線親機が、接続すべき無線親機（接続先無線親機）であるか否かを判定する。無線子機は、ビーコンパケットの送信元である無線親機が、接続すべき無線親機であると判定した場合には、この無線親機に対して接続要求信号を送信して、この無線親機が所属するローカル無線ネットワークに参加する。

一般に、ビーコンパケットの送信元が、接続すべき無線親機であるか否かを判定することができるようにするため、無線子機には、接続すべき無線親機の識別情報が予め設定されている。ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した無線ＬＡＮにおいては、無線親機の識別情報として、ＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ）が用いられる。無線子機に、接続すべき無線親機の識別情報を予め設定することにより、無線子機の周辺に複数の無線親機（アクセスポイント候補）が存在する場合であっても、この無線子機は、複数の無線親機のうちから、接続すべき無線親機を特定し、特定された無線親機（アクセスポイント）に無線接続することができる。しかし、無線子機に、接続すべき無線親機の識別情報が予め設定されていない場合には、無線子機は、識別情報に基づいて、接続すべき無線親機を特定することができない。

無線親機の識別情報が設定されていない無線子機が、接続すべき無線親機を選択する方法が、例えば、特許文献１に提案されている。特許文献１は、無線接続可能な複数の無線親機が存在する場合に、無線親機に接続されている無線子機の接続台数、又は、無線親機との間の通信速度を評価し、この評価の結果に基づいて、接続すべき無線親機を選択する方法を提案している。

また、特許文献１は、無線子機が、無線親機の位置情報と無線子機の位置情報とに基づいて、探索範囲内に位置する無線親機を抽出し、この抽出された無線親機に関する通信情報を無線子機に提供することによって、接続すべき無線親機を選択する方法をも提案している。

特開２０１４−２２８０９号公報

しかしながら、無線子機の接続台数又は通信速度の評価結果に基づいて、接続すべき無線親機を選択する方法では、受信される無線信号強度が最も強い無線信号の送信元が、接続すべき無線親機として選択されない場合があるという問題がある。

また、無線親機の位置情報と無線子機の位置情報とに基づいて選ばれた無線親機に関する通信情報を無線子機に提供する方法では、無線子機が、自機の絶対位置を測定する手段を備え、且つ、接続すべき無線親機の絶対位置情報を保持している必要がある。しかし、一般に、ローカル無線ネットワークが構築される前の時点では、ビーコンパケットを用いた無線通信によって、接続すべき無線親機の絶対位置を無線子機に通知することができないという問題がある。

また、作業者の手作業によって、複数の無線子機の各々に、接続すべき無線親機の識別情報を入力する場合には、通信システムを構築するための作業コストの増加、及び、無線親機の識別情報を入力するためのインターフェースの追加による、無線子機の製造コストの増加の問題がある。

そこで、本発明は、作業コスト及び製造コストを抑制しつつ、複数の無線親機のうちから、接続すべき無線親機を適切に選択することができる無線子機及び通信システム、並びに、作業コスト及び無線子機の製造コストを抑制しつつ、無線子機が、複数の無線親機のうちから、接続すべき無線親機を適切に選択することができる無線親機選択方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る通信システムは、予め定められた複数の無線セルに対応する複数のローカル無線ネットワークを有する通信システムであって、前記複数のローカル無線ネットワークのうちの各ローカル無線ネットワークは、前記複数の無線セルのうちの各無線セル内に設置された、無線親機と少なくとも１つの無線子機とを有し、前記無線子機は、前記複数の無線セルに対応する複数の無線親機が送信する複数のネットワーク管理パケットを受信する無線通信部と、前記複数の無線セルのうちの、自機である前記無線子機が設置されている無線セル内における、前記自機の設置位置である無線セル内子機位置を示す情報を取得する設置位置認識部と、前記複数の無線親機のうちの各無線親機が設置されている無線セルの前記通信システム内における位置である通信システム内セル位置を示す情報を前記複数のネットワーク管理パケットから取得し、複数の前記通信システム内セル位置を示す情報の各々と関連付けて前記複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の測定値を取得する受信信号強度測定部と、前記無線セル内子機位置における、前記複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の予想値を提供する受信信号強度予想値提供部と、前記受信信号強度予想値提供部から提供された前記予想値と前記受信信号強度測定部によって取得された前記測定値との比較を行い、前記複数の無線親機のうちの、前記比較の結果に基づいて前記自機が設置されている無線セル内に設置されていると推定される無線親機を、前記自機が接続すべき接続先無線親機と決定する接続無線親機決定部と、前記接続無線親機決定部によって決定された前記接続先無線親機に接続するための処理を行う接続処理部と、を有することを特徴とする。

本発明の他の態様に係る無線子機は、予め定められた複数の無線セルに対応する複数のローカル無線ネットワークを有する通信システムに含まれる無線子機であって、前記複数のローカル無線ネットワークのうちの各ローカル無線ネットワークは、前記複数の無線セルのうちの各無線セル内に設置された、無線親機と少なくとも１つの前記無線子機とを有し、前記無線子機は、前記複数の無線セルに対応する複数の無線親機が送信する複数のネットワーク管理パケットを受信する無線通信部と、前記複数の無線セルのうちの、自機である前記無線子機が設置されている無線セル内における、前記自機の設置位置である無線セル内子機位置を示す情報を取得する設置位置認識部と、前記複数の無線親機のうちの各無線親機が設置されている無線セルの前記通信システム内における位置である通信システム内セル位置を示す情報を前記複数のネットワーク管理パケットから取得し、複数の前記通信システム内セル位置を示す情報の各々と関連付けて前記複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の測定値を取得する受信信号強度測定部と、前記無線セル内子機位置における、前記複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の予想値を提供する受信信号強度予想値提供部と、前記受信信号強度予想値提供部から提供された前記予想値と前記受信信号強度測定部によって取得された前記測定値との比較を行い、前記複数の無線親機のうちの、前記比較の結果に基づいて前記自機が設置されている無線セル内に設置されていると推定される無線親機を、前記自機が接続すべき接続先無線親機と決定する接続無線親機決定部と、前記接続無線親機決定部によって決定された前記接続先無線親機に接続するための処理を行う接続処理部と、を有することを特徴とする。

本発明のさらに他の態様に係る無線親機選択方法は、予め定められた複数の無線セルに対応する複数のローカル無線ネットワークを有する通信システムにおいて、前記通信システムに含まれる無線子機が行う無線親機選択方法であって、前記複数のローカル無線ネットワークのうちの各ローカル無線ネットワークは、前記複数の無線セルのうちの各無線セル内に設置された、無線親機と少なくとも１つの前記無線子機とを有し、前記無線親機選択方法は、前記複数の無線セルに対応する複数の無線親機が送信する複数のネットワーク管理パケットを受信するステップと、前記複数の無線セルのうちの、自機である前記無線子機が設置されている無線セル内における、前記自機の設置位置である無線セル内子機位置を示す情報を取得するステップと、前記複数の無線親機のうちの各無線親機が設置されている無線セルの前記通信システム内における位置である通信システム内セル位置を示す情報を前記複数のネットワーク管理パケットから取得し、複数の前記通信システム内セル位置を示す情報の各々と関連付けて前記複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の測定値を取得するステップと、前記無線セル内子機位置における、前記複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の予想値を提供するステップと、提供された前記予想値と取得された前記測定値との比較を行い、前記複数の無線親機のうちの、前記比較の結果に基づいて前記自機が設置されている無線セル内に設置されていると推定される無線親機を、前記自機が接続すべき接続先無線親機と決定するステップとを有することを特徴とする。

本発明においては、自機としての無線子機は、自機が設置されている無線セル内における設置位置（無線セル内子機位置）を示す情報を取得し、各無線親機が設置されている無線セルの通信システム内における位置（通信システム内セル位置）を示す情報を取得し、複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の測定値を通信システム内セル位置と関連付けて取得し、無線セル内子機位置における、複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の予想値を取得し、予想値と測定値との比較の結果に基づいて、自機が所属する無線セル（子機所属無線セル）と同じと推定される無線セルを求め、この無線セル内に設置された無線親機を、自機が接続すべき接続先無線親機と決定する。したがって、本発明によれば、通信システムの構築作業の手間が減り、作業コストを低減することができ、また、無線子機に無線親機を識別する情報を入力するインターフェースを備えさせる必要がないため、無線子機の製造コストを低減することができる。また、本発明によれば、無線セルの通信システム内における位置だけでなく、無線セル内における無線子機の設置位置をも考慮に入れた受信信号強度の予想値を用いているので、接続すべき無線親機を適切に選択することができる。

本発明の実施の形態に係る通信システムの構成を概略的に示す図である。 本実施の形態に係る通信システムにおけるローカル無線ネットワークの構成を概略的に示す図である。 本実施の形態に係る通信システムにおける無線親機の構成を概略的に示すブロック図である。 本実施の形態に係る通信システムにおける無線子機の構成を概略的に示すブロック図である。 本実施の形態に係る通信システムにおける無線子機の設置位置である無線セル内子機位置（車両内子機位置）の一例を概略的に示す平面図である。 本実施の形態に係る通信システムにおける無線子機が実行するビーコンパケットの有効性判定処理を示すフローチャートである。 ３号車の車両内における先頭側の設置位置（車両内子機位置）Ａで受信された複数のビーコンパケットの受信信号強度の測定値の一例を表形式で示す図である。 ３号車の車両内における後方側の設置位置（車両内子機位置）Ｄで受信された複数のビーコンパケットの受信信号強度の測定値の一例を表形式で示す図である。 ある車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置された無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値の一例を表形式で示す図である。 ある車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置された無線子機によって受信されるビーコンパケットの受信信号強度の予想値の一例を表形式で示す図である。 本実施の形態に関し、１号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値（推定値）、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値（実測値）、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。 本実施の形態に関し、２号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。 本実施の形態に関し、３号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。 本実施の形態に関し、４号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。 本実施の形態に関し、５号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。 本実施の形態に関し、１号車から５号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の測定値と受信信号強度の予想値との差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。 本実施の形態に関し、１号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値（推定値）、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値（実測値）、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。 本実施の形態に関し、２号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。 本実施の形態に関し、３号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。 本実施の形態に関し、４号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。 本実施の形態に関し、５号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。 本実施の形態に関し、１号車から５号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の測定値と受信信号強度の予想値との差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。 比較例に関し、３号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値と、３号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の測定値との差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。 比較例に関し、２号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値と、２号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の測定値との差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。 比較例に関し、３号車及び２号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値と、３号車及び２号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の測定値との差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。

《通信システム》
図１は、本発明の実施の形態に係る通信システムの構成を概略的に示す図である。本実施の形態に係る通信システムは、連結された複数の車両１０１，１０２，１０３，１０４，１０５を含む列車１００に搭載される列車通信システムである。また、本実施の形態に係る通信システムは、本発明が適用された無線親機選択方法を実施することができる無線子機を含む通信システムである。図１には、列車１００を構成する車両の数が５両である場合が示されているが、車両の数は２両以上であれば、５両以外の数であってもよい。また、本発明は、無線子機に接続先無線親機を自動的に選択させる通信システムであれば、列車通信システム以外の通信システムにも適用可能である。

図１に示されるように、本実施の形態に係る通信システムは、複数のローカル無線ネットワーク１１０，１２０，１３０，１４０，１５０を有する。複数のローカル無線ネットワーク１１０，１２０，１３０，１４０，１５０は、予め定められた領域である複数の無線セルとしての複数の車両１０１，１０２，１０３，１０４，１０５内にそれぞれ構成される。複数のローカル無線ネットワーク１１０，１２０，１３０，１４０，１５０の各々は、アクセスポイントとしての１台の無線親機と、無線端末としての１台以上の無線子機とを有する。図１に示される列車１００においては、１号車の車両（無線セル）１０１内にローカル無線ネットワーク１１０が構成され、２号車の車両（無線セル）１０２内にローカル無線ネットワーク１２０が構成され、３号車の車両（無線セル）１０３内にローカル無線ネットワーク１３０が構成され、４号車の車両（無線セル）１０４内にローカル無線ネットワーク１４０が構成され、５号車の車両（無線セル）１０５内にローカル無線ネットワーク１５０が構成される。また、先頭車両である１号車の車両１０１には、サーバ１０６が備えられている。サーバ１０６は、各車両の無線親機１１１，１２１，１３１，１４１，１５１と車両間ネットワーク１０７を介して通信可能に接続される。なお、サーバ１０６は、１号車の車両１０１以外の位置、例えば、他の車両内に設置されてもよい。

図２は、本実施の形態に係る通信システムにおけるローカル無線ネットワークの構成を概略的に示す図である。図２は、図１に示される列車１００のうちの、２号車の車両１０２と、３号車の車両１０３と、４号車の車両１０４とを示している。２号車の車両１０２内に構成されたローカル無線ネットワーク１２０は、無線親機１２１と、８台の無線子機２２１〜２２８とで構成される。３号車の車両１０３内に構成されたローカル無線ネットワーク１３０は、無線親機１３１と、８台の無線子機２３１〜２３８とで構成される。４号車の車両１０４内に構成されたローカル無線ネットワーク１４０は、無線親機１４１と、８台の無線子機２４１〜２４８とで構成される。各車両に搭載される無線子機の台数は、８台以外であってもよい。また、図２には、無線子機の設置位置が、車両ごとに予め決められている場合を示している。また、各車両における無線子機の設置位置は、車両内における同じ位置である。

図１及び図２に示されるように、車両１０１，１０２，１０３，１０４，１０５内にローカル無線ネットワーク１１０，１２０，１３０，１４０，１５０をそれぞれ備えることにより、車両１０１，１０２，１０３，１０４，１０５の各々において、無線親機から無線子機に対して、独自のサービスの提供（例えば、映像情報及び音声情報の提供など）を容易に行うことができる。例えば、３号車の車両１０３が、女性のみ乗車が許可されている女性専用車両であり、３号車の車両１０３以外の車両１０１，１０２，１０４，１０５が、女性以外の乗車も許可されている一般車両である場合には、３号車の車両１０３以外の車両１０１，１０２，１０４，１０５の無線親機１１１，１２１，１４１，１５１は、同じ車両内の無線子機に対し一般サービス（すなわち、乗客全般に対する情報提供サービス）を提供し、３号車の車両１０３の無線親機１３１は、無線子機に対して女性向けサービス（すなわち、一般サービスと異なる専用サービス）を提供することができる。また、例えば、３号車の車両１０３が指定席車両であり、４号車の車両１０４が指定席且つグリーン席の車両であり、これら以外の号車の車両１０１，１０２，１０５が自由席車両である場合には、それぞれの車両の無線親機は、同じ車両の無線子機に対し、各車両に適したサービスを提供することができる。

《無線親機》
図３は、本実施の形態に係る通信システムの無線親機１１１，１２１，１３１，１４１，１５１の構成を概略的に示すブロック図である。無線親機１１１，１２１，１３１，１４１，１５１は、図３に示される構成を有する。図３を用いた説明では、無線親機１２１について説明するが、無線親機１１１，１３１，１４１，１５１は無線親機１２１と同様の構成及び機能を持つ。図３に示されるように、無線親機１２１は、車両間ネットワーク通信部３０１と、設置車両情報取得部３０２と、稼働時間計測部３０３と、ビーコン生成部３０４と、無線通信部３０５と、接続受付処理部３０６とを有する。

無線親機１２１の車両間ネットワーク通信部３０１は、無線親機１２１自身が設置されている車両１０２とは異なる車両１０１，１０３，１０４，１０５内に設置されている他の無線親機１１１，１３１，１４１，１５１、及び、サーバ１０６と、車両間ネットワーク１０７などを介して通信する機能を持つ。車両間ネットワーク通信部３０１は、サーバ１０６と車両間ネットワーク１０７を介して通信可能に接続される。車両間ネットワーク１０７が採用する通信ネットワークの方式は、特に制限されるものではなく、有線ネットワーク及び無線ネットワークのいずれであってもよい。

無線親機１２１の設置車両情報取得部３０２は、無線親機１２１自身が設置されている車両１０２の車両情報を、例えば、サーバ１０６から取得する機能を持つ。車両情報は、車両１０２を含む列車１００を示す列車編成番号と、この無線親機１２１が設置されている車両を示す号車番号とを含む。列車編成番号は、列車毎にユニークな列車識別情報としての列車識別番号である。号車番号は、列車１００において車両毎にユニークな車両識別情報としての車両識別番号である。例えば、１号車の車両の号車番号は「１」であり、２号車の車両の号車番号は「２」である。設置車両情報取得部３０２は、列車編成番号及び号車番号を、例えば、車両間ネットワーク１０７経由でサーバ１０６から取得する。設置車両情報取得部３０２は、列車編成番号及び号車番号を、列車に搭載されている他のシステム（例えば、列車の運行に関する情報を管理する列車情報管理システム）、又は、列車の外部のシステムなどから取得してもよい。設置車両情報取得部３０２が車両情報を取得する方法は、限定されない。

無線親機１２１の稼働時間計測部３０３は、無線親機１２１自身の電源投入時（起動時）からの経過時間である稼働時間を計測する機能を持つ。

無線親機１２１のビーコン生成部３０４は、無線親機１２１の設置車両情報取得部３０２で取得した車両情報を含む通信パケットであるネットワーク管理パケットとしてのビーコンパケットを生成する機能を持つ。ビーコンパケットは、車両情報の他に、稼働時間計測部３０３で計測された稼働時間を含む。ビーコン生成部３０４が生成する通信パケットは、無線親機１２１自身が所属するローカル無線ネットワークに所属している無線子機（このローカル無線ネットワークに既に参加しており、暗号解読を行うことができる無線端末）だけでなく、このローカル無線ネットワークに所属していない無線子機（このローカル無線ネットワークに未参加であり、暗号解読を行うことができない無線端末）も受信することができるネットワーク管理パケットであれば、ビーコンパケット以外の通信パケットであってもよい。しかし、本実施の形態においては、ビーコン生成部３０４が生成する通信パケットが、ビーコンパケットであり、このビーコンパケットは、列車編成番号、号車番号、及び稼働時間を含む通信パケットである場合を説明する。なお、ビーコンパケットに列車編成番号と号車番号を格納する方法は、特に制限されない。例えば、ローカル無線ネットワークがＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎの無線ＬＡＮ規格とすると、ビーコンパケット内で無線親機を識別するための情報であるＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）フィールドに、列車編成番号と号車番号を含んだデータを格納してもよい。また、ビーコンパケット内に情報を格納可能なベンダー固有情報（Ｖｅｎｄｏｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｅｌｅｍｅｎｔ）を設け、この中に、列車編成番号、号車番号、及び稼働時間を含んだデータを格納してもよい。

無線親機１２１の無線通信部３０５は、例えば、車両１０２内の無線子機（例えば、図２における２２１〜２２８）と無線通信を行う機能を持つ。無線通信部３０５は、ビーコン生成部３０４で生成されたビーコンパケットを送信する。また、無線親機１２１の無線通信部３０５は、無線親機１２１自身と同じ車両１０２内に設置され、ローカル無線ネットワーク１２０を構成する無線子機（例えば、図２における２２１〜２２８）との通信を行う。

無線親機１２１の接続受付処理部３０６は、無線親機１２１が設置されている車両１０２内に設置された無線子機（例えば、図２における２２１〜２２８）からの接続要求を受け付ける機能を持つ。接続受付処理部３０６は、無線親機１２１自身と同じ車両１０２内に設置された無線子機（例えば、図２における２２１〜２２８）から、無線親機１２１自身が所属するローカル無線ネットワーク１２０への参加を要求する接続要求を受け付け、参加要求を送信した無線子機をローカル無線ネットワークに参加させるための処理を行う。

《無線子機》
図４は、本実施の形態に係る通信システムの無線子機の構成を概略的に示すブロック図である。図１に示される無線子機並びに図２に示される無線子機２２１〜２２８，２３１〜２３８，２４１〜２４８は、図４に示される構成を有する。図４を用いた説明では、無線子機２２１について説明するが、他の無線子機は無線子機２２１と同様の構成及び機能を持つ。図４に示される無線子機２２１は、設置位置認識部４０１と、無線通信部４０２と、稼働時間計測部４０３と、列車編成番号記録部４０４と、ビーコン有効性判定部４０５と、受信信号強度測定部４０６と、受信信号強度予想値提供部４０７と、接続無線親機決定部４０８と、接続処理部４０９とを有する。

無線子機の無線通信部４０２は、複数の無線セルとしての車両１０１，１０２，１０３，１０４，１０５に対応する複数の無線親機１１１，１２１，１３１，１４１，１５１が送信する複数のビーコンパケットを受信する。設置位置認識部４０１は、複数の無線セル１０１，１０２，１０３，１０４，１０５のうちの、自機である無線子機が設置されている無線セル内における、自機の設置位置である車両内子機位置（無線セル内子機位置）を示す情報を取得する。受信信号強度測定部４０６は、複数の無線親機１１１，１２１，１３１，１４１，１５１のうちの各無線親機が設置されている車両（無線セル）の通信システム内における位置である通信システム内車両位置（通信システム内セル位置）を示す情報を複数のビーコンパケットから取得し、複数の通信システム内車両位置を示す情報の各々と関連付けて複数のビーコンパケットの受信信号強度（ＲＳＳＩ）の測定値を取得する（例えば、後述する図７及び図８）。受信信号強度予想値提供部４０７は、各車両内子機位置における、複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値を提供する（例えば、後述する図９及び図１０）。接続無線親機決定部４０８は、受信信号強度予想値提供部４０７から提供された予想値と受信信号強度測定部４０６によって取得された測定値との比較を行い、複数の無線親機１１１，１２１，１３１，１４１，１５１のうちの、前記比較の結果に基づいて自機が設置されている車両内に設置されていると推定される無線親機を、自機が接続すべき接続先無線親機と決定する。接続処理部４０９は、接続無線親機決定部４０８によって決定された接続先無線親機に接続するための処理を行う。

受信信号強度予想値提供部４０７は、車両内における無線子機の複数の設置位置候補（無線子機が既に設置されている設置位置と、無線子機が未だ設置されていない設置可能位置とを含む）における複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値のテーブルを予め保持していてもよい。また、受信信号強度予想値提供部４０７は、車両内における無線子機の複数の設置位置候補における複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値のテーブルを、ビーコンパケットから取得してもよい。受信信号強度予想値提供部４０７は、取得された車両内子機位置に基づいて、予想値のテーブルから、測定値との比較に用いる予想値を選択して提供する。

また、無線子機は、自機の電源投入時からの経過時間である子機稼働時間を計測する稼働時間計測部（子機稼働時間計測部）４０３と、複数のビーコンパケットに含まれる複数の無線親機の稼働時間である親機稼働時間を抽出するビーコン有効性判定部４０５と有してもよい。受信信号強度測定部４０６は、子機稼働時間と親機稼働時間との時間差が予め定められた基準時間差未満であれば、親機稼働時間が抽出されたビーコンパケットの受信信号強度の測定を行い、時間差が基準時間差以上であれば、親機稼働時間が抽出されたビーコンパケットの受信信号強度の測定を行わないように構成されてもよい。

また、無線子機の列車編成番号記録部４０４は、接続先無線親機から送信されるビーコンパケットに格納されている列車編成番号と号車番号を記録し、自機としての無線子機の電源が遮断された場合には、記録内容を消去するように構成されてもよい。

また、無線子機の受信信号強度測定部４０６は、列車編成番号記録部４０４に列車編成番号と前記号車番号とが記録されている場合には、ビーコンパケットの受信信号強度の測定を行わず、列車編成番号記録部４０４に列車編成番号と号車番号とが記録されておらず、且つ、子機稼働時間と親機稼働時間との時間差が予め定められた基準時間差未満であれば、親機稼働時間が抽出されたビーコンパケットの受信信号強度の測定を行い、編成号車番号記録部に列車編成番号と前記号車番号とが記録されておらず、且つ、前記時間差が基準時間差以上であれば、親機稼働時間が抽出されたビーコンパケットの受信信号強度の測定を行わないように構成されてもよい。

《無線子機の設置位置認識部４０１》
設置位置認識部４０１は、自機としての無線子機の車両１０２内における設置位置である車両内子機位置（無線セル内子機位置）を認識する。図５は、本実施の形態に係る通信システムにおける無線子機の設置位置である車両内子機位置の一例を概略的に示す平面図である。例えば、Ｎ（Ｎは１以上の整数）号車の車両内において、無線子機は、設置位置Ａ〜Ｈにそれぞれ設置される。図５においては、設置位置ＡとＥは、車両内の最も先頭側の設置位置であり、設置位置ＢとＦは、車両内の２番目に先頭側の設置位置であり、設置位置ＣとＧは、車両内の３番目に先頭側の設置位置であり、設置位置ＤとＨは、車両内の最も後方側の設置位置である。このように、図５の例においては、無線子機の各車両内での設置位置を自由に指定（予め決められた設置可能位置のうちのいずれかに指定）することができる。

設置位置認識部４０１が、各車両内における設置位置を認識する方法は、特に限定されない。例えば、設置位置認識部４０１がディップスイッチを保持しており、無線子機の設置時に、ディップスイッチの複数の切換部の組み合わせによって無線子機の設置位置を指定してもよい。また、各車両の無線子機の設置位置に機械的、電気的、磁気的、又は画像的に設置位置を示す手段を用意し、無線子機が設置された後に、この無線子機の設置位置認識部４０１が、設置位置を示す手段から設置位置情報を読み取って、設置位置を認識するようにしてもよい。ここで、機械的な手段とは、例えば、電源ケーブルのコネクタの形状（突起の位置又は形状など）が設置位置を示しており、設置位置認識部４０１がこの形状に基づいて車両内子機位置を認識する手段である。電気的な手段とは、例えば、電源ケーブルに電力供給線以外の付加配線が設けられ、設置位置認識部４０１が付加配線を通して設置位置情報を取得する手段である。磁気的な手段とは、各設置位置に磁気カードなどが備えられ、無線子機に磁気カードリーダが備えられ、無線子機が磁気カードを読むことによって、設置位置情報を得る手段である。画像的な手段とは、各設置位置にバーコードなどが貼られており、無線子機にバーコードリーダーが備えられており、無線子機がバーコードを読み取ることによって、設置位置情報を得るような手段である。

設置位置認識部４０１が、各車両への無線子機の設置時に設置位置を認識するようにしたため、無線子機は、事前に設置位置を指定する必要がなくなる。無線子機の設置工事の際に、車両の設置位置と、無線子機に設定されている設置位置を、適合させる必要がなくなり、設置作業を軽減することができる。また、無線子機に設置位置入力用のインターフェース（例えば、文字入力手段など）を設ける必要がないため、製造コストを低減することができる。

《無線子機の無線通信部４０２》
無線子機の無線通信部４０２は、無線親機からの無線電波を受信し、無線通信を行う。無線通信部４０２は、周囲の複数の無線親機から送信される、列車編成番号と号車番号を含む通信パケットを受信する。無線親機が、ビーコンパケットに列車編成番号と号車番号を含めて送信する場合には、無線通信部４０２は、ビーコンパケットを受信する。

《無線子機の稼働時間計測部４０３》
無線子機の稼働時間計測部４０３は、自機としての無線子機の電源投入時からの経過時間である稼働時間を計測する。

《無線子機の列車編成番号記録部４０４》
無線子機の列車編成番号記録部４０４には、自機としての無線子機が設置されている車両を含む列車１００を識別する列車編成番号が記録されている。列車編成番号記録部４０４は、無線子機の電源が遮断された場合に、記録内容が保存されない揮発性メモリで構成されてもよい。

《無線子機のビーコン有効性判定部４０５》
無線子機のビーコン有効性判定部４０５は、無線通信部４０２で受信されたビーコンパケットが、列車１００に設置された無線親機から送信されたものであるか否かを判定する。無線子機のビーコン有効性判定部４０５は、例えば、無線親機から送信されるビーコンパケットを受信し、この無線子機と同じ列車１００に設置されている無線親機が送信するビーコンパケットのみを有効とし、列車１００に設置されている無線親機以外が送信するビーコンパケットは無効として、受信信号強度測定部４０６に通知する。

図６は、本実施の形態に係る通信システムにおける無線子機のビーコン有効性判定部４０５によって実行されるビーコンパケットの有効性判定処理を示すフローチャートである。無線通信部４０２がビーコンパケットを受信した場合に、ビーコン有効性判定部４０５は、受信されたビーコンパケットの有効性を判定する処理を開始する。先ず、ビーコン有効性判定部４０５は、列車編成番号記録部４０４に列車編成番号が記録されているか否か（すなわち、条件１を満足するか否か）を判断する（ステップＳ１）。条件１を満足する場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、すなわち、列車編成番号記録部４０４に列車編成番号が記録されている場合には、ビーコン有効性判定部４０５は、列車編成番号記録部４０４に記録されている列車編成番号と、受信したビーコンパケットに格納されている列車編成番号とが等しいか否か（すなわち、条件２を満足するか否か）を判断する（ステップＳ２）。ビーコン有効性判定部４０５は、条件２を満足する場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、すなわち、列車編成番号記録部４０４に記録されている列車編成番号とビーコンパケットに格納されている列車編成番号とが等しい場合には、このビーコンパケットを有効と判定し（ステップＳ３）、これらが等しくない場合には（ステップＳ２においてＮＯ）、このビーコンパケットを無効と判定する（ステップＳ４）。

ステップＳ１にて、列車編成番号記録部４０４に列車編成番号が記録されていない場合には（ステップＳ１においてＮＯ）、ビーコン有効性判定部４０５は、受信したビーコンパケットから、列車編成番号、号車番号、及び稼働時間を抽出できるか否か（すなわち、条件３を満足するか否か）を判断し（ステップＳ５）、抽出できない場合には（ステップＳ５においてＮＯ）、このビーコンパケットを無効と判定する（ステップＳ６）。この判定によって、この列車通信システムに所属しない無線機器から送信されるビーコンパケットを無効として、このビーコンパケットを、無線子機の処理から除外することができる。ビーコン有効性判定部４０５は、条件３を満足する場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）、すなわち、このビーコンパケットから、列車編成番号、号車番号、及び稼働時間が抽出できると判断した場合には、このビーコンパケットに格納されているこの無線親機の稼働時間と、稼働時間計測部４０３から取得できる自機の稼働時間との時間差が、所定の稼働時間差基準値より短いか否か（すなわち、条件４を満足するか否か）を判断し（ステップＳ７）、時間差が稼働時間差基準値以上の場合には、このビーコンパケットを無効と判定する（ステップＳ８）。

同じ列車内の各車両に設置された無線親機と無線子機は、同じ電源ラインから電源供給されているため、同時に電源が投入されると考えられる。そのため、同じ列車内の各車両に設置された無線親機と無線子機とでは、起動時刻及び稼働時間の差は、ほとんど無いと考えられる。駅又は車両基地など、多くの列車が密集する場所では、距離的に近くに存在する他の列車の各車両に設置されている無線親機から送信されるビーコンパケットと、自機が設置されている列車１００の各車両に設置されている無線親機から送信されるビーコンパケットの区別は困難であるが、異なる列車間では、電源供給が開始された時刻は異なると考えられる。このため、列車１００に設置されている無線子機の稼働時間と、他の列車に設置されている無線親機の稼働時間は、比較的大きく異なることとなる。よって、無線親機の稼働時間と無線子機の稼働時間との時間差が、予め決められた稼働時間差基準値以上である場合には、無線子機と無線親機とが異なる列車に搭載されていると判定することができる。一方、同一の列車に搭載されている無線親機と無線子機であっても、時間計測回路の起動時間のばらつきや、稼働時間を無線親機から無線子機に伝達する際に発生する遅延などにより、稼働時間には若干の時間差があることが想定される。所定の稼働時間差基準値は、同一の列車に搭載されている無線親機と無線子機間で想定される時間差として想定される最大値又はこの最大値よりも僅かに大きい値とすることが望ましい。

条件４を満足する場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、すなわち、ビーコンパケットに格納されているこの無線親機の稼働時間と、稼働時間計測部４０３から取得できる自機の稼働時間との時間差が、所定の稼働時間差基準値より短いと判定された場合、ビーコン有効性判定部４０５は、受信信号強度測定部４０６で測定された受信信号強度が、所定の受信信号強度基準値よりも強いか否か（すなわち、条件５を満足するか否か）を判断し（ステップＳ９）、受信信号強度基準値よりも強い場合には（ステップＳ９においてＹＥＳ）、このビーコンパケットを有効と判定するとともに、このビーコンパケットに格納されている列車編成番号を列車編成番号記録部４０４に通知し、記録させる。

無線子機は、同じ車両内に設置されている無線親機が送信したビーコンパケットだけを受信するのではなく、駅及び車両基地など、多くの列車が密集する場所では、距離的に近くに存在する列車（編成）の各車両に設置されている無線親機から送信されるビーコンパケットを受信する可能性がある。しかしながら、同じ車両内に設置されている無線親機から送信されるビーコンパケットの受信信号強度は、電波伝搬を妨げる大きな障害物もなく、伝送距離も一定であり比較的近距離であるため、安定して高い値となることが想定される。しかし、近隣の列車の車両内に設置されている無線親機から送信されるビーコンパケットの受信信号強度は、車両そのものが電波伝搬を妨げる障害物となり、また伝送距離も一定ではなく、比較的距離が遠いことになるため、低い値となることが想定され、両者は識別することができる。受信信号強度基準値は、この両者を区別するための閾値であり、同一車両内に設置された無線親機からのビーコンパケットを無線子機で受信した場合に想定される受信信号強度の最悪値又はこの値に近い値であることが望ましい。

《無線子機の受信信号強度測定部４０６》
無線子機の受信信号強度測定部４０６は、無線通信部４０２で受信した無線親機からの電波の受信信号強度を測定して、測定値を出力する。具体的に言えば、受信信号強度測定部４０６は、無線通信部４０２で受信したビーコンパケットから、列車編成番号と号車番号を抽出し、且つこのビーコンパケットの受信信号強度を測定する。一般に、ビーコンパケットは、繰り返し送信されるため、複数回のビーコンパケットで受信信号強度を測定し、平均値を取得するようにしてもよい。

図７は、３号車の車両内における先頭側の設置位置（車両内子機位置）Ａで受信された複数のビーコンパケットの受信信号強度の測定値の一例を表形式で示す図である。図７は、同じ車両内に設置されている無線親機１３１に近い設置位置Ａの無線子機２３１での受信信号強度の測定例である。無線子機２３１は、同じく３号車に設置されている無線親機１３１と極めて近いため、無線親機１３１が送信するビーコンパケットの受信信号強度は−３５ｄＢｍと強い。

一般的に、受信信号強度は、無線通信機同士の距離が離れるほど弱くなり、また、無線通信機間に、電波伝搬を妨げる障害物があれば弱くなる。同一車両ではなく、異なる車両に設置された無線機器同士で通信する場合には、車両の構造物である壁などが電波伝搬を妨げる障害物となるため、受信信号強度が弱くなる。図７に示される例では、隣接車両である２号車と４号車に設置されている無線親機１２１と無線親機１４１が送信するビーコンパケットの受信信号強度は、それぞれ−６８ｄＢｍと−７８ｄＢｍとなり、３号車に設置されている無線親機１３１が送信するビーコンパケットの受信信号強度よりは弱い。さらに、無線子機２３１と距離の離れる１号車の無線親機１１１と５号車の無線親機１５１が送信するビーコンパケットの受信強度は、それぞれ−９２ｄＢｍと−９０ｄＢｍとさらに弱くなる。

図８は、３号車の車両内における後方側の設置位置（車両内子機位置）Ｄで受信された複数のビーコンパケットの受信信号強度の測定値の一例を表形式で示す図である。設置位置Ｄの無線子機２３４は、設置位置Ａの無線子機２３１よりも、同じ車両内の無線親機からの距離が遠い。無線子機２３４は、同じく３号車に設置されている無線親機１３１とは離れており、無線親機１３１が送信するビーコンパケットの受信信号強度は−５０ｄＢｍと、図７に示される無線子機２３１での測定結果よりは弱くなる。無線子機２３４の車両内での設置位置Ｄは、４号車に近いため、４号車に設置されている無線親機１４１の送信するビーコンパケットの受信信号強度は、−５３ｄＢｍとなり、図７に示される無線子機２３１での測定結果より強い。

その結果、設置位置Ａの無線子機２３１では、同じ３号車に設置されている無線親機１３１が送信するビーコンの受信信号強度が、他の無線親機が送信するビーコンの受信信号強度に比べて、３０ｄＢｍ以上の違いがあり、見分けることは容易である。一方、設置位置Ｄの無線子機２３４では、同じ３号車に設置されている無線親機１３１が送信するビーコンの受信信号強度と、隣接車両の４号車に設置されている無線親機１４１が送信するビーコンの受信信号強度の差は、３ｄＢｍしかなく、見分けることは容易ではない。

《無線子機の受信信号強度予想値提供部４０７》
無線子機の受信信号強度予想値提供部４０７は、無線子機の各設置位置における、列車１００内の各無線親機から送信されるビーコンパケットの受信信号強度の予想値を提供する。図９は、ある車両（例えば、Ｎ号車の車両）内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置された無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値の一例を表形式で示す図である。図１０は、ある車両（例えば、Ｎ号車の車両）内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置された無線子機によって受信されるビーコンパケットの受信信号強度の予想値の一例を表形式で示す図である。図９に示される設置位置Ａでの受信信号強度の予想値も、図１０に示される設置位置Ｄでの受信信号強度の予想値も、自機の設置されている車両の無線親機から送信されているビーコンパケットの受信信号強度が一番強い。しかし、自機の設置されている車両の無線親機から送信されているビーコンパケットの受信信号強度、及び、他の車両に設置されている無線親機から送信されるビーコンパケットの受信信号強度のいずれも、無線子機の車両内における設置位置に応じて異なっている。受信信号強度予想値提供部４０７が提供する受信信号強度の予想値は、受信信号強度予想値提供部４０７が、予め保持していてもよい。その場合は、受信信号強度の予想値は、この無線子機の設置位置Ａ〜Ｈに対して、それぞれ用意されている。受信信号強度予想値提供部４０７は、設置位置認識部４０１で認識された設置位置情報に基づいて、受信信号強度の予想値を選択して、提供する。ある車両内に設置された無線親機の位置と、設置位置Ａ〜Ｈの関係は、車両の構造によって決まる固定的な関係である。例えば、無線親機と、設置位置Ａの無線子機との間の、距離及び無線伝送路（周囲の壁や窓の位置、壁の電波反射率など）は、同じ列車内の各車両間で、ほとんど違いは無いと考えられる。したがって、各設置位置での受信信号強度を、事前に測定すれば、実際の測定値は、事前の測定によって得られた値（予想値）と近い値が得られると考えられる。

なお、受信信号強度予想値提供部４０７が提供する受信信号強度の予想値は、サーバ１０６が保持しており、車両間ネットワーク１０７を経由して無線親機に送付し、無線親機がビーコンパケットに格納して、この無線子機に送信するようにしてもよい。その場合も、受信信号強度の予想値は、この無線子機の設置位置Ａ〜Ｈに対してそれぞれ用意されている。受信信号強度予想値提供部４０７は、設置位置認識部４０１で認識された設置位置情報に基づいて、受信信号強度の予想値を選択して、提供する。

列車１００を構成する各車両の種類が異なると、無線親機や無線子機の取り付け方、相互距離、無線伝送の障害物となる車両の壁の素材、及びガラス窓の大きさや位置が異なることが考えられる。すなわち、車両の種類が異なると、無線親機と無線子機間の受信信号強度も変わる可能性がある。したがって、受信信号強度の予想値は、車両の種類によって用意する必要がある。しかしながら、無線親機と無線子機が搭載される可能性がある車両の種類が多い場合、受信信号強度の予想値のデータサイズが大きくなり、無線子機に大きなメモリを搭載しなければならなくなり、製造コストが増大する。そこで、この車両の種類に応じた受信信号強度の予想値をサーバ１０６に格納して、無線親機経由で無線子機に配布すれば、無線子機に大きなメモリを搭載する必要がなくなり、製造コストを低減することができる。さらに、無線子機の製造時以降に開発された新規車両に対しても、この新規車両での受信信号強度の予想値をサーバ１０６に格納して配布すれば、無線子機は、この新規車両に対応した受信信号強度の予想値を提供できるようになり、前方互換性を確保することができる。

《無線子機の接続無線親機決定部４０８》
無線子機の接続無線親機決定部４０８は、この無線子機自身が設置されている車両と同じ車両に設置されている無線親機を推定し、ローカル無線ネットワークを構成するために接続する無線親機を決定する。受信信号強度予想値提供部４０７が提供する受信信号強度の予想値は、この無線子機が設置されている車両及びその前後に位置する車両に搭載されている無線親機から送信されるビーコンパケットの受信信号強度の予想値が示されるので、接続無線親機決定部４０８は、受信信号強度測定部４０６で測定した受信信号強度の測定値と比較することで、この無線子機が設置されている車両を推定することができる。

受信信号強度の測定値と受信信号強度の予想値の比較方法は、特に限定されるものではない。本実施の形態においては、ビーコンパケットが受信できた無線親機の設置されている車両のうちから、この無線子機が設置されている車両を仮定し、この無線子機が設置されていると仮定した車両の前後２両ずつ、計５両の車両において、受信信号強度の測定値と受信信号強度の予想値の差分の平方値（差分平方）をとり、その合計値である差分平方和（残差平方和）を比較する。受信信号強度の測定値と受信信号強度の予想値の差分平方和が、最も小さい場合に、無線子機が設置されている車両と仮定した車両が、この無線子機が設置されている車両と推定する。

まず、この無線子機が設置位置Ａに設置されている場合について説明する。図１１は、１号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値（推定値）、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値（実測値）、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。なお、設置位置Ａにおける測定値は、図７に示される設置位置Ａでの受信信号強度の測定値であり、予想値は、図９に示される設置位置Ａでの受信信号強度のこの予想値である。また、ビーコンパケットが受信できてない車両の無線親機からのビーコンパケットの受信信号強度は、−１００ｄＢｍと仮定する。一般的な無線ＬＡＮ機器の場合には、最低受信感度は−９５ｄＢｍ程度であり、それ以下の受信感度になると、受信信号とノイズとを識別できなくなる。そこで、計算の都合上、最低受信感度以下の値として−１００ｄＢｍを用いている。この場合、差分平方和は「８４９３」となる。

図１２は、２号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値（推定値）、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値（実測値）、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。なお、設置位置Ａにおける測定値は、図７に示される設置位置Ａでの受信信号強度の測定値であり、予想値は、図９に示される設置位置Ａでの受信信号強度のこの予想値である。この場合、差分平方和は「３９１７」となる。

図１３は、３号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値（推定値）、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値（実測値）、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。なお、設置位置Ａにおける測定値は、図７に示される設置位置Ａでの受信信号強度の測定値であり、予想値は、図９に示される設置位置Ａでの受信信号強度のこの予想値である。この場合、差分平方和は「６７」となる。

図１４は、４号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値（推定値）、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値（実測値）、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。なお、設置位置Ａにおける測定値は、図７に示される設置位置Ａでの受信信号強度の測定値であり、予想値は、図９に示される設置位置Ａでの受信信号強度のこの予想値である。この場合、差分平方和は「４２６３」となる。

図１５は、５号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値（推定値）、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値（実測値）、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。なお、設置位置Ａにおける測定値は、図７に示される設置位置Ａでの受信信号強度の測定値であり、予想値は、図９に示される設置位置Ａでの受信信号強度のこの予想値である。この場合、差分平方和は「７３３９」となる。

図１６は、図１１から図１５に示される受信信号強度の測定値と受信信号強度の予想値との比較結果として得られた差分平方和を表形式で示す図である。接続無線親機決定部４０８は、図１６に示される結果から、自機が３号車に設置されていると仮定した場合の差分平方和が最も小さいため、自機は３号車に搭載されていると推定する。接続無線親機決定部４０８は、この推定結果に基づいて推定設置車両を接続処理部４０９に通知する。

次に、無線子機が設置位置Ｄに設置されている場合について説明する。図１７は、１号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値（推定値）、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値（実測値）、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。なお、設置位置Ｄにおける測定値は、図８に示される設置位置Ｄでの受信信号強度の測定値であり、予想値は、図１０に示される設置位置Ｄでの受信信号強度のこの予想値である。この場合、差分平方和は「５８４０」となる。

図１８は、２号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値（推定値）、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値（実測値）、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。なお、設置位置Ｄにおける測定値は、図８に示される設置位置Ｄでの受信信号強度の測定値であり、予想値は、図１０に示される設置位置Ｄでの受信信号強度のこの予想値である。この場合、差分平方和は「３０９９」となる。

図１９は、３号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値（推定値）、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値（実測値）、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。なお、設置位置Ｄにおける測定値は、図８に示される設置位置Ｄでの受信信号強度の測定値であり、予想値は、図１０に示される設置位置Ｄでの受信信号強度のこの予想値である。この場合、差分平方和は「１３３」となる。

図２０は、４号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値（推定値）、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値（実測値）、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。なお、設置位置Ｄにおける測定値は、図８に示される設置位置Ｄでの受信信号強度の測定値であり、予想値は、図１０に示される設置位置Ｄでの受信信号強度のこの予想値である。この場合、差分平方和は「２０５９」となる。

図２１は、５号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値（推定値）、ビーコンパケットを送信する無線親機が設置されている車両の号車番号、受信信号強度の測定値（実測値）、予想値と測定値との差分（絶対値）、差分平方、及び差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。なお、設置位置Ｄにおける測定値は、図８に示される設置位置Ｄでの受信信号強度の測定値であり、予想値は、図１０に示される設置位置Ｄでの受信信号強度のこの予想値である。この場合、差分平方和は「６６０３」となる。

図２２は、図１７から図２１に示される受信信号強度の測定値と受信信号強度の予想値との比較結果として得られた差分平方和を表形式で示す図である。接続無線親機決定部４０８は、図２２に示される結果から、自機が３号車に設置されていると仮定した場合の差分平方和が最も小さいため、自機は３号車に搭載されていると推定する。接続無線親機決定部４０８は、この推定結果に基づいて推定設置車両を接続処理部４０９に通知する。

図２３は、比較例に関し、３号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値と、３号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の測定値との差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。図２３に示される状況は、車両内子機位置を考慮に入れない予想値を用いて、差分平方和を算出した場合に発生し得る。

また、図２４は、比較例に関し、２号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値と、２号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の測定値との差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。図２４に示される状況は、車両内子機位置を考慮に入れない予想値を用いて、差分平方和を算出した場合に発生し得る。

図２５は、比較例に関し、３号車及び２号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ｄに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の予想値と、３号車及び２号車の車両内における設置位置（車両内子機位置）Ａに設置されている無線子機によって受信される複数のビーコンパケットの受信信号強度の測定値との差分平方和（残差平方和）を表形式で示す図である。図２５には、図２３及び図２４で示される受信信号強度の測定値と受信信号強度の予想値との比較結果として得られた差分平方和を示す。接続無線親機決定部４０８は、図２４に示されるように、自機が３号車に設置されていると仮定した場合の差分平方和は「９６７」、自機が２号車に設置されていると仮定した場合の差分平方和は「１１１７」となった。図１６及び図２２で示されるように、本実施の形態においては、無線子機の車両内における設置位置に合わせて受信信号強度の予想値を用いているので、他の車両に比べて、３号車での差分平方和が、顕著に小さい値となり、３号車を推定設置車両として選択することは容易である。しかし、図２３から図２５に示される比較例においては、得られた差分平方和が非常に近い値となるため、推定設置車両の正確な選択が難しく、誤った車両を推定する事態が生じ易い。このように、本実施の形態においては、無線子機の車両内での設置位置に基づいて、受信信号強度の予想値を与えることにより、この無線子機が設置されている車両の推定精度を向上させることができる。

《無線子機の接続処理部４０９》
無線子機の接続処理部４０９は、接続無線親機決定部４０８で決定された接続先無線親機との間の接続要求を接続先無線親機に送信するための処理を行い、接続先無線親機が所属するローカル無線ネットワークに参加する。

《実施の形態の効果》
複数の無線親機から送信される複数のビーコンパケットの受信信号強度に基づいて、複数の無線親機のうちから、単純に接続すべき無線親機を選択すると、本来接続すべきでなかった無線親機に接続することがある。しかしながら、本実施の形態においては、通信システム内の各位置（通信システム内車両位置）に設置されている無線親機からの受信信号強度を、無線子機のセル内位置（車両内子機位置）で受信した場合に予想される予想値と比較し、この比較の結果に基づいて、無線子機が設定されている車両（通信システム内車両位置）を推定し、この車両内に設置されている無線親機（接続先無線親機）を特定する。また、無線親機は、一般に各車両の特定の位置に設置されるため、無線親機の設置位置を、号車番号で通知することで、各無線子機に、データ量の多い位置情報を送る必要がない。

また、本実施の形態においては、無線親機の位置情報を、号車番号で示しているので、受信信号強度予想値提供部４０７が保持する受信信号強度の予想値のテーブルも、簡素化することができる。

さらに、列車１００では、車両が１列に並んでいるため、各車両に設置されている無線親機からの受信信号強度は、無線子機の設置されている車両から号車番号が離れるほど低下する。このため、本実施の形態においては、無線子機は、受信信号強度から無線親機が設置されている車両の号車番号を推定することができる。

さらに、本実施の形態においては、無線親機の車両内での位置が固定され、無線子機の車両内での位置も認識できるため、無線子機と、同一車両の無線親機、及び隣接する車両に設置された無線親機との間の距離は固定値である。このため、本実施の形態においては、受信信号強度の測定値が推定でき、結果的に、同一車両に設置された無線親機を識別可能となり、接続すべき無線親機を決定することができる。

また、無線子機は車両内位置ごとに、受信信号強度の予想値が示されるテーブルを保持している場合には、無線子機の車両内位置が変更されても、変更後の設置位置における受信信号強度の予想値を用いることができ、接続すべき無線親機を適切に決定することができる。

また、無線子機は、車両内子機位置ごとに、受信信号強度の予想値が示されるテーブルを無線親機から受信する場合には、無線子機に保持されていない無線セル内子機位置パターンが追加されたような状況が生じても、受信信号強度の予想値が取得でき、接続すべき無線親機を決定することができる。

また、列車システムにおいては、同一編成の列車内の車両では、同じタイミングで電源が投入されると想定される。したがって、同一車両に設置されている無線親機と無線子機も同時に電源が投入され、稼働時間は、ほぼ同じになると考えられる。しかし、異なる列車では、電源が投入されるタイミングも異なると想定できる。ここで、車両基地などで、通信システムを搭載した他の列車が近くに存在する状況を考える。そのような状況では、列車の位置関係により、他の列車に設置されている無線親機のネットワーク管理パケットを無線子機が受信する可能性があるが、稼働時間情報を確認することで、自機の設置されている列車内の無線親機であるか、他の列車の無線親機であるかを判別することができる。その結果、無線子機は、接続すべき無線親機の選択を間違え難くなる。

また、無線子機は、列車編成番号と号車番号を記録する編成号車番号記録部を有するので、一旦、列車編成番号及び号車番号が決まれば、ローカル無線ネットワークを再構築する場合に、編成号車番号記録部に記録しておいた列車編成番号や号車番号を利用して、無線親機に接続要求を行うことができる。この場合、無線子機は、接続すべき無線親機を推定する処理を行わず、迅速且つ確実に接続すべき無線親機に接続することができる。

また、車両の電源が遮断された場合には、電源遮断中に、無線親機又は無線子機が他の車両に移し替えられる可能性があるため、電源に投入時には、接続すべき無線親機を再び推定し決定しなければならない。そのため、電源が遮断された場合には、編成号車番号記録部における記録内容を消去している。したがって、電源遮断時に記録内容を消去することにより、無線親機の設置位置移動及び無線子機の設置位置移動があったとしても、無線子機は、接続すべき無線親機を正しく決定することができる。

《変形例》
本発明が適用された通信システムを搭載した列車の周辺に、他の列車が無い場合に、無線親機選択方法を実行する場合には、無線子機の稼働時間計測部４０３及び無線親機の稼働時間計測部３０３は、省略可能である。

１００ 列車、 １０１ １号車の車両（無線セル）、 １０２ ２号車の車両（無線セル）、 １０３ ３号車の車両（無線セル）、 １０４ ４号車の車両（無線セル）、 １０５ ５号車の車両（無線セル）、 １０６ サーバ、 １０７ 車両間ネットワーク、 １１０，１２０，１３０，１４０，１５０ ローカル無線ネットワーク、 １１１，１２１，１３１，１４１，１５１ 無線親機、 ２２１〜２２８，２３１〜２３８，２４１〜２４８ 無線子機、 ３０１ 車両間ネットワーク通信部、 ３０２ 設置車両情報取得部、 ３０３ 稼働時間計測部、 ３０４ ビーコン生成部、 ３０５ 無線通信部、 ３０６ 接続受付処理部、 ４０１ 設置位置認識部、 ４０２ 無線通信部、 ４０３ 稼働時間計測部、 ４０４ 列車編成番号記録部、 ４０５ ビーコン有効性判定部、 ４０６ 受信信号強度測定部、 ４０７ 受信信号強度予想値提供部、 ４０８ 接続無線親機決定部、 ４０９ 接続処理部、 Ａ〜Ｈ 車両内子機位置（無線セル内子機位置）。

Claims (11)

1. 予め定められた複数の無線セルに対応する複数のローカル無線ネットワークを有する通信システムであって、
   前記複数のローカル無線ネットワークのうちの各ローカル無線ネットワークは、前記複数の無線セルのうちの各無線セル内に設置された、無線親機と少なくとも１つの無線子機とを有し、
   前記無線子機は、
   前記複数の無線セルに対応する複数の無線親機が送信する複数のネットワーク管理パケットを受信する無線通信部と、
   前記複数の無線セルのうちの、自機である前記無線子機が設置されている無線セル内における、前記自機の設置位置である無線セル内子機位置を示す情報を取得する設置位置認識部と、
   前記複数の無線親機のうちの各無線親機が設置されている無線セルの前記通信システム内における位置である通信システム内セル位置を示す情報を前記複数のネットワーク管理パケットから取得し、複数の前記通信システム内セル位置を示す情報の各々と関連付けて前記複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の測定値を取得する受信信号強度測定部と、
   前記無線セル内子機位置における、前記複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の予想値を提供する受信信号強度予想値提供部と、
   前記受信信号強度予想値提供部から提供された前記予想値と前記受信信号強度測定部によって取得された前記測定値との比較を行い、前記複数の無線親機のうちの、前記比較の結果に基づいて前記自機が設置されている無線セル内に設置されていると推定される無線親機を、前記自機が接続すべき接続先無線親機と決定する接続無線親機決定部と、
   前記接続無線親機決定部によって決定された前記接続先無線親機に接続するための処理を行う接続処理部と、
   を有することを特徴とする通信システム。
2. 前記複数の無線セルは、列車を構成する複数の車両であることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記受信信号強度予想値提供部は、
   前記無線セル内における前記無線子機の複数の設置位置候補における前記複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の予想値のテーブルを予め保持しており、
   前記設置位置認識部で取得された無線セル内子機位置に基づいて、前記予想値のテーブルから、前記測定値との比較に用いる前記予想値を選択して提供する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
4. 前記受信信号強度予想値提供部は、
   前記無線セル内における前記無線子機の複数の設置位置候補における前記複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の予想値のテーブルを、前記複数のネットワーク管理パケットから取得し、
   前記設置位置認識部で取得された無線セル内子機位置に基づいて、前記予想値のテーブルから、前記測定値との比較に用いる前記予想値を選択して提供する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
5. 前記自機としての前記無線子機は、
   前記自機の電源投入時からの経過時間である子機稼働時間を計測する子機稼働時間計測部と、
   前記複数のネットワーク管理パケットに含まれる前記複数の無線親機の稼働時間である親機稼働時間を抽出するビーコン有効性判定部と
   をさらに有し、
   前記受信信号強度測定部は、
   前記子機稼働時間と前記親機稼働時間との時間差が予め定められた基準時間差未満であれば、前記親機稼働時間が抽出された前記ネットワーク管理パケットの受信信号強度の測定を行い、
   前記時間差が前記基準時間差以上であれば、前記親機稼働時間が抽出された前記ネットワーク管理パケットの受信信号強度の測定を行わない
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の通信システム。
6. 前記自機としての前記無線子機は、列車編成番号と号車番号を記録する編成号車番号記録部をさらに有し、
   前記編成号車番号記録部は、
   前記接続先無線親機から送信される前記ネットワーク管理パケットに格納されている列車編成番号と号車番号を記録し、
   前記自機の電源が遮断された場合には、記録内容を消去する
   ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
7. 前記自機としての前記無線子機は、
   前記自機の電源投入時からの経過時間である子機稼働時間を計測する子機稼働時間計測部と、
   前記複数のネットワーク管理パケットに含まれる前記複数の無線親機の稼働時間である親機稼働時間を抽出するビーコン有効性判定部と
   をさらに有し、
   前記受信信号強度測定部は、
   前記編成号車番号記録部に前記列車編成番号と前記号車番号とが記録されている場合には、前記ネットワーク管理パケットの受信信号強度の測定を行わず、
   前記編成号車番号記録部に前記列車編成番号と前記号車番号とが記録されておらず、且つ、前記子機稼働時間と前記親機稼働時間との時間差が予め定められた基準時間差未満であれば、前記親機稼働時間が抽出された前記ネットワーク管理パケットの受信信号強度の測定を行い、
   前記編成号車番号記録部に前記列車編成番号と前記号車番号とが記録されておらず、且つ、前記時間差が前記基準時間差以上であれば、前記親機稼働時間が抽出された前記ネットワーク管理パケットの受信信号強度の測定を行わない
   ことを特徴とする請求項６に記載の通信システム。
8. 予め定められた複数の無線セルに対応する複数のローカル無線ネットワークを有する通信システムに含まれる無線子機であって、
   前記複数のローカル無線ネットワークのうちの各ローカル無線ネットワークは、前記複数の無線セルのうちの各無線セル内に設置された、無線親機と少なくとも１つの前記無線子機とを有し、
   前記無線子機は、
   前記複数の無線セルに対応する複数の無線親機が送信する複数のネットワーク管理パケットを受信する無線通信部と、
   前記複数の無線セルのうちの、自機である前記無線子機が設置されている無線セル内における、前記自機の設置位置である無線セル内子機位置を示す情報を取得する設置位置認識部と、
   前記複数の無線親機のうちの各無線親機が設置されている無線セルの前記通信システム内における位置である通信システム内セル位置を示す情報を前記複数のネットワーク管理パケットから取得し、複数の前記通信システム内セル位置を示す情報の各々と関連付けて前記複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の測定値を取得する受信信号強度測定部と、
   前記無線セル内子機位置における、前記複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の予想値を提供する受信信号強度予想値提供部と、
   前記受信信号強度予想値提供部から提供された前記予想値と前記受信信号強度測定部によって取得された前記測定値との比較を行い、前記複数の無線親機のうちの、前記比較の結果に基づいて前記自機が設置されている無線セル内に設置されていると推定される無線親機を、前記自機が接続すべき接続先無線親機と決定する接続無線親機決定部と、
   前記接続無線親機決定部によって決定された前記接続先無線親機に接続するための処理を行う接続処理部と、
   を有することを特徴とする無線子機。
9. 前記複数の無線セルは、列車を構成する複数の車両であることを特徴とする請求項８に記載の無線子機。
10. 予め定められた複数の無線セルに対応する複数のローカル無線ネットワークを有する通信システムにおいて、前記通信システムに含まれる無線子機が行う無線親機選択方法であって、
    前記複数のローカル無線ネットワークのうちの各ローカル無線ネットワークは、前記複数の無線セルのうちの各無線セル内に設置された、無線親機と少なくとも１つの前記無線子機とを有し、
    前記無線親機選択方法は、
    前記複数の無線セルに対応する複数の無線親機が送信する複数のネットワーク管理パケットを受信するステップと、
    前記複数の無線セルのうちの、自機である前記無線子機が設置されている無線セル内における、前記自機の設置位置である無線セル内子機位置を示す情報を取得するステップと、
    前記複数の無線親機のうちの各無線親機が設置されている無線セルの前記通信システム内における位置である通信システム内セル位置を示す情報を前記複数のネットワーク管理パケットから取得し、複数の前記通信システム内セル位置を示す情報の各々と関連付けて前記複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の測定値を取得するステップと、
    前記無線セル内子機位置における、前記複数のネットワーク管理パケットの受信信号強度の予想値を提供するステップと、
    提供された前記予想値と取得された前記測定値との比較を行い、前記複数の無線親機のうちの、前記比較の結果に基づいて前記自機が設置されている無線セル内に設置されていると推定される無線親機を、前記自機が接続すべき接続先無線親機と決定するステップと
    を有することを特徴とする無線親機選択方法。
11. 前記複数の無線セルは、列車を構成する複数の車両であることを特徴とする請求項１０に記載の無線親機選択方法。

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