JP2017011332A - 転送装置、無線基地局、無線通信システムおよび転送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】データの送信に使用する通信経路の変更を制御してデータの伝送効率の低下を抑制可能な転送装置を得ること。【解決手段】第１の通信システムでデータを送受信する第１の基地局と、第２の通信システムでデータを送受信する第２の基地局と、第１の端末から受信したデータを第１の基地局または第２の基地局を経由して第２の端末へ送信する転送装置とを備える無線通信システムにおける転送装置３００であって、第１の通信システムでのデータの再送回数によってデータの転送先の基地局を判定するための閾値である転送装置再送閾値を記憶する記憶部３０９と、データの再送回数と転送装置再送閾値とを比較した比較結果と、第２の通信システムの輻輳状態とに基づいて、第１の端末から受信したデータを第１の基地局経由または第２の基地局経由で第２の端末へ送信するかを決定する転送制御部３０８と、を備える。【選択図】図１６

Description

本発明は、端末から受信したデータを複数ある通信経路のうちの１つ以上へ転送する転送装置、無線基地局、無線通信システムおよび転送方法に関する。

近年の通信トラヒックの急増に伴い、車、列車および航空機などの高速移動通信環境において、スループット増大の要求が高まっており、データの大容量伝送が必要とされている。大容量伝送を実現するためには単に伝送路の大容量化を図るだけでなく、データの再送時間の短縮や再送回数の低減が必要である。再送データの存在が新規データの送信を妨げる要因となるためである。

一般的に、通信装置では、下位レイヤで上位レイヤの再送制御をサポートすることで、上位レイヤでのデータの再送回数の低減および再送時間の短縮を図ることができる。一方、伝送路の無線品質が著しく劣悪な場合には、通信装置が無線品質の良い伝送路に切り替えてデータの再送を行うことでデータの伝送効率を向上できることもある。下記特許文献１では、無線送受信装置は、データの再送回数に応じて使用するデータチャネルを変更することで、再送データの伝送時間を短縮する技術が開示されている。

特開平９−６９８２８号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、変更後に使用されるデータチャネルの状態によってはデータチャネルを変更しないほうが良い場合がある。例えば、変更後に使用されるデータチャネルが輻輳している場合、データチャネルを変更することによって伝送時間が延びて伝送効率が低下する可能性がある、という問題があった。また、データチャネルを変更する基準となる再送回数が固定されているため、再送回数の設定によっては容易に輻輳しているデータチャネルに変更する可能性がある、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の通信経路を有する無線通信システムにおいて、データの送信に使用する通信経路の変更を制御してデータの伝送効率の低下を抑制可能な転送装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１の通信システムでデータを送受信する第１の基地局と、第２の通信システムでデータを送受信する第２の基地局と、第１の端末から受信したデータを第１の基地局または第２の基地局を経由して第２の端末へ送信する転送装置とを備える無線通信システムにおける転送装置である。転送装置は、第１の通信システムでのデータの再送回数によってデータの転送先の基地局を判定するための閾値である転送装置再送閾値を記憶する転送装置記憶部を備える。また、転送装置は、データの再送回数と転送装置再送閾値とを比較した比較結果と、第２の通信システムの輻輳状態とに基づいて、第１の端末から受信したデータを第１の基地局経由または第２の基地局経由で第２の端末へ送信するかを決定する転送制御部を備える。

本発明によれば、複数の通信経路を有する無線通信システムにおいて、データの送信に使用する通信経路の変更を制御してデータの伝送効率の低下を抑制できる、という効果を奏する。

実施の形態１にかかる無線通信システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかるデータ系端末の構成例を示すブロック図 実施の形態１にかかるデータ系端末が送信するデータパケットの構成例を示す図 実施の形態１にかかるデータ系端末が送信するデータのパケットに付加されるＩＰヘッダのフォーマットの例を示す図 実施の形態１にかかるデータ系端末が送信するデータのパケットに付加されるＴＣＰヘッダのフォーマットを示す図 実施の形態１にかかるデータ系端末においてデータパケットをフレーム化したデータフレームの構成例を示す図 実施の形態１にかかるデータ系端末のＴＣＰ／ＩＰ部からデータパケットを送信する場合の動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかるデータ系端末のＴＣＰ／ＩＰ部が車載端末からデータパケットを受信した場合の動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる位置情報管理サーバの構成例を示すブロック図 実施の形態１にかかる位置情報管理サーバのＩＰ部が保持する列車情報の例を示す図 実施の形態１にかかる位置情報管理サーバのＩＰ部が保持するＬＣＸ基地局情報の例を示す図 実施の形態１にかかる位置情報管理サーバのＩＰ部が保持するミリ波基地局情報の例を示す図 実施の形態１にかかる列車が送信する位置情報登録要求メッセージの構成例を示す図 実施の形態１にかかる位置情報管理サーバのＩＰ部が生成する位置情報更新通知の構成例を示す図 実施の形態１にかかる位置情報管理サーバのＩＰ部の動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる転送装置の構成例を示すブロック図 実施の形態１にかかる転送装置のＴＣＰ／ＩＰ部が保持する更新前のアドレス情報の例を示す図 実施の形態１にかかる転送装置のＴＣＰ／ＩＰ部が保持する更新後のアドレス情報の例を示す図 実施の形態１にかかるミリ波基地局の構成例を示すブロック図 実施の形態１にかかるＬＣＸ基地局の構成例を示すブロック図 実施の形態１にかかる車載端末の構成例を示すブロック図 実施の形態１にかかる転送装置の構成例を示すブロック図 実施の形態１にかかるＬＣＸ移動局の構成例を示すブロック図 実施の形態１にかかるミリ波移動局の構成例を示すブロック図 実施の形態にかかる列車のミリ波移動局がハンドオーバしたときの動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる無線通信システムにおいて、データ系端末から車載端末へデータを送信する際のデータのフローを示すシーケンス図 実施の形態１の転送装置のＴＣＰ／ＩＰ部がデータパケットの転送先を決定する処理を示すフローチャート 実施の形態１にかかる転送装置のＴＣＰ／ＩＰ部がカプセル化したデータパケットの構成例を示す図 実施の形態１にかかるＬＣＸ基地局において輻輳が発生および解消したときのＩＰ部の動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる転送装置においてＬＣＸ基地局へのデータの転送の停止および再開するＴＣＰ／ＩＰ部の動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる転送装置のＴＣＰ／ＩＰ部を実現する処理回路の構成例を示す図 実施の形態２にかかるミリ波基地局の構成例を示すブロック図 実施の形態２にかかるミリ波移動局の構成例を示すブロック図 実施の形態２にかかる無線通信システムにおいてデータリンク層で送受信されるフレームの構成例を示す図 実施の形態２にかかるＯＲＩヘッダに再送制御情報を格納した値の例を示す図 実施の形態２のミリ波基地局のＯＲＩ部が再送データフレームの転送先を決定する処理を示すフローチャート 実施の形態２にかかる無線通信システムにおいてミリ波基地局からＬＣＸ通信システムを経由してデータフレームをミリ波移動局へ送信する処理を示すシーケンス図

以下に、本発明の実施の形態にかかる転送装置、無線基地局、無線通信システムおよび転送方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる無線通信システム１の構成例を示す図である。無線通信システム１は、漏洩同軸ケーブルであるＬＣＸ（Leaky CoaXial cable）５０１を用いて無線通信を行うＬＣＸ通信システムと、ミリ波を搬送波とする無線通信を行うミリ波通信システムとを併設し、異なる無線通信方式の通信システムを協調してデータの送受信を行うシステムである。ここでは、地上側のデータ系端末２００と列車１０００に搭載された車載端末１１００との間でデータの送受信を行う列車無線システムを例にして説明する。なお、図１では、列車が列車１０００の１つのみであるが、一例であり、地上側のデータ系端末２００は、複数の列車の車載端末と通信を行うことが可能である。なお、ミリ波通信システムを第１の通信システムとし、ＬＣＸ通信システムを第２の通信システムとする。

ミリ波通信システムは、ミリ波帯の広帯域な周波数を用いることで大容量伝送を実現できる。一方、ミリ波通信システムでは、使用されるアンテナの指向性が強く、またミリ波基地局やミリ波移動局から離れるほど伝搬減衰が大きくなる特徴がある。ＬＣＸ通信システムに使用されるＬＣＸ５０１は、線路沿いに敷設され、一部の列車無線システムに既設されている。ＬＣＸ通信システムは、ＬＣＸ５０１と列車１０００とが常に近い位置で通信できる特徴があり、距離による伝搬減衰の影響を受けず高品質な無線通信が可能である。ＬＣＸ通信システムによる通信の無線品質はミリ波通信システムによる通信の無線品質よりも良く、ミリ波通信システムによる通信の伝送容量はＬＣＸ通信システムによる通信の伝送容量よりも大容量である。

つぎに、無線通信システム１の地上側の設備について説明する。無線通信システム１では、地上側に、列車１０００の位置情報を管理する位置情報管理サーバ１００と、指令局などに設置され、車載端末１１００との間でデータの送受信を行うデータ系端末２００と、データ系端末２００から受信したデータをいずれかの基地局へ転送し、いずれかの基地局から受信したデータをデータ系端末２００へ転送する転送装置３００と、地上側に設置された各装置間の通信において使用されるＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク４００と、ＬＣＸ通信システムで使用される無線基地局であるＬＣＸ基地局５００と、ミリ波通信システムで使用される無線基地局であるミリ波基地局６００，７００，８００と、を備える。転送装置３００は、一例として、位置情報管理サーバ１００およびデータ系端末２００とは光ケーブルで接続されているものとする。また、図１では、転送装置３００は１つのデータ系端末２００と接続しているが、一例であり、複数のデータ系端末２００と接続することが可能である。

ＬＣＸ基地局５００は、微弱な電波が漏れ出るように設計されアンテナとして機能するＬＣＸ５０１を用いて列車１０００側とデータの送受信を行い、カバーエリアであるセル５５０を形成する。ミリ波基地局６００は、アンテナ６０１を用いて列車１０００側とデータの送受信を行い、カバーエリアであるセル６５０を形成する。ミリ波基地局７００は、アンテナ７０１を用いて列車１０００側とデータの送受信を行い、カバーエリアであるセル７５０を形成する。ミリ波基地局８００は、アンテナ８０１を用いて列車１０００側とデータの送受信を行い、カバーエリアであるセル８５０を形成する。

つぎに、列車１０００の構成について説明する。列車１０００は、データ系端末２００との間でデータの送受信を行う車載端末１１００と、車載端末１１００から受信したデータをいずれかの移動局へ転送し、いずれかの移動局から受信したデータを車載端末１１００へ転送する転送装置１２００と、列車１０００内の各装置間の通信において使用されるＬＡＮ（Local Area Network）１３００と、ＬＣＸ通信システムで使用される無線基地局であるＬＣＸ移動局１４００と、ミリ波通信システムで使用される無線基地局であるミリ波移動局１６００と、を備える。

ＬＣＸ移動局１４００は、アンテナ１４０１を備え、アンテナ１４０１を介してＬＣＸケーブル５０１経由で地上側のＬＣＸ基地局５００とデータの送受信を行う。ミリ波移動局１６００は、アンテナ１６０１を備え、アンテナ１６０１を介して地上側のいずれかのミリ波基地局６００〜８００とデータの送受信を行う。列車１０００は、列車１０００が在線しているセルを形成しているいずれかのミリ波基地局６００〜８００とデータの送受信を行う。なお、列車１０００がある基地局のセル内に存在することを在線するとし、以降についても同様とする。ミリ波移動局１６００は、列車１０００がセル６５０のエリアに在線している場合は地上側のミリ波基地局６００とデータの送受信を行い、列車１０００がセル７５０のエリアに在線している場合は地上側のミリ波基地局７００とデータの送受信を行い、列車１０００がセル８５０のエリアに在線している場合は地上側のミリ波基地局８００とデータの送受信を行う。

無線通信システム１では、ミリ波基地局６００〜８００の３つでカバーするエリアよりも広いエリアを１つのＬＣＸ基地局５００がカバーする。無線通信システム１では、セル５５０は、セル６５０，７５０，８５０とエリアが重複している。また、ミリ波基地局６００〜８００では、セル６５０とセル７５０は一部重複しており、セル７５０とセル８５０は一部重複している。そのため、列車１０００が２つのエリア、すなわちセル６５０とセル７５０、またはセル７５０とセル８５０に在線している場合、ミリ波移動局１６００は、地上側の２つのミリ波基地局とデータの送受信が可能である。このとき、列車１０００では、ＬＣＸ移動局１４００を用いて地上側のＬＣＸ基地局５００との通信も可能である。列車１０００は、セル６５０，７５０，８５０に在線している場合、１つまたは２つのミリ波基地局との通信が可能であるとともに、ＬＣＸ基地局５００との通信が可能である。

データ系端末２００と車載端末１１００は、地上側のミリ波基地局６００〜８００、ＬＣＸ基地局５００のいずれかを経由する通信経路でデータの送受信を行う。

なお、図１に示す無線通信システム１では、ＬＣＸ通信システムの基地局がＬＣＸ基地局５００の１つのみとしているが、一例であり、一般的には複数のＬＣＸ基地局を備える。複数のＬＣＸ基地局が存在する構成の場合でも、１つのＬＣＸ基地局がカバーするエリアは１つのミリ波基地局がカバーするエリアよりも広く、複数のミリ波基地局でカバーするエリアを１つのＬＣＸ基地局がカバーするものとする。

つづいて、各装置の構成について説明する。

図２は、実施の形態１にかかるデータ系端末２００の構成例を示すブロック図である。データ系端末２００は、イーサネット（登録商標）部２０２と、ＭＡＣ（Media Access Control）部２０３と、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）／ＩＰ部２０４と、を備える。図２に示すデータ系端末２００の構成は、ＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデルの各階層の機能をプロトコルスタックの形式で表したものである。以降で説明する各装置の構成についても同様とする。

イーサネット部２０２は、光通信を行う場合の物理層の機能を有し、転送装置３００から受信したデータフレームおよび送達確認フレームの光信号を電気信号に変換および復調し、復調したデータフレームおよび送達確認フレームをＭＡＣ部２０３へ受け渡す。また、イーサネット部２０２は、ＭＡＣ部２０３から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームを変調および電気信号から光信号に変換して転送装置３００へ送信する。イーサネット部２０２は、例えば、光通信用のインタフェースカードによって構成される。

送達確認とは、データを正常に受信できた場合の応答であるＡＣＫ（Acknowledgement）、またはデータを正常に受信できなかった場合の応答であるＮＡＣＫ（Negative Acknowledgement）である。

ＭＡＣ部２０３は、データリンク層の機能を有し、イーサネット部２０２から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームからＭＡＣヘッダなどを取り除き、データパケットおよび送達確認パケットをＴＣＰ／ＩＰ部２０４へ受け渡す。また、ＭＡＣ部２０３は、ＴＣＰ／ＩＰ部２０４から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットにＭＡＣヘッダなどを付加してフレーム化し、フレーム化したデータフレームおよび送達確認フレームをイーサネット部２０２へ受け渡す。ＭＡＣ部２０３は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

ＴＣＰ／ＩＰ部２０４は、トランスポート層およびネットワーク層の機能を有し、車載端末１１００へ送信するデータにＴＣＰヘッダおよびＩＰヘッダを付加してデータパケットを生成し、生成したデータパケットをＭＡＣ部２０３へ受け渡す。ＴＣＰ／ＩＰ部２０４は、ＭＡＣ部２０３から受け取ったデータパケットからＴＣＰヘッダおよびＩＰヘッダを取り除いて車載端末１１００からのデータを抽出する。また、ＴＣＰ／ＩＰ部２０４は、車載端末１１００からのデータを抽出すると、ＡＣＫまたはＮＡＣＫを示す送達確認パケットを生成し、生成した送達確認パケットをＭＡＣ部２０３へ受け渡す。ＴＣＰ／ＩＰ部２０４は、車載端末１１００から受け取った送達確認パケットがＮＡＣＫであった場合、ＮＡＣＫで示されたシーケンス番号のデータパケットの再送制御を行う。ＴＣＰ／ＩＰ部２０４は、例えば、ＴＣＰ／ＩＰのプロトコルをソフトウェアで実行する処理回路によって構成される。

データ系端末２００および車載端末１１００は、ＴＣＰ／ＩＰで通信を行う終端装置である。データ系端末２００および車載端末１１００が送信するデータのパケット構成は同一のため、データ系端末２００が送信するデータを例にしてパケット構成を説明する。図３は、実施の形態１にかかるデータ系端末２００が送信するデータパケットの構成例を示す図である。データ系端末２００が送信するデータパケットは、ＩＰヘッダ２１０の後にＴＣＰヘッダ２２０があり、ＴＣＰヘッダ２２０の後にアプリケーションデータ２３０がつく構成である。

図４は、実施の形態１にかかるデータ系端末２００が送信するデータのパケットに付加されるＩＰヘッダ２１０のフォーマットの例を示す図である。ＩＰヘッダ２１０は、バージョン領域２１ａ、ヘッダ長領域２１ｂ、サービスタイプ領域２１ｃ、パケット長領域２１ｄ、ＩＤ（IDentification）領域２１ｅ、フラグ領域２１ｆ、フラグメント・オフセット領域２１ｇ、生存時間領域２１ｈ、プロトコル番号領域２１ｉ、ヘッダチェックサム領域２１ｊ、送信元ＩＰアドレス領域２１ｋ、宛先ＩＰアドレス領域２１ｌ、オプション領域２１ｍから構成される。図４に示すＩＰヘッダ２１０のフォーマットは、ＴＣＰ／ＩＰ通信において一般的に使用されているフォーマットと同じである。そのため、各領域の詳細については、以降の説明で必要に応じて適宜説明する。なお、ＩＰはＯＳＩ参照モデルのネットワーク層のプロトコルであり、ここではバージョン４であるＩＰｖ４を想定している。

図５は、実施の形態１にかかるデータ系端末２００が送信するデータのパケットに付加されるＴＣＰヘッダ２２０のフォーマットを示す図である。ＴＣＰヘッダ２２０は、送信元ポート番号領域２２ａ、宛先ポート番号領域２２ｂ、シーケンス番号領域２２ｃ、確認応答（ＡＣＫ）番号領域２２ｄ、データオフセット領域２２ｅ、現在は未使用のｂｉｔについての予約領域２２ｆ、コントロールフラグ領域２２ｇ、ウィンドウサイズ領域２２ｈ、チェックサム領域２２ｉ、緊急ポインタ領域２２ｊ、オプション領域２２ｋから構成される。オプション領域２２ｋで余りがある場合、残りは全て０でパディングにする。図５に示すＴＣＰヘッダ２２０のフォーマットは、ＴＣＰ／ＩＰ通信において一般的に使用されているフォーマットと同じである。そのため、各領域の詳細については、以降の説明で必要に応じて適宜説明する。

ＴＣＰは、ＯＳＩ参照モデルのトランスポート層において高信頼通信をサポートするプロトコルである。ＴＣＰヘッダにはデータを受信した側の確認応答であるＡＣＫおよびデータのシーケンス番号などの再送制御情報が含まれている。これによりＴＣＰでは、高信頼通信をサポートしている。実施の形態１では、一例として、アプリケーションデータ２３０が１０００Ｂｙｔｅ、ＴＣＰヘッダ２２０が２０Ｂｙｔｅ、ＩＰヘッダ２１０がオプションなしのＩＰｖ４ヘッダの場合で２０Ｂｙｔｅの合計１０４０Ｂｙｔｅから構成されるＴＣＰ／ＩＰパケットのデータパケットを、データ系端末２００から送信するものとする。

ここで、ＭＡＣ部２０３において、ＴＣＰ／ＩＰ部２０４から受け取ったデータパケットにＭＡＣヘッダなどを付加してフレーム化したときのフレーム構成について説明する。図６は、実施の形態１にかかるデータ系端末２００においてデータパケットをフレーム化したデータフレームの構成例を示す図である。無線通信システム１においてデータリンク層で送受信されるフレームの構成を示すものである。データフレームは、ＭＡＣヘッダ２５０、データ２６０、およびＦＣＳ（Frame Check Sequence）２７０により構成される。また、ＭＡＣヘッダ２５０は、６Ｂｙｔｅ長の送信元ＩＤを格納するための送信元ＩＤ領域２５１、６Ｂｙｔｅ長の宛先ＩＤを格納するための宛先ＩＤ領域２５２、ＭＡＣ２５０ヘッダからＦＣＳ２７０までの全フレーム長を示す２Ｂｙｔｅ長のフレーム長情報を格納するためのフレーム長領域２５３、およびフレームの種類を示す２Ｂｙｔｅ長のタイプ情報を格納するためのタイプ領域２５４により構成される。タイプ領域２５４に格納される値は、そのフレームがアプリケーションデータを含むフレームであるのか、ＡＣＫフレームであるのか、またはＮＡＣＫであるのかを示す。例えば、値が「０」であればアプリケーションデータ、「１」であればＡＣＫ、「２」であればＮＡＣＫとする。

ＭＡＣ部２０３は、ＴＣＰ／ＩＰ部２０４から受け取ったデータパケットをデータ２６０とし、データ２６０の前にＭＡＣヘッダ２５０、データ２６０の後にＦＣＳ２７０を付加してデータフレームを生成する。また、ＭＡＣ部２０３は、イーサネット部２０２から受け取った図６に示すデータフレームからＭＡＣヘッダ２５０およびＦＣＳ２７０を取り除き、データ２６０である図３に示す状態のデータパケットを抜き取る。

なお、図６に示すデータフレームの構成は一例であり、実施の形態１においてフレームの構成については限定せず、例えば、イーサネット２で規定されているフレーム形式、ＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．３で規定されているフレーム形式などを用いてもよい。

データ系端末２００のＴＣＰ／ＩＰ部２０４の動作をフローチャートに基づいて説明する。図７は、実施の形態１にかかるデータ系端末２００のＴＣＰ／ＩＰ部２０４からデータパケットを送信する場合の動作を示すフローチャートである。データ系端末２００のＴＣＰ／ＩＰ部２０４は、データパケットを生成し（ステップＳ１）、生成したデータパケットを車載端末１１００宛に送信する（ステップＳ２）。ＴＣＰ／ＩＰ部２０４は、車載端末１１００からＮＡＣＫを受信すると（ステップＳ３）、ＮＡＣＫで示されたデータパケットを再送する（ステップＳ４）。

図８は、実施の形態１にかかるデータ系端末２００のＴＣＰ／ＩＰ部２０４が車載端末１１００からデータパケットを受信した場合の動作を示すフローチャートである。データ系端末２００のＴＣＰ／ＩＰ部２０４は、車載端末１１００からデータパケットを正常に受信した場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、ＡＣＫの送達確認を生成して車載端末１１００宛に送信する（ステップＳ６）。ＴＣＰ／ＩＰ部２０４は、車載端末１１００からデータパケットを正常に受信できなかった場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、ＮＡＣＫの送達確認を生成して車載端末１１００宛に送信する（ステップＳ７）。

つぎに、位置情報管理サーバ１００の構成について説明する。図９は、実施の形態１にかかる位置情報管理サーバ１００の構成例を示すブロック図である。位置情報管理サーバ１００は、イーサネット部１０２と、ＭＡＣ部１０３と、ＩＰ部１０４と、ＭＡＣ部１０５と、イーサネット部１０６と、を備える。

イーサネット部１０２は、ＩＰネットワーク４００で通信を行う場合の物理層の機能を有し、列車１０００から送信されてＩＰネットワーク４００経由で受信した位置情報登録要求メッセージのフレームを復調し、復調した位置情報登録要求メッセージのフレームをＭＡＣ部１０３へ受け渡す。イーサネット部１０２は、例えば、ＩＰネットワークによる通信用のインタフェースカードによって構成される。

ＭＡＣ部１０３は、データリンク層の機能を有し、イーサネット部１０２から受け取った位置情報登録要求メッセージのフレームからＭＡＣヘッダなどを取り除き、位置情報登録要求メッセージのパケットをＩＰ部１０４へ受け渡す。ＭＡＣ部１０３において対象とするフレームの構成は限定せず、図６に示すフレーム構成と同様でよい。ＭＡＣ部１０３は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

ＩＰ部１０４は、ネットワーク層の機能を有し、ＭＡＣ部１０３から受け取った位置情報登録要求メッセージに基づいて列車１０００の位置情報を管理する。また、ＩＰ部１０４は、列車１０００の位置が更新された場合、列車１０００の位置情報を転送装置３００へ通知するための位置情報更新通知のパケットを生成し、生成した位置情報更新通知のパケットをＭＡＣ部１０５へ受け渡す。ＩＰ部１０４は、例えば、ＩＰのプロトコルをソフトウェアで実行する処理回路によって構成される。

ＭＡＣ部１０５は、データリンク層の機能を有し、ＩＰ部１０４から受け取った位置情報更新通知のパケットにＭＡＣヘッダなどを付加してフレーム化し、フレーム化した位置情報更新通知をイーサネット部１０６へ受け渡す。ＭＡＣ部１０５において対象とするフレームの構成は、図６に示すフレーム構成と同様である。ＭＡＣ部１０５は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

イーサネット部１０６は、光通信を行う場合の物理層の機能を有し、ＭＡＣ部１０５から受け取った位置情報更新通知のフレームを変調および電気信号から光信号に変換して転送装置３００へ送信する。イーサネット部１０６は、例えば、光通信用のインタフェースカードによって構成される。

位置情報管理サーバ１００では、ＩＰ部１０４は、複数ある列車の１編成ごとの位置情報を管理している。ＩＰ部１０４は、各列車のアドレス、地上側のＬＣＸ基地局のアドレス、地上側のミリ波基地局のアドレスの情報を保持している。図１０は、実施の形態１にかかる位置情報管理サーバ１００のＩＰ部１０４が保持する列車情報の例を示す図である。列車情報は、各列車のＩＤを示す編成ＩＤ１１１，１１２，１１３と、各列車に搭載された車載端末と転送装置との間のネットワークのネットワークアドレスである車内ネットワークアドレス１１４，１１５，１１６との対応を示すものである。図１１は、実施の形態１にかかる位置情報管理サーバ１００のＩＰ部１０４が保持するＬＣＸ基地局情報の例を示す図である。ＬＣＸ基地局情報は、ＬＣＸ基地局のＩＤを示すＬＣＸ基地局ＩＤ１１７，１１８，１１９と、ＬＣＸ基地局のＩＰアドレス１２０，１２１，１２２との対応を示すものである。図１２は、実施の形態１にかかる位置情報管理サーバ１００のＩＰ部１０４が保持するミリ波基地局情報の例を示す図である。ミリ波基地局情報は、ミリ波基地局のＩＤを示すミリ波基地局ＩＤ１２３，１２４，１２５と、ミリ波基地局のＩＰアドレス１２６，１２７，１２８との対応を示すものである。

図１０に示す編成ＩＤ１１１の１０００、図１１に示すＬＣＸ基地局ＩＤ１１７の５００、および図１２に示すミリ波基地局ＩＤ１２３〜１２５の６００〜８００は、図１に示す列車１０００、ＬＣＸ基地局５００、ミリ波基地局６００〜８００に付加した符号と一致させている。

無線通信システム１において、列車１０００、具体的にはミリ波移動局１６００またはＬＣＸ移動局１４００は、セルを移動、すなわちハンドオーバする度に、在線している基地局である在線基地局が変更になったことを通知するための位置情報登録要求メッセージを生成し、生成した位置情報登録要求メッセージを位置情報管理サーバ１００へ送信する。図１３は、実施の形態１にかかる列車１０００が送信する位置情報登録要求メッセージの構成例を示す図である。位置情報登録要求メッセージには、制御情報１３０、位置情報登録要求メッセージを送信した列車の編成ＩＤ１３１、およびその列車がハンドオーバした先の基地局ＩＤ１３２の情報が含まれる。図１３は、列車１０００がセル７５０からセル６５０へ移動、すなわちミリ波基地局７００からミリ波基地局６００へハンドオーバした場合の例を示すものである。この場合、制御情報１３０は位置情報登録要求メッセージであることを示す値として例えば「３」、編成ＩＤ１３１は「１０００」、基地局ＩＤ１３２は「６００」となる。

列車１０００では、ミリ波移動局１６００が位置情報登録要求メッセージを生成し、地上側のミリ波基地局６００へ送信する。実際には、図１３に示す位置情報登録要求メッセージの内容は図３に示すアプリケーション２３０の内容に相当し、列車１０００からは、図１３に示す位置情報登録要求メッセージの内容に、ＩＰヘッダ２１０、ＴＣＰヘッダ２２０、さらに図６に示すＭＡＣヘッダ２５０、ＦＣＳ２７０に相当するものが付加されて送信されてくることになる。なお、列車１０００は、ここではＬＣＸ基地局についてはハンドオーバしていないものとするが、ＬＣＸ基地局についてもハンドオーバした場合は、ＬＣＸ移動局１４００が位置情報登録要求メッセージを生成し、地上側のＬＣＸ基地局５００へ送信する。列車１０００側の動作については後述する。

位置情報管理サーバ１００は、列車１０００から送信された位置情報登録要求メッセージのフレームを、ミリ波基地局６００およびＩＰネットワーク４００経由で受信する。位置情報管理サーバ１００では、イーサネット部１０２で位置情報登録要求メッセージのフレームを復調し、ＭＡＣ部１０３で復調された位置情報登録要求メッセージのフレームからＭＡＣヘッダなどを取り除き、図３に示すパケット状態の位置情報登録要求メッセージをＩＰ部１０４へ受け渡す。

ＩＰ部１０４は、図１３に示す位置情報登録要求メッセージの情報を検索キーとして、図１０〜図１２に示す情報からハンドオーバした列車１０００の車内ネットワークアドレスおよびハンドオーバ先基地局であるミリ波基地局６００のＩＰアドレスを検索する。前述のように位置情報登録要求メッセージで通知される情報は、編成ＩＤ１３１は「１０００」、基地局ＩＤ１３２は「６００」である。ＩＰ部１０４は、位置情報登録要求メッセージから列車１０００がミリ波基地局６００へハンドオーバしたことを把握し、図１０の情報から該当する列車１０００の車内ネットワークアドレス「１９２．１６８．１．０」、図１２の情報からミリ波基地局６００のＩＰアドレス「１９２．１６８．３１．６」の情報を取得する。

ＩＰ部１０４は、取得した各アドレスの情報を用いて、列車１０００の位置情報の更新を通知するためのパケットである位置情報更新通知を生成し、生成した位置情報更新通知を転送装置３００へ送信する。図１４は、実施の形態１にかかる位置情報管理サーバ１００のＩＰ部１０４が生成する位置情報更新通知の構成例を示す図である。位置情報更新通知には、制御情報１３３、ハンドオーバした列車の編成ＩＤ１３４、その列車の車内ネットワークアドレス１３５、ハンドオーバ先ＬＣＸ基地局のＩＰアドレス１３６、およびハンドオーバ先ミリ波基地局のＩＰアドレス１３７の情報が含まれる。ＩＰ部１０４は、列車１０００がセル６５０を形成するミリ波基地局６００にハンドオーバしたことから、制御情報１３３には位置情報登録要求メッセージであることを示す値として例えば「４」を格納し、編成ＩＤ１３４に列車１０００を示す「１０００」、車内ネットワークアドレス１３５に列車１０００の車内ネットワークアドレスを示す「１９２．１６８．１．０」、ハンドオーバ先ＬＣＸ基地局ＩＰアドレス１３６にはハンドオーバをしていないことを示す「０」、ハンドオーバ先ミリ波基地局ＩＰアドレス１３７にミリ波基地局６００を示す「１９２．１６８．３１．６」を格納する。なお、列車１０００がＬＣＸ基地局についてもハンドオーバした場合、ＩＰ部１０４は、列車１０００から受信した位置情報登録要求メッセージの情報に基づいて、ハンドオーバ先ＬＣＸ基地局のＩＰアドレス１３６の欄に該当するＬＣＸ基地局のＩＰアドレスを格納する。

位置情報管理サーバ１００では、ＩＰ部１０４が位置情報更新通知を生成すると、ＭＡＣ部１０５が位置情報更新通知にＭＡＣヘッダなどを付加してフレーム化し、イーサネット部１０６がフレーム化された位置情報更新通知を変調および電気信号から光信号に変換して転送装置３００へ送信する。位置情報管理サーバ１００は、各列車の位置情報を把握し、各列車の位置情報が更新された場合、すなわちある列車がハンドオーバして在線基地局が更新された場合、その都度更新された情報を転送装置３００へ通知する。

なお、前述の位置情報登録要求メッセージと同様、実際には、図１４に示す位置情報更新通知の内容は図３に示すアプリケーション２３０の内容に相当し、ＩＰ部１０４からは、図１４に示す位置情報更新通知の内容に、ＩＰヘッダ２１０、ＴＣＰヘッダ２２０に相当するものを付加し、ＭＡＣ部１０５において、さらに図６に示すＭＡＣヘッダ２５０、ＦＣＳ２７０に相当するものを付加して送信することになる。

位置情報管理サーバ１００のＩＰ部１０４の動作をフローチャートに基づいて説明する。図１５は、実施の形態１にかかる位置情報管理サーバ１００のＩＰ部１０４の動作を示すフローチャートである。位置情報管理サーバ１００のＩＰ部１０４は、イーサネット部１０６およびＭＡＣ部１０５を介して列車１０００からの位置情報登録要求メッセージを受信すると（ステップＳ１１）、保持する列車情報、ＬＣＸ基地局情報、ミリ波基地局情報の各情報を検索する（ステップＳ１２）。ＩＰ部１０４は、検索して取得した列車１０００の車内ネットワークアドレスおよびハンドオーバ先基地局のＩＰアドレスの情報に基づいて、位置更新通知を生成し（ステップＳ１３）、生成した位置更新通知を転送装置３００へ送信する（ステップＳ１４）。

つぎに、転送装置３００の構成について説明する。図１６は、実施の形態１にかかる転送装置３００の構成例を示すブロック図である。転送装置３００は、イーサネット部３０２と、ＭＡＣ部３０３と、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４と、ＭＡＣ部３０５と、イーサネット部３０６と、を備える。

イーサネット部３０２は、ＩＰネットワーク４００で通信を行う場合の物理層の機能を有し、列車１０００から送信されてＩＰネットワーク４００経由で受信したデータフレームおよび送達確認フレームを復調し、復調したデータフレームおよび送達確認フレームをＭＡＣ部３０３へ受け渡す。また、イーサネット部３０２は、ＭＡＣ部３０３から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームを変調してＩＰネットワーク４００経由でいずれかの基地局へ送信する。イーサネット部３０２は、例えば、ＩＰネットワークによる通信用のインタフェースカードによって構成される。

ＭＡＣ部３０３は、データリンク層の機能を有し、イーサネット部３０２から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームからＭＡＣヘッダなどを取り除き、データパケットおよび送達確認パケットをＴＣＰ／ＩＰ部３０４へ受け渡す。また、ＭＡＣ部３０３は、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットにＭＡＣヘッダなどを付加してフレーム化し、データフレームおよび送達確認フレームをイーサネット部３０２へ受け渡す。ＭＡＣ部３０３において対象とするフレームの構成は限定せず、図６に示すフレーム構成と同様でよい。ＭＡＣ部３０３は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、トランスポート層およびネットワーク層の機能を有し、ＭＡＣ部３０３から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをＭＡＣ部３０５へ受け渡す。また、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、ＭＡＣ部３０５から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをＭＡＣ部３０３へ受け渡す。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、具体的に、車載端末１１００からのデータパケットおよび送達確認パケットをデータ系端末２００へ送信する制御を行い、データ系端末２００からのデータパケットおよび送達確認パケットをいずれかの基地局を経由して車載端末１１００へ送信する制御を行う。また、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、車載端末１１００に対するデータパケットの再送制御を行う。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、ＭＡＣ部３０５から受け取った位置情報更新通知のパケットに基づいて各列車のアドレス情報を保持する。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、例えば、ＴＣＰ／ＩＰのプロトコルをソフトウェアで実行する処理回路によって構成される。

また、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、転送制御部３０８と、記憶部３０９と、を備える。記憶部３０９は、ミリ波通信システムでのデータの再送回数によってデータの転送先の基地局を判定するための閾値である転送装置再送閾値を記憶する転送装置記憶部である。転送制御部３０８は、データの再送回数と転送装置再送閾値とを比較した比較結果と、ＬＣＸ通信システムの輻輳状態とに基づいて、データ系端末２００から受信したデータをミリ波基地局６００〜８００経由またはＬＣＸ基地局５００経由で車載端末１１００へ送信するかを決定する。なお、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４において動作の主体は転送制御部３０８となるが、転送装置３００内の他の構成との関係が容易に把握できるように、以降の説明では動作の主体をＴＣＰ／ＩＰ部３０４として説明する。

ＭＡＣ部３０５は、データリンク層の機能を有し、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットにＭＡＣヘッダなどを付加してフレーム化し、フレーム化したデータフレームおよび送達確認フレームをイーサネット部３０６へ受け渡す。ＭＡＣ部３０５は、イーサネット部３０６から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームからＭＡＣヘッダなどを取り除き、データパケットおよび送達確認パケットをＴＣＰ／ＩＰ部３０４へ受け渡す。また、ＭＡＣ部３０５は、イーサネット部３０６から受け取った位置情報更新通知のフレームからＭＡＣヘッダなどを取り除き、位置情報更新通知のパケットをＴＣＰ／ＩＰ部３０４へ受け渡す。ＭＡＣ部３０５において対象とするフレームの構成は、図６に示すフレーム構成と同様である。ＭＡＣ部３０５は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

イーサネット部３０６は、光通信を行う場合の物理層の機能を有し、ＭＡＣ部３０５から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームを変調および電気信号から光信号に変換してデータ系端末２００へ送信する。また、イーサネット部３０６は、データ系端末２００から受信したデータフレームおよび送達確認フレームを光信号から電気信号に変換および復調してＭＡＣ部３０５へ受け渡す。また、イーサネット部３０６は、位置情報管理サーバ１００から受信した位置情報更新通知のフレームを光信号から電気信号に変換および復調してＭＡＣ部３０５へ受け渡す。イーサネット部３０６は、例えば、光通信用のインタフェースカードによって構成される。

転送装置３００では、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、各列車の車内ネットワークアドレス、各列車が在線しているＬＣＸ基地局のＩＰアドレス、各列車が在線しているミリ波基地局のＩＰアドレス、についてのアドレス情報を記憶部３０９に保持している。位置情報管理サーバ１００から受信した位置情報更新通知に基づいて、転送制御部３０８が記憶部３０９のアドレス情報の更新を行う。図１７は、実施の形態１にかかる転送装置３００のＴＣＰ／ＩＰ部３０４が保持する更新前のアドレス情報の例を示す図である。アドレス情報は、各列車のＩＤを示す編成ＩＤ３１１，３１２，３１３と、各列車の車内ネットワークアドレス３１４，３１５，３１６と、各列車が在線するＬＣＸ基地局のＩＰアドレス３１７，３１８，３１９と、各列車が在線するミリ波基地局のＩＰアドレス３２０，３２１，３２２との対応を示すものである。

図１８は、実施の形態１にかかる転送装置３００のＴＣＰ／ＩＰ部３０４が保持する更新後のアドレス情報の例を示す図である。前述のように列車１０００がミリ波基地局６００にハンドオーバした場合、列車１０００は図１３に示す内容の位置情報登録要求メッセージを位置情報管理サーバ１００へ送信し、位置情報管理サーバ１００は図１４に示す内容の位置情報更新通知を転送装置３００へ送信する。転送装置３００では、イーサネット部３０６が位置情報管理サーバ１００から受信した位置情報更新通知のフレームを光信号から電気信号に変換および復調してＭＡＣ部３０５へ受け渡し、ＭＡＣ部３０５がイーサネット部３０６から受け取った位置情報更新通知フレームからＭＡＣヘッダなどを取り除いてＴＣＰ／ＩＰ部３０４へ受け渡す。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４では、転送制御部３０８がＭＡＣ部３０５から受け取った位置情報更新通知に基づいて記憶部３０９のアドレス情報を更新する。具合的に、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４では、図１４に示す内容の位置情報更新通知を受け取った場合、列車１０００のミリ波基地局のＩＰアドレス３２０をミリ波基地局７００の「１９２．１６８．３１．７」からミリ波基地局６００の「１９２．１６８．３１．６」に更新する。このようにして、転送装置３００は、各列車の在線状況を把握することができる。

転送装置３００のＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、更新後の図１８に示すアドレス情報に従って、データ系端末２００から受信したデータパケットを地上側に設置されている適切な基地局へ転送し、地上側に設置されている各基地局から受信したデータパケットをデータ系端末２００に転送する制御を行う。転送装置３００は、ルータとして機能する。転送装置３００は、地上側に設置されている各基地局とはＩＰネットワーク４００による通信を行う。転送装置３００は、位置情報管理サーバ１００およびデータ系端末２００とは光ケーブルで接続されており、光通信を行う。

つぎに、ミリ波基地局６００の構成について説明する。図１９は、実施の形態１にかかるミリ波基地局６００の構成例を示すブロック図である。ミリ波基地局６００〜８００は同一構成のため、ここでは、ミリ波基地局６００を例にして説明を行う。ミリ波基地局６００は、イーサネット部６０２と、ＭＡＣ部６０３と、ＩＰ部６０４と、ミリ波データリンク層部６０５と、ミリ波物理層部６０６と、を備える。

イーサネット部６０２は、ＩＰネットワーク４００で通信を行う場合の物理層の機能を有し、転送装置３００から送信されてＩＰネットワーク４００経由で受信したデータフレームおよび送達確認フレームを復調し、復調したデータフレームおよび送達確認フレームをＭＡＣ部６０３へ受け渡す。また、イーサネット部６０２は、ＭＡＣ部６０３から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームを変調して、ＩＰネットワーク４００経由で転送装置３００へ送信する。イーサネット部６０２は、例えば、ＩＰネットワークによる通信用のインタフェースカードによって構成される。

ＭＡＣ部６０３は、データリンク層の機能を有し、イーサネット部６０２から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームからＭＡＣヘッダなどを取り除き、データパケットおよび送達確認パケットをＩＰ部６０４へ受け渡す。また、ＭＡＣ部６０３は、ＩＰ部６０４から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットにＭＡＣヘッダなどを付加してフレーム化し、データフレームおよび送達確認フレームをイーサネット部６０２へ受け渡す。ＭＡＣ部６０３において対象とするフレームの構成は限定せず、図６に示すフレーム構成と同様でよい。ＭＡＣ部６０３は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

ＩＰ部６０４は、ネットワーク層の機能を有し、ＭＡＣ部６０３から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをミリ波データリンク層部６０５へ受け渡し、ミリ波データリンク層部６０５から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをＭＡＣ部６０３へ受け渡す。ＩＰ部６０４は、例えば、ＩＰのプロトコルをソフトウェアで実行する処理回路によって構成される。

ミリ波データリンク層部６０５は、データリンク層の機能を有し、ミリ波物理層部６０６から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームからヘッダなどを取り除き、データパケットおよび送達確認パケットをＩＰ部６０４へ受け渡す。また、ミリ波データリンク層部６０５は、ＩＰ部６０４から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットにヘッダなどを付加してフレーム化し、データフレームおよび送達確認フレームをミリ波物理層部６０６へ受け渡す。ミリ波データリンク層部６０５において対象とするフレームの構成は限定せず、図６に示すフレーム構成と同様でよい。ミリ波データリンク層部６０５は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

ミリ波物理層部６０６は、ミリ波通信に準拠してミリ波で通信を行う場合の物理層の機能を有し、ミリ波データリンク層部６０５から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームを変調してアンテナ６０１を介して列車１０００側へ送信し、列車１０００側からアンテナ６０１を介して受信したデータフレームおよび送達確認フレームを復調してミリ波データリンク層部６０５へ受け渡す。ミリ波物理層部６０６は、例えば、ミリ波による通信用のインタフェースカードによって構成される。

つぎに、ＬＣＸ基地局５００の構成について説明する。図２０は、実施の形態１にかかるＬＣＸ基地局５００の構成例を示すブロック図である。ＬＣＸ基地局５００は、イーサネット部５０２と、ＭＡＣ部５０３と、ＩＰ部５０４と、ＬＣＸデータリンク層部５０５と、ＬＣＸ物理層部５０６と、を備える。

イーサネット部５０２は、ＩＰネットワーク４００で通信を行う場合の物理層の機能を有し、転送装置３００から送信されてＩＰネットワーク４００経由で受信したデータフレームおよび送達確認フレームを復調し、復調したデータフレームおよび送達確認フレームをＭＡＣ部５０３へ受け渡す。また、イーサネット部５０２は、ＭＡＣ部５０３から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームを変調して、ＩＰネットワーク４００経由で転送装置３００へ送信する。イーサネット部５０２は、例えば、ＩＰネットワークによる通信用のインタフェースカードによって構成される。

ＭＡＣ部５０３は、データリンク層の機能を有し、イーサネット部５０２から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームからＭＡＣヘッダなどを取り除き、データパケットおよび送達確認パケットをＩＰ部５０４へ受け渡す。また、ＭＡＣ部５０３は、ＩＰ部５０４から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットにＭＡＣヘッダなどを付加してフレーム化し、データフレームおよび送達確認フレームをイーサネット部５０２へ受け渡す。ＭＡＣ部５０３において対象とするフレームの構成は限定せず、図６に示すフレーム構成と同様でよい。ＭＡＣ部５０３は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

ＩＰ部５０４は、ネットワーク層の機能を有し、ＭＡＣ部５０３から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをＬＣＸデータリンク層部５０５へ受け渡し、ＬＣＸデータリンク層部５０５から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをＭＡＣ部５０３へ受け渡す。ＩＰ部５０４は、例えば、ＩＰのプロトコルをソフトウェアで実行する処理回路によって構成される。

ＬＣＸデータリンク層部５０５は、データリンク層の機能を有し、ＬＣＸ物理層部５０６から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームからヘッダなどを取り除き、データパケットおよび送達確認パケットをＩＰ部５０４へ受け渡す。また、ＬＣＸデータリンク層部５０５は、ＩＰ部５０４から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットにヘッダなどを付加してフレーム化し、データフレームおよび送達確認フレームをＬＣＸ物理層部５０６へ受け渡す。ＬＣＸデータリンク層部５０５において対象とするフレームの構成は限定せず、図６に示すフレーム構成と同様でよい。ＬＣＸデータリンク層部５０５は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

ＬＣＸ物理層部５０６は、ＬＣＸで通信を行う場合の物理層の機能を有し、ＬＣＸデータリンク層部５０５から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームを変調してＬＣＸ５０１を介して列車１０００側へ送信し、列車１０００側からＬＣＸ５０１を介して受信したデータフレームおよび送達確認フレームを復調してＬＣＸデータリンク層部５０５へ受け渡す。ＬＣＸ物理層部５０６は、例えば、ＬＣＸによる通信用のインタフェースカードによって構成される。

なお、イーサネット部５０２およびＭＡＣ部５０３で、転送装置３００およびミリ波基地局６００〜８００からデータを受信する第１の通信部を構成する。また、ＬＣＸデータリンク層部５０５およびＬＣＸ物理層部５０６で、転送装置３００またはミリ波基地局６００〜８００から受信したデータを、ＬＣＸ通信システムにより車載端末１１００宛に送信する第２の通信部を構成する。また、ＩＰ部５０４は、ＬＣＸ通信システムによる通信の輻輳を監視し、輻輳を検出した場合は輻輳発生の通知であるアラートを生成して転送装置３００およびミリ波基地局６００〜８００へ送信する制御部である。

列車１０００に搭載されている転送装置１２００は、転送装置３００と同様の機能を有する。転送装置１２００が転送装置３００と異なる点は、転送装置１２００と接続されるＬＣＸ移動局およびミリ波移動局は各々１つである点である。そのため、転送装置１２００は、データパケットの転送先のミリ波移動局およびＬＣＸ移動局を一意に決定することができる。列車１０００において、車載端末１１００および転送装置１２００はＬＡＮケーブルで接続され、車内ネットワークを構成する。なお、車内ネットワークとＬＡＮ１３００は異なるネットワークである。

図１の例では、列車１０００は、ＬＣＸ基地局５００のセル５５０およびミリ波基地局６００のセル６５０に在線している。列車１０００は、ＬＣＸ移動局１４００はアンテナ１４０１を介しＬＣＸ基地局５００と通信を行い、ミリ波移動局１６００はアンテナ１６０１を介しミリ波基地局６００と通信を行う。地上側では、ＬＣＸ基地局５００はＬＣＸケーブル５０１を介しＬＣＸ移動局１４００と通信を行い、ミリ波基地局６００はアンテナ６０１を介しミリ波移動局１６００と通信を行う。

つぎに、車載端末１１００の構成の構成について説明する。図２１は、実施の形態１にかかる車載端末１１００の構成例を示すブロック図である。車載端末１１００は、イーサネット部１１０２と、ＭＡＣ部１１０３と、ＴＣＰ／ＩＰ部１１０４と、を備える。

イーサネット部１１０２は、車内ネットワークアドレスが「１９２．１６８．１．０」のネットワークで通信を行う場合の物理層の機能を有し、転送装置１２００から受信したデータフレームおよび送達確認フレームを復調し、復調したデータフレームおよび送達確認フレームをＭＡＣ部１１０３へ受け渡す。また、イーサネット部１１０２は、ＭＡＣ部１１０３から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームを変調して転送装置１２００へ送信する。イーサネット部１１０２は、例えば、有線通信用または無線通信用のインタフェースカードによって構成される。

ＭＡＣ部１１０３は、データリンク層の機能を有し、イーサネット部１１０２から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームからヘッダなどを取り除き、データパケットおよび送達確認パケットをＴＣＰ／ＩＰ部１１０４へ受け渡す。また、ＭＡＣ部１１０３は、ＴＣＰ／ＩＰ部１１０４から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットにヘッダなどを付加してフレーム化し、フレーム化したデータフレームおよび送達確認フレームをイーサネット部１１０２へ受け渡す。ＭＡＣ部１１０３において対象とするフレームの構成は限定せず、図６に示すフレーム構成と同様でよい。ＭＡＣ部１１０３は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

ＴＣＰ／ＩＰ部１１０４は、トランスポート層およびネットワーク層の機能を有し、データ系端末２００へ送信するデータにＴＣＰヘッダおよびＩＰヘッダを付加してデータパケットを生成し、生成したデータパケットをＭＡＣ部１１０３へ受け渡す。ＴＣＰ／ＩＰ部１１０４は、ＭＡＣ部１１０３から受け取ったデータパケットからＴＣＰヘッダおよびＩＰヘッダを取り除いてデータ系端末２００からのデータを抽出する。また、ＴＣＰ／ＩＰ部１１０４は、データ系端末２００からのデータを抽出すると、ＡＣＫまたはＮＡＣＫを示す送達確認パケットを生成し、生成した送達確認パケットをＭＡＣ部１１０３へ受け渡す。ＴＣＰ／ＩＰ部１１０４は、データ系端末２００から受け取った送達確認パケットがＮＡＣＫであった場合、ＮＡＣＫで示されたシーケンス番号のデータパケットの再送制御を行う。なお、ＴＣＰ／ＩＰ部１１０４から送信するデータパケットの構成は、前述のように図３の形式となる。また、ＴＣＰ／ＩＰ部１１０４における動作のフローチャートは、前述のＴＣＰ／ＩＰ部２０４による図７および図８と同様である。ＴＣＰ／ＩＰ部１１０４は、例えば、ＴＣＰ／ＩＰのプロトコルをソフトウェアで実行する処理回路によって構成される。

つぎに、転送装置１２００の構成について説明する。図２２は、実施の形態１にかかる転送装置１２００の構成例を示すブロック図である。転送装置１２００は、イーサネット部１２０２と、イーサネット部１２０３と、ＴＣＰ／ＩＰ部１２０４と、ＭＡＣ部１２０５と、イーサネット部１２０６と、を備える。

イーサネット部１２０２は、ＬＡＮ１３００で通信を行う場合の物理層の機能を有し、データ系端末２００から送信されてＬＡＮ１３００経由で受信したデータフレームおよび送達確認フレームを復調し、復調したデータフレームおよび送達確認フレームをイーサネット部１２０３へ受け渡す。また、イーサネット部１２０２は、イーサネット部１２０３から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームを変調してＬＡＮ１３００経由でいずれかの基地局へ送信する。イーサネット部１２０２は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３に準拠したＬＡＮ通信用のインタフェースカードによって構成される。

イーサネット部１２０３は、データリンク層の機能を有し、イーサネット部１２０２から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームからヘッダなどを取り除き、データパケットおよび送達確認パケットをＴＣＰ／ＩＰ部１２０４へ受け渡す。また、イーサネット部１２０３は、ＴＣＰ／ＩＰ部１２０４から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットにヘッダなどを付加してフレーム化し、データフレームおよび送達確認フレームをイーサネット部１２０２へ受け渡す。イーサネット部１２０３において対象とするフレームの構成は限定せず、図６に示すフレーム構成と同様でよい。イーサネット部１２０３は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

ＴＣＰ／ＩＰ部１２０４は、トランスポート層およびネットワーク層の機能を有し、イーサネット部１２０３から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをＭＡＣ部１２０５へ受け渡す。また、ＴＣＰ／ＩＰ部１２０４は、ＭＡＣ部１２０５から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをイーサネット部１２０３へ受け渡す。ＴＣＰ／ＩＰ部１２０４は、具体的に、データ系端末２００からのデータパケットおよび送達確認パケットを車載端末１１００へ送信する制御を行い、車載端末１１００からのデータパケットおよび送達確認パケットをいずれかの基地局を経由してデータ系端末２００へ送信する制御を行う。また、ＴＣＰ／ＩＰ部１２０４は、データ系端末２００に対するデータパケットの再送制御を行う。ＴＣＰ／ＩＰ部１２０４は、例えば、ＴＣＰ／ＩＰのプロトコルをソフトウェアで実行する処理回路によって構成される。

また、ＴＣＰ／ＩＰ部１２０４は、ミリ波通信システムでのデータの再送回数によってデータの転送先の基地局を判定するための閾値である転送装置再送閾値を記憶する転送装置記憶部である記憶部１２０９と、データの再送回数と転送装置再送閾値とを比較した比較結果と、ＬＣＸ通信システムの輻輳状態とに基づいて、車載端末１１００から受信したデータをミリ波移動局１６００経由またはＬＣＸ移動局１４００経由でデータ系端末２００へ送信するかを決定する転送制御部１２０８と、を備える。なお、ＴＣＰ／ＩＰ部１２０４において動作の主体は転送制御部１２０８となるが、転送装置１２００内の他の構成との関係が容易に把握できるように、以降の説明では動作の主体をＴＣＰ／ＩＰ部１２０４として説明する。

ＭＡＣ部１２０５は、データリンク層の機能を有し、ＴＣＰ／ＩＰ部１２０４から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットにヘッダなどを付加してフレーム化し、フレーム化したデータフレームおよび送達確認フレームをイーサネット部１２０６へ受け渡す。また、ＭＡＣ部１２０５は、イーサネット部１２０６から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットからヘッダなどを取り除き、データパケットおよび送達確認パケットをＴＣＰ／ＩＰ部１２０４へ受け渡す。ＭＡＣ部１２０５において対象とするフレームの構成は限定せず、図６に示すフレーム構成と同様でよい。ＭＡＣ部１２０５は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

イーサネット部１２０６は、車内ネットワークアドレスが「１９２．１６８．１．０」のネットワークで通信を行う場合の物理層の機能を有し、ＭＡＣ部１２０５から受け取ったデータパケットおよび送達確認フレームを変調して車載端末１１００へ送信する。また、イーサネット部１２０６は、車載端末１１００から受信したデータパケットおよび送達確認フレームを復調してＭＡＣ部１２０５へ受け渡す。イーサネット部１２０６は、例えば、有線通信用または無線通信用のインタフェースカードによって構成される。

つぎに、ＬＣＸ移動局１４００の構成について説明する。図２３は、実施の形態１にかかるＬＣＸ移動局１４００の構成例を示すブロック図である。ＬＣＸ移動局１４００は、イーサネット部１４０２と、イーサネット部１４０３と、ＩＰ部１４０４と、ＬＣＸデータリンク層部１４０５と、ＬＣＸ物理層部１４０６と、を備える。

イーサネット部１４０２は、ＬＡＮ１３００で通信を行う場合の物理層の機能を有し、転送装置１２００から送信されてＬＡＮ１３００経由で受信したデータフレームおよび送達確認フレームを復調し、復調したデータフレームおよび送達確認フレームをイーサネット部１４０３へ受け渡す。また、イーサネット部１４０２は、イーサネット部１４０３から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームを変調してＬＡＮ１３００経由で転送装置１２００へ送信する。イーサネット部１４０２は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３に準拠したＬＡＮ通信用のインタフェースカードによって構成される。

イーサネット部１４０３は、データリンク層の機能を有し、イーサネット部１４０２から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームからヘッダなどを取り除き、データパケットおよび送達確認パケットをＩＰ部１４０４へ受け渡す。また、イーサネット部１４０３は、ＩＰ部１４０４から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットにヘッダなどを付加してフレーム化し、データフレームおよび送達確認フレームをイーサネット部１４０２へ受け渡す。イーサネット部１４０３において対象とするフレームの構成は限定せず、図６に示すフレーム構成と同様でよい。イーサネット部１４０３は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

ＩＰ部１４０４は、ネットワーク層の機能を有し、イーサネット部１４０３から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをＬＣＸデータリンク層部１４０５へ受け渡し、ＬＣＸデータリンク層部１４０５から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをイーサネット部１４０３へ受け渡す。ＩＰ部１４０４は、例えば、ＩＰのプロトコルをソフトウェアで実行する処理回路によって構成される。

ＬＣＸデータリンク層部１４０５は、データリンク層の機能を有し、ＬＣＸ物理層部１４０６から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームからヘッダなどを取り除き、データパケットおよび送達確認パケットをＩＰ部１４０４へ受け渡す。また、ＬＣＸデータリンク層部１４０５は、ＩＰ部１４０４から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットにヘッダなどを付加してフレーム化し、データフレームおよび送達確認フレームをＬＣＸ物理層部１４０６へ受け渡す。ＬＣＸデータリンク層部１４０５において対象とするフレームの構成は限定せず、図６に示すフレーム構成と同様でよい。ＬＣＸデータリンク層部１４０５は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

ＬＣＸ物理層部１４０６は、ＬＣＸで通信を行う場合の物理層の機能を有し、ＬＣＸデータリンク層部１４０５から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームを変調してアンテナ１４０１から地上側のＬＣＸ基地局５００へ送信し、地上側のＬＣＸ基地局５００から受信したデータフレームおよび送達確認フレームを復調してＬＣＸデータリンク層部１４０５へ受け渡す。ＬＣＸ物理層部１４０６は、例えば、ＬＣＸによる通信用のインタフェースカードによって構成される。

なお、イーサネット部１４０２，１４０３で、転送装置１２００およびミリ波移動局１６００からデータを受信する第１の通信部を構成する。また、ＬＣＸデータリンク層部１４０５およびＬＣＸ物理層部１４０６で、転送装置１２００またはミリ波移動局１６００から受信したデータを、ＬＣＸ通信システムによりデータ系端末２００宛に送信する第２の通信部を構成する。また、ＩＰ部１４０４は、ＬＣＸ通信システムによる通信の輻輳を監視し、輻輳を検出した場合は輻輳発生の通知であるアラートを生成して転送装置１２００およびミリ波移動局１６００へ送信する制御部である。

つぎに、ミリ波移動局１６００の構成の構成について説明する。図２４は、実施の形態１にかかるミリ波移動局１６００の構成例を示すブロック図である。ミリ波移動局１６００は、イーサネット部１６０２と、イーサネット部１６０３と、ＩＰ部１６０４と、ミリ波データリンク層部１６０５と、ミリ波物理層部１６０６と、を備える。

イーサネット部１６０２は、ＬＡＮ１３００で通信を行う場合の物理層の機能を有し、転送装置１２００から送信されてＬＡＮ１３００経由で受信したデータフレームおよび送達確認フレームを復調し、復調したデータフレームおよび送達確認フレームをイーサネット部１６０３へ受け渡す。また、イーサネット部１６０２は、イーサネット部１６０３から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームを変調してＬＡＮ１３００経由で転送装置１２００へ送信する。イーサネット部１６０２は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３に準拠したＬＡＮ通信用のインタフェースカードによって構成される。

イーサネット部１６０３は、データリンク層の機能を有し、イーサネット部１６０２から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームからヘッダなどを取り除き、データパケットおよび送達確認パケットをＩＰ部１６０４へ受け渡す。また、イーサネット部１６０３は、ＩＰ部１６０４から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットにヘッダなどを付加してフレーム化し、データフレームおよび送達確認フレームをイーサネット部１６０２へ受け渡す。イーサネット部１６０３において対象とするフレームの構成は限定せず、図６に示すフレーム構成と同様でよい。イーサネット部１６０３は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

ＩＰ部１６０４は、ネットワーク層の機能を有し、イーサネット部１６０３から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをミリ波データリンク層部１６０５へ受け渡し、ミリ波データリンク層部１６０５から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをイーサネット部１６０３へ受け渡す。ＩＰ部１６０４は、例えば、ＩＰのプロトコルをソフトウェアで実行する処理回路によって構成される。

ミリ波データリンク層部１６０５は、データリンク層の機能を有し、ミリ波物理層部１６０６から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームからヘッダなどを取り除き、データパケットおよび送達確認パケットをＩＰ部１６０４へ受け渡す。また、ミリ波データリンク層部１６０５は、ＩＰ部１６０４から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットにヘッダなどを付加してフレーム化し、データフレームおよび送達確認フレームをミリ波物理層部１６０６へ受け渡す。ミリ波データリンク層部１６０５において対象とするフレームの構成は限定せず、図６に示すフレーム構成と同様でよい。ミリ波データリンク層部１６０５は、例えば、ドライバ回路によって構成される。

ミリ波物理層部１６０６は、ミリ波通信に準拠してミリ波で通信を行う場合の物理層の機能を有し、ミリ波データリンク層部１６０５から受け取ったデータフレームおよび送達確認フレームを変調してアンテナ１６０１から地上側のミリ波基地局へ送信し、地上側のミリ波基地局から受信したデータフレームおよび送達確認フレームを復調してミリ波データリンク層部１６０５へ受け渡す。ミリ波物理層部１６０６は、例えば、ミリ波による通信用のインタフェースカードによって構成される。

ここで、列車１０００において基地局をハンドオーバした場合に、位置情報登録要求メッセージを送信する動作について説明する。一例としてミリ波移動局１６００がハンドオーバして地上側のミリ波基地局を変更した場合について説明するが、ＬＣＸ移動局１４００がハンドオーバして地上側のＬＣＸ基地局を変更した場合も同様の動作となる。図２５は、実施の形態にかかる列車１０００のミリ波移動局１６００がハンドオーバしたときの動作を示すフローチャートである。ミリ波移動局１６００では、ＩＰ部１６０４は、ハンドオーバを実施すると（ステップＳ２１）、図１３に示す位置情報登録要求メッセージを生成し（ステップＳ２２）、ミリ波データリンク層部１６０５、ミリ波物理層部１６０６、およびアンテナ１６０１を介して、地上側のハンドオーバ先のミリ波基地局宛に位置情報登録要求メッセージを送信する（ステップＳ２３）。

つづいて、無線通信システム１において、データ系端末２００から車載端末１１００へデータを送信する際の転送装置３００の動作について説明する。無線通信システム１では、データ系端末２００から車載端末１１００へデータを送信する際の転送装置３００の動作と、車載端末１１００からデータ系端末２００へデータを送信する際の転送装置１２００の動作は同様である。そのため、一例として、データ系端末２００からデータを送信する場合について説明する。データ系端末２００からデータを送信する場合、データ系端末２００が第１の端末、車載端末１１００が第２の端末、ミリ波基地局６００〜８００が第１の基地局、ＬＣＸ基地局５００が第２の基地局となる。なお、車載端末１１００からデータを送信する場合、車載端末１１００が第１の端末、データ系端末２００が第２の端末、ミリ波移動局１６００が第１の基地局、ＬＣＸ移動局１４００が第２の基地局となる。

図２６は、実施の形態１にかかる無線通信システム１において、データ系端末２００から車載端末１１００へデータを送信する際のデータのフローを示すシーケンス図である。まず、データ系端末２００では、ＴＣＰ／ＩＰ部２０４が図３に示すフォーマットのデータパケットを生成し、ＭＡＣ部２０３およびイーサネット部２０２を経由して、図６に示すデータフレームにして転送装置３００へ送信する（ステップＳ１００）。このときのデータパケットのＩＰヘッダ内の送信元ＩＰアドレスはデータ系端末２００を示す「１９２．１６８．１０．１」、宛先ＩＰアドレスは車載端末１１００を示す「１９２．１６８．１．１」とする。

転送装置３００では、データ系端末２００からデータフレームを受信すると、イーサネット部３０６およびＭＡＣ部３０５を経由してデータフレームをデータパケットに戻し、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４が、データパケットを受信する。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、データパケットの宛先ＩＰアドレスを読み取り、記憶部３０９が保持する図１８に示すアドレス情報と比較することで、サブネットマスクが共通である車内ネットワークアドレスから、宛先ＩＰアドレス「１９２．１６８．１．１」の車載端末１１００は、車内ネットワークアドレスが「１９２．１６８．１．０」の列車１０００に搭載されていることを特定する。また、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、図１８に示すアドレス情報から、列車１０００がＬＣＸ基地局５００のセル５５０およびミリ波基地局６００のセル６５０に在線していることを特定する。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、データ系端末２００から受信したデータパケットを、ミリ波基地局６００またはＬＣＸ基地局５００のいずれかを経由して車載端末１１００に送信することを決定する。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、データ系端末２００から受信したデータパケットの転送先を、ミリ波基地局６００またはＬＣＸ基地局５００のいずれかにするかを図２７のフローチャートに従って決定する。図２７は、実施の形態１の転送装置３００のＴＣＰ／ＩＰ部３０４がデータパケットの転送先を決定する処理を示すフローチャートである。

転送装置３００のＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、データ系端末２００からのデータパケットを受信すると、まず、受信したデータパケットのＩＰヘッダを確認する（ステップＳ３１）。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、図４に示すＩＰヘッダの全領域に格納される値を記憶部３０９に一時的に保持し、その中から送信元情報および宛先情報、上位層プロトコル情報、およびデータサイズ情報を取得する。送信元情報および宛先情報は送信元ＩＰアドレス領域２１ｋに格納される値「Ｃ０Ａ８Ａ１」および宛先ＩＰアドレス領域２１ｌに格納される値「Ｃ０Ａ８１１」であり、これらは各々「１９２．１６８．１０．１」および「１９２．１６８．１．１」を表す１６進数である。これにより、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、データ系端末２００から車載端末１１００に送信されるデータであると判定する。

上位層プロトコル情報はプロトコル番号領域２１ｉに格納される値「６」である。これにより、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、上位層プロトコルがＴＣＰであると判定する。

データサイズ情報はヘッダ長領域２１ｂに格納される値「５」とパケット長領域２１ｄに格納される値「１０４」である。前者はＩＰヘッダのサイズを示す。ヘッダ長はオプションがないため最小値の２０Ｂｙｔｅであるが、３２ｂｉｔ（４Ｂｙｔｅ）単位で数えるため２０Ｂｙｔｅの場合はヘッダ長領域の値は「５」になる。後者はＩＰヘッダを含めたパケット全体のサイズを示し、１０４０Ｂｙｔｅである。ヘッダ長と同様４Ｂｙｔｅ単位で数えるため１０４０÷４＝２６０となり、これを１６進数表記した「１０４」がパケット長領域の値である。つまり、パケット長領域２１ｄの値からヘッダ長領域２１ｂの値を減算すると、ＴＣＰヘッダおよびアプリケーションデータによるＴＣＰパケットのサイズとなる。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、ＩＰヘッダを確認して上位層プロトコルがＴＣＰであることを確認すると、つぎに、ＴＣＰヘッダを確認する（ステップＳ３２）。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、図５に示すＴＣＰヘッダの全領域に格納される値を一時的に記憶部３０９に保持し、その中から送信元情報および宛先情報、データサイズ情報を取得する。送信元情報および宛先情報は送信元ポート番号領域２２ａに格納される値および宛先ポート番号領域２２ｂに格納される値であり、ともに「１４」である。これはＦＴＰ（File Transfer Protocol）データのポート番号「２０」の１６進数である。また、データサイズ情報はデータオフセット領域２２ｅに格納される値「５」であり、４Ｂｙｔｅ単位で数えるＴＣＰヘッダ長２０Ｂｙｔｅを意味する。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、ＩＰヘッダを確認して取得した送信元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス、プロコル番号領域に格納される値、およびＴＣＰヘッダを確認して取得した送信元ポート番号、宛先ポート番号に基づいて、受信したデータパケットを列車１０００側へ送信する際に使用する伝送路であるコネクションを特定する。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、各コネクションについて、送受信されるデータパケットのＩＰヘッダおよびＴＣＰヘッダの情報をコネクション情報として記憶部３０９に記憶している。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、受信したデータパケットの送信に使用するコネクションを特定すると、そのコネクションのコネクション情報を、ＩＰヘッダを確認した際（ステップＳ３１）およびＴＣＰヘッダを確認した際（ステップＳ３２）において一時的に保持していたＩＰヘッダの値およびＴＣＰヘッダの値に書き換えて更新する（ステップＳ３３）。なお、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、受信したデータパケットがコネクション確立後最初に送信するデータパケットであった場合、このとき受信したデータパケットのＩＰヘッダおよびＴＣＰヘッダの値に基づいてコネクション情報を新規に記憶部３０９に登録する。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、受信したデータパケットに使用するコネクションを特定し、コネクション情報を更新すると、受信したデータパケットが再送するデータパケットかどうかを判定する（ステップＳ３４）。ＴＣＰのプロトコル機能では、一般的に、同一シーケンス番号のＡＣＫを３回重複して受信した場合、またはＡＣＫを規定された時間受信できない再送タイムアウトが発生した場合、再送制御が行われる。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、更新したコネクション情報に基づいて、再送パケットかどうかを判定する。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、具体的に、ステップＳ３３においてコネクション情報を更新する際にＴＣＰヘッダ２２０のシーケンス番号領域２２ｃについて更新前のシーケンス番号の値と更新後のシーケンス番号の値の差分を取り、更新後の値が更新前の値より小さくなっている場合に再送パケットであると判定する。なお、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、シーケンス番号が一周している場合はシーケンス番号からだけでは再送を判定できないため、ステップＳ３２においてＴＣＰヘッダの確認の際に取得したタイムスタンプの情報と併せて再送の判定をする。タイムスタンプ情報は、図５のオプション領域２２ｋに格納される値である。シーケンス番号とタイムスタンプによる再送パケットの識別はＴＣＰで一般的に行われる方法と同様である。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、再送判定が完了すると、シーケンス番号と再送回数との組合せから成る再送情報を前述のコネクション情報とともに記憶部３０９に保持する。例えば、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、データ系端末２００より受信したデータパケットが再送１回目のデータパケットであると判定した場合、コネクション情報とともに再送パケットのシーケンス番号および再送回数「１」の情報を保持する。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、その後、再送と判定したパケットの再送回数が増えないままシーケンス番号が一周すると、再送が完了したと見做し、保持していた再送パケットのシーケンス番号および再送回数の情報を記憶部３０９から削除する。一方、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、同一シーケンス番号のパケットの再送が確認された場合は対応するシーケンス番号の再送回数を「２」に更新する。これにより、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、コネクション内の各パケットの再送回数を管理する。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、データ系端末２００から受信したデータパケットが再送パケットであると判定した場合（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、再送回数が規定された転送装置再送閾値以上であるか否かを確認する（ステップＳ３５）。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、再送回数が転送装置再送閾値未満の場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、データパケットをミリ波通信システムのコネクションである伝送路を使用して送信することを決定し、データパケットをミリ波基地局６００へ転送する制御を行う（ステップＳ３６）。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、転送装置再送閾値の初期値を「１」とすることで、再送パケットをできるだけ高信頼なＬＣＸ基地局５００に転送することができる。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、再送回数が転送装置再送閾値以上の場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、ＬＣＸ基地局５００への送信ビットレートがビットレート閾値を超えない場合（ステップＳ３７：Ｎｏ）はデータパケットをＬＣＸ通信システムのコネクションである伝送路を使用して送信することを決定し、データパケットをＬＣＸ基地局５００へ転送する制御を行う（ステップＳ３８）。一方、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、再送回数が転送装置再送閾値以上の場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、ＬＣＸ基地局５００への送信ビットレートがビットレート閾値を超える場合（ステップＳ３７：Ｙｅｓ）はデータパケットをミリ波通信システムのコネクションである伝送路を使用して送信することを決定し、データパケットをミリ波基地局６００へ転送する制御を行う（ステップＳ３６）。

なお、図２７に示すＴＣＰ／ＩＰ部３０４の動作において、ステップＳ３１〜Ｓ３３を受信ステップ、ステップＳ３４〜Ｓ３５を比較ステップ、ステップＳ３６〜Ｓ３８を転送制御ステップとする。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４では、ＬＣＸ基地局５００へデータパケットを転送する場合、再送するデータパケットの全てをＬＣＸ基地局５００へ転送することはせず、ＬＣＸ基地局５００でデータが輻輳するのを避けるために転送するパケットサイズを制限する。例えば、ＬＣＸ基地局５００が一度に送信できるビット数の最小値を基準とする。送信ビット数は変調多値数や符号化率で決定され、変調多値数を小さくし符号化率を低くすることで送信ビット数は小さくなるが誤り耐性を上げることができる。ここでは１００ｂｉｔのデータスロット２０個から成る１０ｍｓのデータフレームをＬＣＸ基地局５００が送信する最小のデータとする。１０ｍｓで２０スロットを送信するため、送信ビットの最小値は１００×２０＝２０００ｂｉｔとなる。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、この値からＬＣＸ基地局５００の最小送信ビットレート２０００×（１０／１０００）＝２０００００ｂｐｓを算出し、ＬＣＸ基地局５００に転送することができるデータ量を１秒間に２０００００ｂｉｔまでとする。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、ＬＣＸ基地局５００へデータフレームを転送可能な上限値であるビットレート閾値を記憶部３０９に記憶する。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、ＬＣＸ基地局５００へ転送するデータフレームの送信ビットレートがビットレート閾値を超えないように制御する。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、ＬＣＸ基地局５００へ転送するデータのビットレートを計測および制御するため、内部にタイマを備えてもよいし、外部にあるタイマを利用してもよい。

なお、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、データ系端末２００から受信したデータパケットが再送パケットではないと判定した場合（ステップＳ３４：Ｎｏ）、データパケットをミリ波通信システムのコネクションである伝送路を使用して送信することを決定し、データパケットをミリ波基地局６００へ転送する制御を行う（ステップＳ３６）。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、再送回数が転送装置再送閾値以上となるパケットをデータ系端末２００から受信した場合、これまでにＬＣＸ基地局５００へ転送したデータが２０００００ｂｐｓ以下のときは受信パケットをＬＣＸ基地局５００へ転送することを決定する。転送装置再送閾値およびビットレート閾値については、デフォルトの値として設計段階で設定してもよいし、後から無線通信システム１のユーザなどが値を設定または変更できるようにしてもよい。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、例えば、これまでにＬＣＸ基地局５００へ転送したデータ量が既に１９００００ｂｉｔであって、受信したデータパケットの再送回数が転送装置再送閾値以上であってデータサイズが１２０００ｂｉｔの場合、ＬＣＸ基地局５００への転送はせずにミリ波基地局６００のみへ転送することで、伝送レートの低いＬＣＸ通信システムが輻輳することを防止する。

なお、上記のデータパケットのデータサイズの上限値は一例であり、例えば、転送装置３００とＬＣＸ基地局５００との間で他のパケットを送受信しており、他のパケットを優先して送受信したい場合は転送できるデータサイズをさらに制限してもよい。

また、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、受信したデータパケットをＬＣＸ基地局５００へ転送することを決定した場合、ミリ波基地局６００へも受信したデータパケットを転送し、受信したデータパケットをＬＣＸ基地局５００およびミリ波基地局６００の両方からバイキャスト送信で車載端末１１００宛にデータを送信するようにしてもよい。これにより、冗長性が増すため、転送装置３００から車載端末１１００へ再送するデータフレームの到達率を向上させることができる。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、データ系端末２００から受信した再送回数が転送装置再送閾値未満のデータパケットの転送用にミリ波基地局６００とトンネリングし、データ系端末２００から受信した再送回数が転送装置再送閾値以上のデータパケットの転送用にＬＣＸ基地局５００とトンネリングする。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、トンネリングする先の基地局を示すため、図３に示したデータパケットについてＩＰヘッダを付加してカプセル化を行う。

図２８は、実施の形態１にかかる転送装置３００のＴＣＰ／ＩＰ部３０４がカプセル化したデータパケットの構成例を示す図である。ＩＰヘッダ２４０がカプセル化で付加した部分である。図２８は、転送装置再送閾値未満の再送回数のパケットの場合を示している。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、データ系端末２００から受信したパケットを図２８に示すように、送信元ＩＰアドレスに転送装置３００の「１９２．１６８．１１．２」を、宛先ＩＰアドレスにミリ波基地局６００の「１９２．１６８．３１．６」を示すＩＰヘッダ２４０でカプセル化する。一方、再送回数が転送装置再送閾値以上となるパケットの場合、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、送信元ＩＰアドレスに転送装置３００の「１９２．１６８．１１．２」を、宛先ＩＰアドレスにＬＣＸ基地局５００の「１９２．１６８．２１．５」を示すＩＰヘッダ２４０でカプセル化する。

図２６のシーケンス図に戻って、転送装置３００では、データ系端末２００から受信したデータパケットの再送回数が転送装置再送閾値以上となるデータパケットについてはトンネリングした通信路を用いてＬＣＸ基地局５００へ転送し（ステップＳ１０１ａ）、データ系端末２００から受信したデータパケットの再送回数が転送装置再送閾値未満となるデータパケットについてはトンネリングした通信路を用いてミリ波基地局６００へ転送する（ステップＳ１０１ｂ）。

ここで、転送装置３００がＬＣＸ基地局５００へ転送するデータサイズに制限を設けていても、例えば、ＬＣＸ基地局５００内で未送信データが滞留することによる輻輳やバッファオーバーフローなどが発生する場合がある。このような場合でも、転送装置３００は、ＬＣＸ基地局５００へデータの転送を停止し、必要以上の転送を抑える必要がある。つぎに、ＬＣＸ基地局５００から輻輳を通知し、転送装置３００がＬＣＸ基地局５００へ転送するデータを停止する方法について説明する。

ＬＣＸ通信システムでデータの輻輳が発生すると、ＬＣＸ基地局５００では、ＩＰ部５０４は、転送装置３００に対してデータパケットの転送の停止を要求する輻輳発生の通知であるアラートを生成し、ＭＡＣ部５０３およびイーサネット部５０２を経由して、転送装置３００へ送信する。

転送装置３００では、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、イーサネット部３０２およびＭＡＣ部３０３を介してＬＣＸ基地局５００からアラートを受信すると、ＬＣＸ基地局５００で輻輳が発生したことを検知し、ＬＣＸ基地局５００経由でデータパケットを送信しないことを決定し、ＬＣＸ基地局５００へのデータパケットの転送を停止する。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、再送パケットだけではなく、ＬＣＸ基地局５００へ他のパケットを送信している場合、全てのパケットの送信を停止してもよい。また、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、このとき、記憶部３０９に保持する転送装置再送閾値を初期値より大きくする。例えば、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、転送装置再送閾値の値を２上げて「３」とする。

その後、ＬＣＸ基地局５００のＩＰ部５０４は、輻輳が緩和されるとデータパケットの転送停止を解除するための送信許可通知を生成し、ＭＡＣ部５０３およびイーサネット部５０２を経由して、転送装置３００へ送信する。

転送装置３００では、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、イーサネット部３０２およびＭＡＣ部３０３を介してＬＣＸ基地局５００から通信許可通知を受信すると、ＬＣＸ基地局５００経由でデータパケットを送信することを決定し、ＬＣＸ基地局５００へのデータパケットの転送を再開する。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、転送装置再送閾値は「３」のままとし、再送回数が３回、すなわちトータルの送信回数が４回以上のパケットのみをＬＣＸ基地局５００へ転送することができる。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、例えば、ＬＣＸ基地局５００へ送信するその他のパケットがある場合、このタイミングでＬＣＸ基地局５００への転送を再開してもよいし、再送パケットと同じ制約条件としてもよい。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、その後、シーケンス番号が一周する間に転送装置再送閾値以上の再送回数のパケットがない場合、転送装置再送閾値の値を１下げて「２」とし、再送回数が２回以上となるパケットのみＬＣＸ基地局５００へ送信するようにしてもよい。このように、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、ＬＣＸ基地局５００へ転送できる再送回数の条件を徐々に緩和していく。以後、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、上記の条件で転送装置再送閾値を適宜変動させる。

このように、送信側の転送装置３００および受信側のＬＣＸ基地局５００の双方で、ＬＣＸ基地局５００への再送パケットの転送超過を抑制する。このときのＬＣＸ基地局５００のＩＰ部５０４および転送装置３００のＴＣＰ／ＩＰ部３０４の動作を、フローチャートを用いて説明する。

図２９は、実施の形態１にかかるＬＣＸ基地局５００において輻輳が発生および解消したときのＩＰ部５０４の動作を示すフローチャートである。ＩＰ部５０４は、ＬＣＸ基地局５００内で輻輳を検出すると（ステップＳ４１）、転送装置３００に対してデータパケットの転送の停止を要求するアラートを生成し（ステップＳ４２）、転送装置３００へ送信する（ステップＳ４３）。その後、ＩＰ部５０４は、ＬＣＸ基地局５００内の輻輳が緩和されたことを検出すると（ステップＳ４４）、データパケットの転送停止を解除するための送信許可通知を生成し（ステップＳ４５）、転送装置３００へ送信する（ステップＳ４６）。

図３０は、実施の形態１にかかる転送装置３００においてＬＣＸ基地局５００へのデータの転送の停止および再開するＴＣＰ／ＩＰ部３０４の動作を示すフローチャートである。ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、ＬＣＸ基地局５００からアラートを受信すると（ステップＳ５１）、ＬＣＸ基地局５００へのデータパケットの転送を停止し（ステップＳ５２）、転送装置再送閾値の値を上げる（ステップＳ５３）。その後、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、ＬＣＸ基地局５００から通信許可通知を受信すると（ステップＳ５４）、ＬＣＸ基地局５００へのデータパケットの転送を再開し（ステップＳ５５）、シーケンス番号が一周する間に転送装置再送閾値以上の再送回数のパケットがない場合、転送装置再送閾値の値を下げる（ステップＳ５６）。

図２６のシーケンス図に戻って、転送装置３００からパケットを転送されたＬＣＸ基地局５００では、ＩＰ部５０４がトンネリング用にカプセル化された自局宛のデータパケットをデカプセル化した後、ＬＣＸデータリンク層部５０５およびＬＣＸ物理層部５０６を介して、フレーム化したデータフレームを列車１０００側へ送信する（ステップＳ１０２ａ）。

また、転送装置３００からパケットを転送されたミリ波基地局６００では、ＩＰ部６０４がトンネリング用にカプセル化された自局宛のデータパケットをデカプセル化した後、ミリ波データリンク層部６０５およびミリ波物理層部６０６を介して、フレーム化したデータフレームを列車１０００側へ送信する（ステップＳ１０２ｂ）。

列車１０００では、ＬＣＸ移動局１４００でパケットを受信すると、ＩＰ部１４０４が、ＬＣＸ物理層部１４０６およびＬＣＸデータリンク層部１４０５を介してデータパケットを受信すると、イーサネット部１４０３，１４０２を介してＬＡＮ１３００を経由してデータパケットを転送装置１２００へ送信する（ステップＳ１０３ａ）。

また、列車１０００では、ミリ波移動局１６００においてパケットを受信すると、ＩＰ部１６０４が、ミリ波物理層部１６０６およびミリ波データリンク層部１６０５を介してデータパケットを受信すると、イーサネット部１６０３，１６０２を介してＬＡＮ１３００を経由してデータパケットを転送装置１２００へ送信する（ステップＳ１０３ｂ）。

転送装置１２００では、ＴＣＰ／ＩＰ部１２０４が、イーサネット部１２０２，１２０３を介してＬＣＸ移動局１４００またはミリ波物理層部１６０６からデータパケットを受信すると、ＭＡＣ部１２０５およびイーサネット部１２０６を介して車載端末１１００にパケットを送信する（ステップＳ１０４）。

車載端末１１００では、ＴＣＰ／ＩＰ部１１０４が、イーサネット部１１０２およびＭＡＣ分１１０３を介してデータパケットを受信すると、正常にデータを受信できたため、データパケットに含まれているシーケンス番号の情報を含めてデータ系端末２００への送達確認パケットであるＡＣＫを生成してデータ系端末２００へ送信する。ＴＣＰ／ＩＰ部１１０４は、ＭＡＣ部１１０３およびイーサネット部１１０２を介して転送装置１２００へＡＣＫを送信する（ステップＳ１０５）。なお、ＴＣＰ／ＩＰ部１１０４では、正常にデータを受信できなかった場合は正常にデータを受信できなかったことを示す送達確認パケットであるＮＡＣＫを生成してデータ系端末２００へ送信する。

転送装置１２００では、ＴＣＰ／ＩＰ部１２０４は、イーサネット部１２０６およびＭＡＣ部１２０５を介して送達確認を受信すると、送達確認をミリ波移動局１６００から地上側へ送信することを決定し、イーサネット部１２０３，１２０２を介してＬＡＮ１３００を経由して送達確認をミリ波移動局１６００へ送信する（ステップＳ１０６）。

ミリ波移動局１６００では、ＩＰ部１６０４は、イーサネット部１６０２，１６０３を介して送達確認を受信すると、ミリ波データリンク層部１６０５、ミリ波物理層部１６０６、アンテナ１６０１を介して地上側へ送達確認を送信する（ステップＳ１０７）。

ミリ波基地局６００では、ＩＰ部６０４は、アンテナ６０１、ミリ波物理層部６０６、ミリ波データリンク層部６０５を介して送達確認を受信すると、ＭＡＣ部６０３、イーサネット部６０２を介して転送装置３００へ送達確認を送信する（ステップＳ１０８）。

転送装置３００では、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４は、イーサネット部３０２、ＭＡＣ部３０３を介して送達確認を受信すると、ＭＡＣ部３０５、イーサネット部３０６を介してデータ系端末２００へ送達確認を送信する（ステップＳ１０９）。

データ系端末２００では、ＴＣＰ／ＩＰ部２０４は、イーサネット部２０２、ＭＡＣ部２０３を介して送達確認を受信する。ＴＣＰ／ＩＰ部２０４は、送達確認としてＡＣＫを受信することで、自端末から送信したデータパケットが車載端末１１００で正常に受信できたことを確認することができ、データパケットの再送の要否を確認する。ＴＣＰ／ＩＰ部２０４では、送達確認としてＮＡＣＫを受信した場合は、データパケットを再送する制御を行う。

つづいて、無線通信システム１を構成する各装置のハードウェア構成について説明する。なお、前述のように、各装置において、物理層の機能を実現する部分は既存のインタフェースカード、データリンク層の機能を実現する部分は既存のドライバ回路などで構成することができる。図３１は、実施の形態１にかかる転送装置３００のＴＣＰ／ＩＰ部３０４を実現する処理回路９０の構成例を示す図である。処理回路９０は、メモリ９２に格納されたプログラムを実行するプロセッサ９１と、プロセッサ９１が実行するプログラムなどの情報を記憶するメモリ９２と、他の構成からデータなどが入力される入力インタフェース９３と、他の構成へデータなどを出力する出力インタフェース９４を備え、プロセッサ９１、メモリ９２、入力インタフェース９３、出力インタフェース９４がシステムバス９５で接続されている。

転送装置３００のＴＣＰ／ＩＰ部３０４の転送制御部３０８および記憶部３０９の機能は、処理回路９０により実現される。すなわち、転送装置３００は、受信したデータパケットについて、ＩＰヘッダ、ＴＣＰヘッダを確認し、再送かどうかを判定し、再送回数が転送装置再送閾値未満か確認し、転送する基地局を決定するための処理回路９０を備える。処理回路９０において、メモリ９２に格納されるプログラムを実行するのはプロセッサ９１ではなく、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などであってもよい。

ＴＣＰ／ＩＰ部３０４の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路９０では、プロセッサ９１がメモリ９２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４の機能を実現する。すなわち、転送装置３００は、処理回路９０により実行されるときに、受信したデータパケットについて、ＩＰヘッダ、ＴＣＰヘッダを確認するステップ、再送かどうかを判定するステップ、再送回数が転送装置再送閾値未満か確認するステップ、転送する基地局を決定するステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を備える。また、これらのプログラムは、ＴＣＰ／ＩＰ部３０４の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ９２とは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などが該当する。

転送装置３００のＴＣＰ／ＩＰ部３０４の構成について説明したが、他の装置のＴＣＰ／ＩＰ部およびＩＰ部についても、図３１に示す処理回路９０により実現される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、高信頼伝送を実現するＬＣＸ通信システムおよび大容量伝送を実現するミリ波通信システムを有する無線通信システム１において、転送装置３００は、データ系端末２００から受信したデータパケットを列車１０００に搭載された車載端末１１００へ送信する場合、送信するデータパケットの再送回数およびＬＣＸ通信システムの輻輳状態に基づいて、送信に使用する伝送路を決定することとした。これにより、無線通信システム１では、伝送レートの低い通信システムへの転送が超過して輻輳することを抑えつつ、再送パケットを高信頼に伝送することが可能となり、最適な伝送路で再送パケットを送信することができる。

また、無線通信システム１では、再送回数が転送装置再送閾値以上となったパケットをＬＣＸ基地局５００とミリ波基地局の両方からバイキャストで送信することで、冗長性が増すため再送パケットの到達率を向上させることができる。

なお、実施の形態１では、通信プロトコルがＴＣＰの場合について説明したが、これに限定されるものではない。また、実施の形態１で説明した転送方法を、他の転送方法、例えば、後述する実施の形態２で説明する転送方法などと組み合わせて実現することも可能である。また、実施の形態１では、異種の無線システムを組み合わせた無線通信システム１について説明したが、これに限定されるものではなく、同種の無線通信システム同士を組み合わせたシステムでも実現可能であり、これらが列車無線システムである必要もない。

実施の形態２．
実施の形態１では、転送装置３００，１２００において、再送回数が転送装置再送閾値以上のデータパケットをＬＣＸ通信システムから送信し、再送回数が転送装置再送閾値未満のデータパケットをミリ波通信システムから送信する制御を行った。実施の形態２では、大容量伝送を実現する無線システムであるミリ波通信システムのミリ波基地局およびミリ波移動局において、再送データフレームを、高信頼伝送を実現するＬＣＸ通信システムを介して送受信する場合について説明する。

実施の形態２にかかる無線通信システムの構成は、図１に示す実施の形態１の無線通信システム１に対して、ミリ波基地局６００，７００，８００をミリ波基地局６００ａ，７００ａ，８００ａに置き換え、ミリ波移動局１６００をミリ波移動局１６００ａに置き換えたものである。便宜上、実施の形態２にかかる無線通信システムを無線通信システム１ａとする。

つぎに、ミリ波基地局６００ａの構成について説明する。図３２は、実施の形態２にかかるミリ波基地局６００ａの構成例を示すブロック図である。ミリ波基地局６００ａ〜８００ａは同一構成のため、ここでは、ミリ波基地局６００ａを例にして説明を行う。ミリ波基地局６００ａは、ミリ波基地局６００に対して、ＩＰ部６０４をＩＰ部６０４ａに置き換え、ミリ波データリンク層部６０５を、ミリ波基地局６００ａでデータパケットの再送制御を行う場合に実施の形態２においてＯｒｉｇｉｎａｌのヘッダであるＯＲＩヘッダなどを付加および削除するプロトコルの機能を有するＯＲＩ部６０７に置き換えたものである。

ＩＰ部６０４ａは、ネットワーク層の機能を有し、ＭＡＣ部６０３から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをＯＲＩ部６０７へ受け渡し、ＯＲＩ部６０７から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをＭＡＣ部６０３へ受け渡す。また、ＩＰ部６０４ａは、ＯＲＩヘッダが付加されたデータパケットについては、ＯＲＩヘッダが付加されていないパケットとは異なる専用のインタフェースで、ＯＲＩ部６０７との間で受け渡しを行う。ＩＰ部６０４ａは、例えば、ＴＣＰ／ＩＰのプロトコルをソフトウェアで実行する処理回路によって構成される。

ＯＲＩ部６０７は、実施の形態１のミリ波データリンク層部６０５と同様にミリ波通信に準拠してミリ波で通信を行う場合のデータリンク層の機能を有し、ミリ波物理層部６０６から受け取ったデータフレームにＯＲＩヘッダが付加されていた場合にはデータフレームからＯＲＩヘッダを取り除き、データパケットをＩＰ部６０４ａへ受け渡す。また、ＯＲＩ部６０７は、ＩＰ部６０４ａから受け取ったデータパケットにＯＲＩヘッダなどを付加してフレーム化し、データフレームをミリ波物理層部６０６へ受け渡す。実施の形態２にかかる無線通信システム１ａにおけるデータリンク層のＯＲＩ部６０７は、順序制御、再送制御、フロー制御などの機能を有する独自プロトコルを実行する。この独自プロトコルを、Ｏｒｉｇｉａｌを示す「ＯＲＩ」と記載する。ＯＲＩ部６０７は、例えば、ＯＲＩヘッダの付加および削除を行うプロトコルをソフトウェアで実行する処理回路によって構成される。

また、ＯＲＩ部６０７は、ミリ波通信システムでのデータの再送回数によってデータを送信する基地局を判定するための閾値である基地局再送閾値を記憶する無線基地局記憶部である記憶部６０９と、データの再送回数と基地局再送閾値とを比較した比較結果と、ＬＣＸ通信システムの輻輳状態とに基づいて、車載端末１１００へ送信するデータを自局のミリ波基地局６００ａから列車１０００側へ送信するかＬＣＸ基地局５００経由で列車１０００側へ送信するか、すなわち、車載端末１１００宛てのデータをＬＣＸ基地局５００経由で再送するか否かを決定する再送制御部６０８と、を備える。なお、ＯＲＩ部６０７において動作の主体は再送制御部６０８となるが、ミリ波基地局６００ａ内の他の構成との関係が容易に把握できるように、以降の説明では動作の主体をＯＲＩ部６０７として説明する。

ミリ波物理層部６０６は、実施の形態１と比較して、接続する構成がミリ波データリンク層部６０５からＯＲＩ部６０７に変更されているが、ミリ波物理層部６０６の構成および動作は実施の形態１と同様である。

つぎに、ミリ波移動局１６００ａの構成の構成について説明する。図３３は、実施の形態２にかかるミリ波移動局１６００ａの構成例を示すブロック図である。ミリ波移動局１６００ａは、ミリ波移動局１６００に対して、ＩＰ部１６０４をＩＰ部１６０４ａに置き換え、ミリ波データリンク層部１６０５を、ミリ波移動局１６００ａでデータパケットの再送制御を行う場合に、実施の形態２においてＯｒｉｇｉｎａｌのヘッダであるＯＲＩヘッダなどを付加および削除するプロトコルの機能を有するＯＲＩ部１６０７に置き換えたものである。

ＩＰ部１６０４ａは、ネットワーク層の機能を有し、イーサネット部１６０３から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをＯＲＩ部１６０７へ受け渡し、ＯＲＩ部１６０７から受け取ったデータパケットおよび送達確認パケットをイーサネット部１６０３へ受け渡す。また、ＩＰ部１６０４ａは、ＯＲＩヘッダが付加されたデータパケットについては、ＯＲＩヘッダが付加されていないパケットとは異なる専用のインタフェースで、ＯＲＩ部１６０７との間で受け渡しを行う。ＩＰ部１６０４ａは、例えば、ＴＣＰ／ＩＰのプロトコルをソフトウェアで実行する処理回路によって構成される。

ＯＲＩ部１６０７は、実施の形態１のミリ波データリンク層部１６０５と同様にミリ波通信に準拠してミリ波で通信を行う場合のデータリンク層の機能を有し、ミリ波物理層部１６０６から受け取ったデータフレームにＯＲＩヘッダが付加されていた場合にはデータフレームからＯＲＩヘッダを取り除き、データパケットをＩＰ部１６０４ａへ受け渡す。また、ＯＲＩ部１６０７は、ＩＰ部１６０４ａから受け取ったデータパケットにＯＲＩヘッダなどを付加してフレーム化し、データフレームをミリ波物理層部１６０６へ受け渡す。実施の形態２にかかる無線通信システム１ａにおけるデータリンク層のＯＲＩ部１６０７は、ＯＲＩ部６０７と同様に、順序制御、再送制御、およびフロー制御などの機能を有する独自プロトコルを実行する。ＯＲＩ部１６０７は、例えば、ＯＲＩヘッダの付加および削除を行うプロトコルをソフトウェアで実行する処理回路によって構成される。

また、ＯＲＩ部１６０７は、ミリ波通信システムでのデータの再送回数によってデータを送信する基地局を判定するための閾値である基地局再送閾値を記憶する無線基地局記憶部である記憶部１６０９と、データの再送回数と基地局再送閾値とを比較した比較結果と、ＬＣＸ通信システムの輻輳状態とに基づいて、データ系端末２００へ送信するデータを自局のミリ波移動局１６００ａから送信するかＬＣＸ移動局１４００経由で送信するかを決定する再送制御部１６０８と、を備える。なお、ＯＲＩ部１６０７において動作の主体は再送制御部１６０８となるが、ミリ波移動局１６００ａ内の他の構成との関係が容易に把握できるように、以降の説明では動作の主体をＯＲＩ部１６０７として説明する。

ミリ波物理層部１６０６は、実施の形態１と比較して、接続する構成がミリ波データリンク層部１６０５からＯＲＩ部１６０７に変更されているが、ミリ波物理層部１６０６の構成および動作は実施の形態１と同様である。

ミリ波基地局６００ａ〜８００ａでは、転送装置３００から受信したデータパケットを送信する場合、送信側のデータリンク層のＯＲＩ部においてフレーム化して列車１０００側へ送信する。また、ミリ波基地局６００ａ〜８００ａでは、列車１０００側からデータパケットを受信した場合、受信側のデータリンク層のＯＲＩ部において、ＯＲＩヘッダを取り除き、受信したフレームの順序制御を行ってデータの整合をとった後、データパケットを上位層のＩＰ部に受け渡す。ミリ波移動局１６００ａについても同様である。

実施の形態２では、ミリ波基地局６００ａ〜８００ａは列車１０００側からデータパケットを受信した場合、ミリ波移動局１６００ａは地上側からデータパケットを受信した場合、データフレームの送信側に対してＡＣＫの３回重複送信またはＮＡＣＫによる再送制御情報を送信して再送要求を行う。この機能をＡＲＱ（Automatic Repeat reQuest）という。ミリ波基地局６００ａ〜８００ａおよびミリ波移動局１６００ａでは、データリンク層のＯＲＩ部がＡＲＱの機能を有することにより、例えば、ＴＣＰであるトランスポート層における再送制御よりも早い段階でデータの誤りを修復することが可能となる。

図３４は、実施の形態２にかかる無線通信システム１ａにおいてデータリンク層で送受信されるフレームの構成例を示す図である。実施の形態２にかかる無線通信システム１ａのデータリンク層で送受信されるフレームは、実施の形態２における特有のＯＲＩヘッダ６１０、ＡＲＱ再送データまたはデータパケットであるデータ６２０、および誤り検出用ビットであるＦＣＳ６３０により構成されている。また、ＯＲＩヘッダ６１０は、６Ｂｙｔｅ長の送信元ＩＤを格納するための送信元ＩＤ領域６１１、６Ｂｙｔｅ長の宛先ＩＤを格納するための宛先ＩＤ領域６１２、ＯＲＩヘッダ６１０からＦＣＳ６３０までの全フレーム長を示す２Ｂｙｔｅ長のフレーム長情報を格納するためのフレーム長領域６１３、フレームの種類を示す２Ｂｙｔｅ長のタイプ情報を格納するためのタイプ領域６１４、およびフレームの通し番号を示す６Ｂｙｔｅ長のシーケンス番号情報を格納するためのシーケンス番号領域６１５により構成されている。

タイプ領域６１４に格納される値は、そのフレームがアプリケーションデータを含むフレームであるのか、ＡＣＫであるのか、またはＮＡＣＫであるのかを示す。例えば、値が「０」であればアプリケーションデータ、「１」であればＡＣＫ、「２」であればＮＡＣＫとする。

シーケンス番号領域６１５は、３Ｂｙｔｅ長の移動局ＩＤを格納するための移動局ＩＤ領域６１５ａ、およびフレームの通し番号を示す３Ｂｙｔｅ長の通し番号情報を格納するための通し番号領域６１５ｂを含む。シーケンス番号領域６１５に格納されるシーケンス番号情報は、移動局ＩＤ領域６１５ａに格納された移動局ＩＤと通し番号領域６１５ｂに格納された通し番号情報を組み合わせた値である。これにより、移動局間でのシーケンス番号の重複を回避する。ただし、タイプ情報の値が「１」、すなわち、ＡＣＫフレームの場合のシーケンス番号の値は受信が完了した最後のフレームのシーケンス番号の値になる。また、タイプ情報の値が「２」、すなわち、ＮＡＣＫフレームの場合のシーケンス番号の値は誤りが検出されたフレームのシーケンス番号の値になる。なお、ＡＣＫを送信するフレーム、ＮＡＣＫを送信するフレームは、データ６２０を含まない、ＯＲＩヘッダ６１０およびＦＣＳ６３０のみから成るフレーム構成とする。

ミリ波基地局６００ａでは、転送装置３００からＩＰネットワーク４００経由でデータフレームを受信した場合、イーサネット部６０２は受信したデータを復調した後にＭＡＣ部６０３へ受け渡し、ＭＡＣ部６０３でデータフレームからＭＡＣヘッダなどを取り除き、データパケットをＩＰ部６０４ａに受け渡す。ＩＰ部６０４ａは、ＭＡＣ部６０３から受け取ったデータパケットをＯＲＩ部６０７へ受け渡す。ＯＲＩ部６０７は、ＩＰ部６０４ａから受け取ったデータパケットにＯＲＩヘッダを付加してフレーム化し、ミリ波物理層部６０６に受け渡す。ミリ波物理層６０６では、ＯＲＩ部６０７から受け取ったデータフレームを変調し、アンテナ６０１からミリ波移動局１６００ａに向けて送信する。

一方、ミリ波基地局６００ａは、アンテナ６０１経由でミリ波移動局１６００ａからデータフレームを受信した場合、ミリ波物理層部６０６で復調した後、ＯＲＩ部６０７にデータフレームを受け渡す。ＯＲＩ部６０７は、データフレームからＯＲＩヘッダなどを取り除き、データパケットをＩＰ部６０４ａに受け渡す。ＩＰ部６０４ａでは、ＯＲＩ部６０７から受け取ったデータパケットをＭＡＣ部６０３に受け渡す。ＭＡＣ部６０３ではＩＰ部６０４ａから受け取ったデータパケットにＭＡＣヘッダを付加してフレーム化し、イーサネット部６０２に受け渡す。イーサネット部６０２では、ＭＡＣ部６０３から受け取ったフレームを変調し、ＩＰネットワーク４００を経由して転送装置３００に向けて送信する。

ミリ波基地局６００ａでは、ＯＲＩ部６０７は、データを正常に受信した場合は送達確認としてＡＣＫフレームを生成し、ミリ波物理層部６０２およびアンテナ６０１を介してミリ波移動局１６００ａへ送信して確認応答する。または、ＯＲＩ部６０７は、受信したデータに誤りが検出された場合は送達確認としてＮＡＣＫフレームを生成し、ミリ波物理層部６０６およびアンテナ６０１を介してミリ波移動局１６００へ送信して確認応答する。このときＯＲＩ部６０７で生成するＡＣＫフレームおよびＮＡＣＫフレームが、再送制御情報となる。

図３５は、実施の形態２にかかるＯＲＩヘッダ６１０に再送制御情報を格納した値の例を示す図である。送信元ＩＤ領域６１１にはミリ波基地局６００ａのＩＤ「６００」を１６進数で表した「２５８」が格納され、宛先ＩＤ領域６１２にはミリ波移動局１６００ａのＩＤ「１６００」を１６進数で表した「６４０」が格納される。また、フレーム長領域６１３にはＯＲＩヘッダ＋ＦＣＳの合計「２６」Ｂｙｔｅを１６進数で表示した「１Ａ」が格納され、タイプ領域６１４にはＡＣＫフレームであることを示す「１」が格納される。また、シーケンス番号領域６１５には１６進数の「６４０６４」が格納される。１６進数の「６４０６４」を１０進数で表記すると「１６０００１００」となり、この値はＩＤが「１６００」のミリ波移動局１６００ａが送信した「０１００」番目のデータフレーム、すなわち１００番目のデータフレームまでを受信できたことを示している。

実施の形態２では、ミリ波基地局６００ａ〜８００ａおよびミリ波移動局１６００ａにおいて、受信したＮＡＣＫの情報に基づいてデータフレームを再送する際のデータフレーム送信方法を示す。一例として、ミリ波基地局６００ａからミリ波移動局１６００ａへ再送データフレームを送信する場合について説明する。ミリ波移動局１６００ａからミリ波基地局６００ａへ再送データフレームを送信する場合の手順は流れが逆になるだけのため、個別の説明は省略する。

ミリ波基地局６００ａでは、ミリ波移動局１６００ａからデータリンク層の送達確認フレームを受信すると、ＯＲＩ部６０７は、送達確認フレームの内容を確認し、ＮＡＣＫの場合は指定されたシーケンス番号のアプリケーションデータのデータフレームを再送する。ここで、ＯＲＩ部６０７は、データフレームの再送回数を管理する機能を有し、再送が行われるデータフレームの再送回数をシーケンス番号ごとに管理する。また、ＯＲＩ部６０７は、基地局再送閾値を記憶部６０９に保持しており、一例として初期値を「１」とする。ミリ波基地局６００ａでは、ＯＲＩ部６０７の制御により、データフレームの再送回数が基地局再送閾値未満の場合はミリ波物理層部６０６およびアンテナ６０１を介してミリ波移動局１６００ａ宛にデータフレームを送信する。一方、ＯＲＩ部６０７は、データフレームの再送回数が基地局再送閾値以上の場合は再送超過と見做し、ＬＣＸ基地局５００に送信するデータフレームを迂回させてＬＣＸ通信システム経由で送信する。実施の形態２では、ＯＲＩ部６０７は、データをＬＣＸ基地局５００経由で送信すると決定した場合、データにＯＲＩヘッダを付加したＯＲＩフレームの状態にフレーム化してＬＣＸ基地局５００へ転送する。なお、基地局再送閾値については、実施の形態１の転送装置再送閾値と同様、デフォルトの値として設計段階で設定してもよいし、後から無線通信システム１ａのユーザなどが値を設定または変更できるようにしてもよい。

なお、ＯＲＩ部６０７では、ＬＣＸ基地局５００へ迂回すると同時にミリ波基地局６００ａからもミリ波移動局１６００ａへ送信してバイキャストで送信するようにしてもよい。これにより、冗長性が増すため、ミリ波基地局６００ａからミリ波移動局１６００ａへ再送するデータフレームの到達率を向上させることができる。

このとき、ミリ波基地局６００ａのＯＲＩ部６０７では、ＬＣＸ基地局５００に転送、すなわち迂回させるデータフレームのデータサイズを制限する。迂回できるデータサイズの上限値であるビットレート閾値の決定方法については、実施の形態１における転送装置３００，１２００のＴＣＰ／ＩＰ部での決定方法と同じとする。ＯＲＩ部６０７は、ビットレート閾値を記憶部６０９に記憶する。ＯＲＩ部６０７は、ＬＣＸ基地局５００へ転送するデータの送信ビットレートがビットレート閾値を超えないように制御する。

ただし、迂回してもよいデータサイズの上限値を実施の形態１で述べたパケットサイズと同じにする必要はない。例えば、実施の形態２において、ミリ波基地局６００ａのＯＲＩ部６０７における迂回可能なデータサイズの上限値を、実施の形態１に記載のＴＣＰ／ＩＰ部の転送可能なパケットサイズの上限値よりも大きくすることで、下位レイヤでの再送回数を減らすことになり、上位レイヤでの再送回数の増大を抑えることが可能となる。

また、ミリ波基地局６００ａからＬＣＸ基地局５００へ送信するデータフレームが再送データフレームのみに限られない場合、ＯＲＩ部６０７では、優先度に応じて上限値を変更してもよい。また、無線通信システム１ａのように１つのＬＣＸ基地局５００と通信し得るミリ波基地局が複数存在する場合、迂回できるデータサイズの上限値を各ミリ波基地局で固定的に等分してもよいし、ＬＣＸ基地局５００と通信しているミリ波基地局数の情報を逐一取得することで、各ミリ波基地局が上限値を変動させてもよい。

このように、データフレームをＬＣＸ基地局５００へ迂回する側のミリ波基地局６００ａでは、ＬＣＸ基地局５００への送信が過剰とならないように迂回するデータサイズを制限する。

また、実施の形態１と同様、ＬＣＸ基地局５００は、内部で輻輳が発生するとミリ波基地局６００ａ〜８００ａへアラートを送信し自局宛の送信を停止させる。このとき、ＬＣＸ基地局５００は、アラートの送信先を自局とセルを共有する全てのミリ波基地局６００ａ〜８００ａとする。ＬＣＸ基地局５００からのアラートを受信したミリ波基地局６００ａのＯＲＩ部６０７は、ＬＣＸ基地局５００で輻輳が発生したことを検知し、ＬＣＸ基地局５００経由でデータパケットを送信しないことを決定し、ＬＣＸ基地局５００への迂回を停止する。このとき、ミリ波基地局６００ａ〜８００ａのＯＲＩ部は、同時に基地局再送閾値の値を初期値より大きくする。例えば、ＯＲＩ部は、基地局再送閾値の値を１上げて「２」とする。なお、基地局再送閾値の上昇値は「１」に限定するものではない。

その後、実施の形態１と同様、ＬＣＸ基地局５００は、輻輳が緩和されるとミリ波基地局６００ａ〜８００ａに送信許可通知を送信する。通信許可通知を受信したミリ波基地局６００ａ〜８００ａのＯＲＩ部は、ＬＣＸ基地局５００経由でデータフレームを送信することを決定し、ＬＣＸ基地局５００へのデータフレームの迂回を再開する。このとき、ミリ波基地局６００ａ〜８００ａのＯＲＩ部では、基地局再送閾値を「２」のままとし、再送回数が２回以上のデータフレームのみをＬＣＸ基地局５００へ迂回する。ミリ波基地局６００ａ〜８００ａのＯＲＩ部は、例えば、ＬＣＸ基地局５００へ転送する他のデータフレームが存在する場合、このタイミングでＬＣＸ基地局５００へのデータフレームの迂回を再開してもよいし、再送データフレームの迂回と同じ制約条件としてもよい。ミリ波基地局６００ａ〜８００ａは、その後、シーケンス番号が一周する間に基地局再送閾値以上の再送回数のデータフレームがない場合、基地局再送閾値の値を１下げて「１」とする。以後、ミリ波基地局６００ａ〜８００ａのＯＲＩ部は、上記の条件で基地局再送閾値を適宜変動させる。

ミリ波基地局６００ａのＯＲＩ６０７部は、再送データフレームの送信準備が完了するとＩＰ部６０４ａにデータフレームを受け渡す。このとき、ＯＲＩ６０７部は、通常のデータフレームと区別するため、専用のインタフェースを使って受け渡す。ＩＰ部６０４ａは、専用インタフェースから受け渡されたデータフレームがＯＲＩ部６０７からの特殊なフレームであると判定すると、ＩＰヘッダを付加してカプセル化し、ＭＡＣ部６０３に受け渡す。

ＩＰ部６０４ａは、付加したＩＰヘッダの送信元ＩＰアドレスをミリ波基地局６００ａのＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレスをＬＣＸ基地局５００のＩＰアドレスにすることで、ＬＣＸ基地局５００とトンネリングする。このとき、同時にＩＰヘッダ２１０のプロトコル番号領域２１ｉに「１４０」を格納する。プロトコル番号「１４０」とは、一般にプロトコルが定義されていない番号であり、ここでは、「１４０」の値がＩＰヘッダに続くデータがＯＲＩフレームであることを示すものとする。なお、「１４０」の値は一例であり、プロトコル番号においてプロトコルが定義されていない番号であれば、「１４０」以外の番号を用いてもよい。ミリ波基地局６００ａでは、ＩＰ部６０４ａでカプセル化したデータパケットをＭＡＣ部６０３およびイーサネット部６０２で順次送信処理して、ＩＰネットワーク４００を経由してＬＣＸ基地局５００へ送信する。

図３６は、実施の形態２のミリ波基地局６００ａのＯＲＩ部６０７が再送データフレームの転送先を決定する処理を示すフローチャートである。ＯＲＩ部６０７は、ミリ波移動局１６００ａからの送達確認により、データフレームを再送するかどうかを判定する（ステップＳ６１）。ＯＲＩ部６０７は、データフレームを再送しない場合（ステップＳ６１：Ｎｏ）は再送制御について待機する。ＯＲＩ部６０７は、データフレームを再送する場合（ステップＳ６１：Ｙｅｓ）、再送回数が規定された基地局再送閾値以上であるか否かを確認する（ステップＳ６２）。ＯＲＩ部６０７は、再送回数が基地局再送閾値未満の場合（ステップＳ６２：Ｙｅｓ）、再送データパケットをミリ波通信システムのコネクションである伝送路を使用して送信することを決定し、データパケットをミリ波基地局６００ａから送信する（ステップＳ６３）。ＯＲＩ部６０７は、再送回数が基地局再送閾値以上の場合（ステップＳ６２：Ｎｏ）、再送データパケットをＬＣＸ基地局５００に迂回してＬＣＸ通信システムのコネクションである伝送路を使用して送信することを決定し、データパケットをＬＣＸ基地局５００へ転送する（ステップＳ６４）。なお、ＯＲＩ部６０７においてＬＣＸ基地局５００からアラートを受信した場合の動作は図３０のフローチャートと同様である。

図３７は、実施の形態２にかかる無線通信システム１ａにおいてミリ波基地局６００ａからＬＣＸ通信システムを経由してデータフレームをミリ波移動局１６００ａへ送信する処理を示すシーケンス図である。前述のように、ミリ波基地局６００ａは、ＯＲＩ部６０７で生成した再送データフレームを、ＩＰネットワーク４００を経由してＬＣＸ基地局５００に送信する（ステップＳ２００）。

ＬＣＸ基地局５００では、ＩＰネットワーク４００経由でミリ波基地局６００ａから送信された再送データフレームを受信すると、イーサネット部５０２およびＭＡＣ部５０３の処理を経て再送データフレームを再送データパケットの状態にし、ＩＰ部５０４では、受信した再送データパケットのＩＰヘッダ２１０のプロトコル番号領域２１ｉの値が「１４０」であることから、カプセル化されたデータがＯＲＩフレームの再送データフレームと判定し、再送データパケットからＩＰヘッダを取り除いて図３３に示すＯＲＩフレームの状態に戻す。その後、ＩＰ部５０４は、ＯＲＩフレームとなった再送データフレームに再度ＩＰヘッダを付加してカプセル化する。ＩＰ部５０４は、このときのＩＰヘッダの送信元ＩＰアドレスはＬＣＸ基地局５００、宛先ＩＰアドレスはＬＣＸ移動局１４００とし、プロトコル番号領域２１ｉには「１４０」を格納する。ＩＰ部５０４は、カプセル化が完了するとＬＣＸデータリンク層部５０５にカプセル化したパケットを受け渡す。ＬＣＸデータリンク層部５０５では、受け渡されたパケットにヘッダなどを付加してデータフレーム化したデータリンク層フレームをＬＣＸ物理層５０６に受け渡す。ＬＣＸ物理層部５０６は、データリンク層フレームを変調した後、ＬＣＸ５０１を介してＬＣＸ移動局１４００に送信する（ステップＳ２０１）。

ＬＣＸ移動局１４００では、ＬＣＸ５０１から送信されたデータをアンテナ１４０１で受信すると、ＬＣＸ物理層部１４０６およびＬＣＸデータリンク層部１４０５の処理を経てデータリンク層フレームを再送データパケットの状態に戻し、ＩＰ部１４０４では、受信した再送データパケットのＩＰヘッダ２１０のプロトコル番号領域２１ｉの値が「１４０」であることから、カプセル化されたデータがＯＲＩフレームの再送データフレームと判定し、再送データフレームからＩＰヘッダを除いて図３４に示すＯＲＩフレームの状態に戻す。その後、ＩＰ部１４０４では、ＯＲＩフレームとなった再送データフレームに再度ＩＰヘッダを付加してカプセル化する。ＩＰ部１４０４は、このときのＩＰヘッダの送信元ＩＰアドレスはＬＣＸ移動局１４００、宛先ＩＰアドレスはミリ波移動局１６００ａとし、プロトコル番号領域２１ｉには「１４０」を格納する。ＩＰ１４０４部は、カプセル化が完了するとイーサネット部１４０３，１４０２を経由した後、ＬＡＮ１３００経由でミリ波移動局１６００ａへ転送する（ステップＳ２０２）。

ミリ波移動局１６００ａでは、ＬＡＮ１３００経由でＬＣＸ移動局１４００から転送されたデータを受信すると、イーサネット部１６０２，１６０３の処理を経て再送データパケットの状態でＩＰ部１６０４ａへ受け渡す。ＩＰ部１６０４ａでは、受信した再送データパケットのＩＰヘッダのプロトコル番号領域２１ｉの値が「１４０」であることから、カプセル化されたデータがＯＲＩフレームの再送データパケットと判定し、デカプセル化して、すなわちＩＰヘッダを取り除いてＯＲＩフレームの状態にして、専用インタフェースを使ってＯＲＩ部１６０７へ受け渡す。ＯＲＩ部１６０７では、専用インタフェースから受け取ったＯＲＩフレームのＯＲＩヘッダの送信元ＩＤと宛先ＩＤとから、そのＯＲＩフレームがミリ波基地局６００ａから自局宛に送信された再送データフレームであることを確認する。ＯＲＩ部１６０７は、ミリ波基地局６００から受信した再送データフレームにロスがなければミリ波基地局６００ａに対しＡＣＫの送達確認を送信し、ロスがあればＮＡＣＫの送達確認を送信する（ステップＳ２０３）。このとき、ＯＲＩ部１６０７は、送達確認をフレーム化してミリ波物理層部１６０６へ受け渡す。ミリ波物理層部１６０６は、送達確認フレームを変調して、アンテナ１６０１からミリ波基地局６００ａへ送達確認を送信する。

ミリ波基地局６００ａでは、ミリ波移動局１６００ａからＡＣＫまたはＮＡＣＫを受信することで、ミリ波移動局１６００ａの要求に応じたデータを送信する。

なお、実施の形態２において、ミリ波基地局６００ａ〜８００ａのＯＲＩ部およびＩＰ部、ミリ波移動局１６００ａのＯＲＩ部１６０７およびＩＰ部１６０４ａについては、実施の形態１で説明した図３１に示す処理回路９０により実現することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ミリ波基地局６００ａ〜８００ａまたはミリ波移動局１６００ａにおいて、通常はミリ波通信システム間で送受信する再送データフレームを、再送データフレームの再送回数およびＬＣＸ通信システムの輻輳状態に基づいて、ＬＣＸ通信システムに迂回して送信することとした。これにより、再送データフレームをより高信頼な無線システムを使って送信することができ、再送データフレームを高信頼に送信することが可能となる。なお、ミリ波基地局６００ａ〜８００ａでは、再送回数が基地局再送閾値以上となった再送データフレームをＬＣＸ基地局５００へ迂回させるのと同時にミリ波移動局１６００ａに直接送信してもよく、これにより冗長性が増すため再送データフレームの到達率を向上させることができる。

なお、実施の形態２において、ミリ波基地局６００ａ〜８００ａまたはミリ波移動局１６００ａにおける再送制御が上位プロトコルに依存せずに実現できることは明らかであり、例えば、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）のように自身に再送機能が備わっていない通信プロトコルをサポートすることも可能である。また、実施の形態２と前述の実施の形態１とを組み合わせたシステム構成としてもよく、実施の形態２のみを実現するシステム構成としてもよい。また、実施の形態２では、異種の無線システムを組み合わせた無線通信システムでのみ実現されるものではなく、同種の無線システムを組み合わせた無線通信システムでも実現可能であり、これらが列車無線システムである必要もない。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 無線通信システム、１００ 位置情報管理サーバ、１０２，１０６，２０２，３０２，３０６，５０２，６０２，１４０２，１４０３，１６０２，１６０３ イーサネット部、１０３，１０５，２０３，３０３，３０５，５０３，６０３ ＭＡＣ部、１０４，５０４，６０４，６０４ａ，１４０４，１６０４，１６０４ａ ＩＰ部、２００ データ系端末、２０４，３０４ ＴＣＰ／ＩＰ部、３００，１２００ 転送装置、３０８，１２０８ 転送制御部、３０９，６０９，１２０９，１６０９ 記憶部、４００ ＩＰネットワーク、５００ ＬＣＸ基地局、５０１ ＬＣＸ、５０５，１４０５ ＬＣＸデータリンク層部、５０６，１４０６ ＬＣＸ物理層部、６００，６００ａ，７００，８００ ミリ波基地局、６０１，７０１，８０１，１４０１，１６０１ アンテナ、６０５，１６０５ ミリ波データリンク層部、６０６，１６０６ ミリ波物理層部、６０７，１６０７ ＯＲＩ部、６０８，１６０８ 再送制御部、１０００ 列車、１１００ 車載端末、１３００ ＬＡＮ、１４００ ＬＣＸ移動局、１６００，１６００ａ ミリ波移動局。

Claims (19)

1. 第１の通信システムでデータを送受信する第１の基地局と、第２の通信システムでデータを送受信する第２の基地局と、第１の端末から受信したデータを前記第１の基地局または第２の基地局を経由して第２の端末へ送信する転送装置とを備える無線通信システムにおける前記転送装置であって、
   前記第１の通信システムでの前記データの再送回数によって前記データの転送先の基地局を判定するための閾値である転送装置再送閾値を記憶する転送装置記憶部と、
   前記データの再送回数と前記転送装置再送閾値とを比較した比較結果と、前記第２の通信システムの輻輳状態とに基づいて、前記第１の端末から受信したデータを前記第１の基地局経由または前記第２の基地局経由で前記第２の端末へ送信するかを決定する転送制御部と、
   を備えることを特徴とする転送装置。
2. 前記第２の通信システムの無線品質は前記第１の通信システムの無線品質よりも良く、
   前記第１の通信システムの伝送容量は前記第２の通信システムの伝送容量よりも大容量とする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の転送装置。
3. 前記転送装置記憶部は、前記第２の基地局へデータを転送可能な上限値であるビットレート閾値を記憶し、
   前記転送制御部は、前記第２の基地局へ転送するデータの送信ビットレートが前記ビットレート閾値を超えないように制御する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の転送装置。
4. 前記転送制御部は、前記第２の基地局から輻輳発生の通知を受信した場合、前記第２の基地局経由でデータを送信しないことを決定し、前記第２の基地局へのデータの転送を停止する、
   ことを特徴とする請求項１，２または３に記載の転送装置。
5. 前記転送制御部は、前記転送装置再送閾値の値を初期値より大きくする、
   ことを特徴とする請求項４に記載の転送装置。
6. 前記転送制御部は、前記第２の基地局から輻輳緩和による送信許可の通知を受信した場合、前記第２の基地局経由でデータを送信することを決定し、前記第２の基地局へのデータの転送を再開し、前記転送装置再送閾値の値を小さくする、
   ことを特徴とする請求項５に記載の転送装置。
7. 前記転送制御部は、前記第１の端末から受信したデータを前記第２の基地局経由で前記第２の端末へ送信すると決定した場合に、さらに、前記第１の端末から受信したデータを前記第１の基地局経由でも前記第２の端末へ送信する、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の転送装置。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の転送装置との間でデータの送受信を行う前記第１の基地局である無線基地局であって、
   前記第１の通信システムでの前記データの再送回数によって前記データを送信する基地局を判定するための閾値である基地局再送閾値を記憶する無線基地局記憶部と、
   前記データの再送回数と前記基地局再送閾値とを比較した比較結果と、前記第２の通信システムの輻輳状態とに基づいて、前記第２の端末宛てのデータを前記第２の基地局経由で再送するか否かを決定する再送制御部と、
   を備えることを特徴とする無線基地局。
9. 前記再送制御部は、前記データを前記第２の基地局経由で送信すると決定した場合、前記データをフレーム化して前記第２の基地局へ転送する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の無線基地局。
10. 前記無線基地局記憶部は、前記第２の基地局へデータを転送可能な上限値であるビットレート閾値を記憶し、
    前記再送制御部は、前記第２の基地局へ転送するデータの送信ビットレートが前記ビットレート閾値を超えないように制御する、
    ことを特徴とする請求項８または９に記載の無線基地局。
11. 前記再送制御部は、前記第２の基地局から輻輳発生の通知を受信した場合、前記第２の基地局経由でデータを送信しないことを決定し、前記第２の基地局へのデータの転送を停止する、
    ことを特徴とする請求項８，９または１０に記載の無線基地局。
12. 前記再送制御部は、前記基地局再送閾値の値を初期値より大きくする、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の無線基地局。
13. 前記再送制御部は、前記第２の基地局から輻輳緩和による送信許可の通知を受信した場合、前記第２の基地局経由でデータを送信することを決定し、前記第２の基地局へのデータの転送を再開し、前記基地局再送閾値の値を小さくする、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の無線基地局。
14. 前記再送制御部は、前記データを前記第２の基地局経由で前記第２の端末へ送信すると決定した場合に、さらに、前記データを自局経由でも前記第２の端末へ送信する、
    ことを特徴とする請求項８から１３のいずれか１つに記載の無線基地局。
15. 請求項１から７のいずれか１つに記載の転送装置との間でデータの送受信を行う前記第２の基地局である無線基地局であって、
    前記転送装置および前記第１の基地局から前記データを受信する第１の通信部と、
    前記転送装置または前記第１の基地局から受信した前記データを、前記第２の通信システムにより前記第２の端末宛に送信する第２の通信部と、
    前記第２の通信システムによる通信の輻輳を監視し、輻輳を検出した場合は輻輳発生の通知を生成して前記転送装置および前記第１の基地局へ送信する制御部と、
    を備えることを特徴とする無線基地局。
16. 前記制御部は、輻輳が緩和した場合、送信許可の通知を生成して前記転送装置および前記第１の基地局へ送信する、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の無線基地局。
17. 請求項１から７のいずれか１つに記載の転送装置と、
    請求項８から１４のいずれか１つに記載の無線基地局と、
    請求項１５または１６に記載の無線基地局と、
    を備えることを特徴とする無線通信システム。
18. 第１の通信システムでデータを送受信する第１の基地局と、第２の通信システムでデータを送受信する第２の基地局と、第１の端末から受信したデータを前記第１の基地局または第２の基地局を経由して第２の端末へ送信する転送装置とを備える無線通信システムにおける前記転送装置の転送方法であって、
    前記第１の端末から前記第２の端末宛に送信されたデータを受信する受信ステップと、
    前記第１の通信システムでデータを送信する際のデータの再送回数と、前記第１の通信システムでの前記データの再送回数によって前記データの転送先の基地局を判定するための閾値である転送装置再送閾値とを比較する比較ステップと、
    前記比較ステップにおける比較結果と、前記第２の通信システムの輻輳状態とに基づいて、前記第１の端末から受信したデータを前記第１の基地局経由または前記第２の基地局経由で前記第２の端末へ再送するかを決定する転送制御ステップと、
    を含むことを特徴とする転送方法。
19. 第１の通信システムでデータを送受信する第１の基地局と、第２の通信システムでデータを送受信する第２の基地局と、第１の端末から受信したデータを前記第１の基地局または第２の基地局を経由して第２の端末へ送信する転送装置とを備える無線通信システムにおける前記第１の基地局の転送方法であって、
    前記第１の端末から前記第２の端末宛に送信されたデータを前記転送装置から受信する受信ステップと、
    前記第１の通信システムでデータを送信する際のデータの再送回数と、前記第１の通信システムでの前記データの再送回数によって前記データを送信する基地局を判定するための閾値である基地局再送閾値とを比較する比較ステップと、
    前記比較ステップにおける比較結果と、前記第２の通信システムの輻輳状態とに基づいて、前記第２の端末宛てのデータを前記第２の基地局経由で再送するか否かを決定する再送制御ステップと、
    を含むことを特徴とする転送方法。

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