JP2019054645A - Train communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本願明細書に開示される技術は、列車通信システムに関するものである。 The technology disclosed in the present specification relates to a train communication system.
近年、通信手段は高速化が進んでおり、long term evolution(LTE)、および、worldwide interoperability for microwave access(WiMAX)2+が普及し、さらに、第5世代携帯電話(5G)の実用化も目前に迫っている。 In recent years, the speed of communication means has been increasing, and long term evolution (LTE) and world wide interoperability for microwave access (WiMAX) 2+ have become widespread, and the fifth generation mobile phone (5G) is about to be put into practical use. Near at hand.
列車環境においても、近年IT化が進み、従来の列車無線、すなわち、運転指令に加え、旅客系サービスとして、新幹線または在来線特急列車を中心に無線LANによるインターネット接続サービスが展開されている(たとえば、特許文献1を参照)。 Also in the train environment, in recent years, IT has been advanced, and in addition to conventional train radio, that is, operation commands, as a passenger system service, an Internet connection service using a wireless LAN has been developed mainly for Shinkansen or conventional express trains ( For example, see Patent Document 1).
また、運行系サービスとしては、IoT化が実用化されてきており、車両に搭載された各種センサーの情報または車両ログを地上監視員へ転送し、いち早く故障などの情報を把握して保守を行うなどされてきている。同様に、車両の運行状態、たとえば、車両の速度またはブレーキ状態を地上監視員に転送し、ECO運転支援を行うシステムが実用化されてきている。 In addition, IoT has been put to practical use as an operation service, and information on various sensors mounted on the vehicle or vehicle logs is transferred to the ground supervisor, and information such as failure is quickly grasped and maintained. Etc. Similarly, systems that support ECO driving by transferring vehicle operating conditions, for example, vehicle speed or braking status, to ground supervisors have been put into practical use.
今後列車における地車間通信はさらに大容量となる見込みであるが、従来列車無線が使用してきた、very high frequency(VHF)波帯、および、ultra high frequency(UHF)波帯の周波数帯は帯域が狭く、大容量化が難しい側面がある。一方で、比較的周波数の空いているミリ波を用いた列車無線システムが今後普及すると考えられる。 In the future, ground-to-vehicle communication in trains is expected to have a larger capacity, but the frequency bands of the very high frequency (VHF) waveband and the ultra high frequency (UHF) wave band that have been used by conventional train radio are in the band. There are aspects that are narrow and difficult to increase in capacity. On the other hand, it is considered that a train radio system using a millimeter wave having a relatively free frequency will spread in the future.
しかしながらミリ波は、電波の性質上直進性が強く、減衰量も多い。特に雨天時においては、ミリ波は降雨減衰が大きい。したがって、安定したミリ波通信を行うためには、ミリ波を送受信する基地局の配置を密にする必要がある。 However, millimeter waves are highly linear and have a large amount of attenuation due to the nature of radio waves. Especially in rainy weather, millimeter waves are greatly attenuated by rainfall. Therefore, in order to perform stable millimeter wave communication, it is necessary to closely arrange base stations that transmit and receive millimeter waves.
また、ミリ波帯の通信装置は、VHF波帯、UHF波帯の無線通信装置に比べて設計がシビアであり、通信デバイス、基板および機器工作に高い精度が要求されるため、ミリ波帯の通信装置を密に配置すると、装置およびシステムの製造コストが高くなるという問題がある。 In addition, the communication device of the millimeter wave band is more severely designed than the wireless communication device of the VHF wave band and the UHF wave band, and high accuracy is required for the communication device, the board, and the machine work. If communication devices are arranged densely, there is a problem that the manufacturing cost of the device and system increases.
本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を解決するためになされたものであり、列車通信システムにおいて、ミリ波通信の減衰を考慮しつつ、製造コストを抑えるための技術を提供することを目的とするものである。 The technology disclosed in the specification of the present application has been made in order to solve the problems described above, and in a train communication system, in order to reduce the manufacturing cost while considering attenuation of millimeter wave communication. The purpose is to provide technology.
本願明細書に開示される技術の第1の態様は、線路沿いに配置される複数の基地局装置と、それぞれの前記基地局装置と通信可能である中央装置と、前記線路を走行する列車に搭載され、かつ、複数の前記基地局装置と通信可能である車上無線装置とを備え、前記車上無線装置は、複数の前記基地局装置のうちの少なくとも1つの前記基地局装置の間で、ミリ波である第1の電波を用いた通信が可能であり、前記車上無線装置は、複数の前記基地局装置のうちの少なくとも1つの前記基地局装置の間で、前記第1の電波よりも長波長である第2の電波を用いた通信が可能であり、前記車上無線装置は、それぞれの前記基地局装置との間で前記第1の電波を用いた通信を行い、前記基地局装置から受信した前記第1の電波の受信強度があらかじめ定められたしきい値よりも小さい場合に、前記基地局装置との間の通信を、前記第2の電波を用いた通信に切り替える。 A first aspect of the technology disclosed in the specification of the present application is a plurality of base station devices arranged along a track, a central device capable of communicating with each of the base station devices, and a train traveling on the track. And an on-board wireless device that is communicable with a plurality of the base station devices, wherein the on-board wireless device is between at least one of the base station devices. , Communication using a first radio wave that is a millimeter wave is possible, and the on-board wireless device communicates the first radio wave between at least one of the base station devices. Communication using a second radio wave having a longer wavelength than the base station device, the on-board wireless device performs communication using the first radio wave with each of the base station devices, and the base station The reception intensity of the first radio wave received from the station device is already available. Is smaller than a defined threshold, the communication between the base station apparatus switches the communication using the second radio wave.
本願明細書に開示される技術の第1の態様は、線路沿いに配置される複数の基地局装置と、それぞれの前記基地局装置と通信可能である中央装置と、前記線路を走行する列車に搭載され、かつ、複数の前記基地局装置と通信可能である車上無線装置とを備え、前記車上無線装置は、複数の前記基地局装置のうちの少なくとも1つの前記基地局装置の間で、ミリ波である第1の電波を用いた通信が可能であり、前記車上無線装置は、複数の前記基地局装置のうちの少なくとも1つの前記基地局装置の間で、前記第1の電波よりも長波長である第2の電波を用いた通信が可能であり、前記車上無線装置は、それぞれの前記基地局装置との間で前記第1の電波を用いた通信を行い、前記基地局装置から受信した前記第1の電波の受信強度があらかじめ定められたしきい値よりも小さい場合に、前記基地局装置との間の通信を、前記第2の電波を用いた通信に切り替えるものである。このような構成によれば、雨天時などに、線路上におけるミリ波通信エリアが縮小することによってミリ波通信が不安定になる場合であっても、降雨減衰の影響を受けにくいUHF波通信などに切り替えることによって、線路全体における通信エリアを維持することができる。 A first aspect of the technology disclosed in the specification of the present application is a plurality of base station devices arranged along a track, a central device capable of communicating with each of the base station devices, and a train traveling on the track. And an on-board wireless device that is communicable with a plurality of the base station devices, wherein the on-board wireless device is between at least one of the base station devices. , Communication using a first radio wave that is a millimeter wave is possible, and the on-board wireless device communicates the first radio wave between at least one of the base station devices. Communication using a second radio wave having a longer wavelength than the base station device, the on-board wireless device performs communication using the first radio wave with each of the base station devices, and the base station The reception intensity of the first radio wave received from the station device is already available. Is smaller than a defined threshold, the communication between the base station apparatus, in which switching to communication using the second radio wave. According to such a configuration, even when the millimeter wave communication becomes unstable due to a reduction in the millimeter wave communication area on the track in rainy weather or the like, UHF wave communication that is not easily affected by rain attenuation, etc. By switching to, the communication area in the entire track can be maintained.
本願明細書に開示される技術に関する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。 The objectives, features, aspects, and advantages of the technology disclosed in this specification will become more apparent from the detailed description and the accompanying drawings provided below.
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。 Embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings.
なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化がなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。 Note that the drawings are schematically shown, and the configuration is omitted or simplified as appropriate for the convenience of explanation. In addition, the mutual relationships between the sizes and positions of the configurations and the like shown in different drawings are not necessarily accurately described and can be changed as appropriate.
また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。 Moreover, in the description shown below, the same code | symbol is attached | subjected and shown in the same component, and it is the same also about those names and functions. Therefore, detailed descriptions thereof may be omitted to avoid duplication.
また、以下に記載される説明において、「第1の」、または、「第2の」などの序数が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、これらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。 In addition, in the description described below, even if an ordinal number such as “first” or “second” is used, these terms mean that the contents of the embodiment are understood. It is used for the sake of convenience, and is not limited to the order that can be generated by these ordinal numbers.
<第1の実施の形態>
以下、本実施の形態に関する列車通信システムについて説明する。説明の便宜上、まず、列車通信システムにおけるミリ波基地局装置の配置、および、ミリ波基地局装置によるミリ波通信について説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, the train communication system according to the present embodiment will be described. For convenience of explanation, first, the arrangement of the millimeter wave base station device in the train communication system and the millimeter wave communication by the millimeter wave base station device will be described.
図8は、列車通信システムにおけるミリ波基地局装置の配置を例示する図である。図8に例示されるように、列車通信システムにおいては、上り線路13上に上り列車16が、下り線路14上に下り列車15がそれぞれ走行しており、それぞれの線路脇には複数のミリ波基地局装置12が設置されている。それぞれのミリ波基地局装置12は、ミリ波帯の電波を送受信することができる基地局装置である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an arrangement of millimeter wave base station devices in a train communication system. As illustrated in FIG. 8, in the train communication system, an
中央装置11から光ファイバー17を介してそれぞれのミリ波基地局装置12に光信号が伝送される。そして、ミリ波基地局装置12において光信号がミリ波(電波)へ変換されることによって、中央装置11は、ミリ波を受信する上り列車16および下り列車15との間でミリ波通信を行う。
An optical signal is transmitted from the
図9は、図8に例示された複数のミリ波基地局装置12によって形成される、晴天時の通信エリアを例示する図である。図9に例示されるように、ミリ波基地局装置12によって形成されるミリ波通信エリア22は、隣接する他のミリ波基地局装置12によって形成されるミリ波通信エリア22と互いに重なり合い、通信の重複エリア18が形成されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating a communication area in fine weather formed by the plurality of millimeter wave
一方で、図10は、図8に例示された複数のミリ波基地局装置12によって形成される、雨天時の通信エリアを例示する図である。図10に例示されるように、ミリ波基地局装置12によって形成されるミリ波通信エリア22は、図9に例示された晴天時のミリ波通信エリア22よりも狭くなっている。
On the other hand, FIG. 10 is a diagram illustrating a communication area during rainy weather formed by the plurality of millimeter wave
図11は、異なる降水量における周波数と減衰係数との関係を示すグラフである。図11において、縦軸は減衰係数[dB/km]を示し、横軸は周波数[GHz]を示す。 FIG. 11 is a graph showing the relationship between frequency and attenuation coefficient at different precipitation amounts. In FIG. 11, the vertical axis represents the attenuation coefficient [dB / km], and the horizontal axis represents the frequency [GHz].
図11に示されるように、5GHz以上の周波数帯においては、一般的に雨天時の降雨減衰が大きい。たとえば、40GHz帯のミリ波を用いた場合、1kmあたり降雨減衰は降水量5mm/hでは約1.5dB、降水量100mm/hでは約30dBそれぞれ減衰する。そのため、図10においては、ミリ波基地局装置12によって形成されるミリ波通信エリア22が狭くなっている。
As shown in FIG. 11, in the frequency band of 5 GHz or more, rain attenuation during rain is generally large. For example, when a 40 GHz band millimeter wave is used, the rain attenuation per km is attenuated by about 1.5 dB when the precipitation is 5 mm / h, and by about 30 dB when the precipitation is 100 mm / h. Therefore, in FIG. 10, the millimeter
昨今の都市部の集中豪雨に鑑みれば、70mm/h程度の雨は日常的であり、今後地球温暖化が進むことによって、さらに激しい雨が降る可能性もある。 In view of the recent heavy rains in urban areas, the rain of about 70 mm / h is daily, and further global rains may cause more intense rain in the future.
安定したミリ波通信を行うためには、これらを鑑み、70mm/h程度の降雨減衰を回線設計において考慮しておく必要がある。 In order to perform stable millimeter wave communication, it is necessary to consider rain attenuation of about 70 mm / h in the circuit design in view of these.
図10に例示されたミリ波基地局装置12の配置は、雨天時のミリ波通信エリア22の縮小を考慮した配置であるが、当該配置では、図9に例示されるように、晴天時には通信の重複エリア18が形成されてしまう。そのため、晴天時には、ミリ波通信エリア22が過度に密となり、列車通信システムの製造コストを高めてしまうという問題がある。
The arrangement of the millimeter wave
<列車通信システムの構成について>
図1は、本実施の形態に関する列車通信システム実現するための構成を概略的に例示する図である。
<Configuration of train communication system>
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration for realizing a train communication system according to the present embodiment.
図1に例示されるように、本実施の形態に関する列車通信システムは、中央装置11と、線路沿いまたは駅などに設置された複数の混在基地局装置20とを備える。
As illustrated in FIG. 1, the train communication system according to the present embodiment includes a
それぞれの混在基地局装置20は、光ファイバー17を介して中央装置11に接続される。複数の混在基地局装置20は、数百m間隔で配置される。
Each mixed
それぞれの混在基地局装置20は、ミリ波帯の電波およびUHF波帯の電波の双方を送受信することができる基地局装置である。
Each mixed
中央装置11は、通信データを変調して光信号に変換する。そして、中央装置11は、光ファイバー17を介して混在基地局装置20に光信号を伝送する。伝送された光信号は、混在基地局装置20においてミリ波帯またはUHF波帯の電波に変換され、線路を走行する車両に向けて放射される。
The
通信データには、運転指令、車両に搭載された各種センサーの情報、車両ログ、および、速度またはブレーキ状態などの運行状態の情報が含まれる。また、通信データは、旅客系サービスとしてのインターネット接続サービスにも用いられる。 The communication data includes driving instructions, information on various sensors mounted on the vehicle, vehicle logs, and operation state information such as speed or brake state. The communication data is also used for an Internet connection service as a passenger service.
このうち、運転指令は、列車運行に必須の通信データであり、晴天時および雨天時に関わらず、運転指令が伝送されるための通信路は確保されている必要がある。一方で、車両に搭載された各種センサーの情報、車両ログ、インターネット接続サービスなどは、若干の途切れがあっても最終的に通信できればよいベストエフォートの通信データである。 Among these, the operation command is communication data indispensable for train operation, and it is necessary to secure a communication path for transmitting the operation command regardless of when it is fine or rainy. On the other hand, information of various sensors mounted on the vehicle, vehicle logs, Internet connection services, and the like are best-effort communication data that can be finally communicated even if there is some interruption.
UHF波帯は周波数帯域が比較的狭く、情報の大容量化が難しい側面があることを考慮して、本実施の形態では、たとえば、列車運行に必須な運転指令のデータのみを送受信する。一方で、ミリ波帯は周波数帯域が比較的広く、情報の大容量化が可能であることを考慮して、運転指令は勿論のこと、車両に搭載された各種センサーの情報、車両ログ、および、インターネット接続サービスのデータも送受信する。 In consideration of the fact that the UHF wave band has a relatively narrow frequency band and there is a side where it is difficult to increase the capacity of information, in this embodiment, for example, only operation command data essential for train operation is transmitted and received. On the other hand, considering that the millimeter wave band has a relatively wide frequency band and can increase the capacity of information, not only driving commands but also information on various sensors mounted on the vehicle, vehicle logs, and Data of Internet connection service is also transmitted and received.
晴天時、ミリ波帯の電波は本来、隣接する混在基地局装置20に到達する。しかしながら、5GHz以上の周波数帯は一般的に雨天時の降雨減衰が大きいため、隣接する混在基地局装置20に到達しない場合もあり、回線設計上無視できない。
When the weather is fine, millimeter-wave radio waves originally reach the adjacent mixed
たとえば、40GHz帯のミリ波の場合、1kmあたり降雨減衰は降水量が5mm/hで約1.5dB、降水量が100mm/hで約30dBであるため、雨天時には通信エリアが縮小する。したがって、ミリ波の通信エリアはミリ波通信エリア22のようになる。一方で、UHF波帯は降雨減衰の影響を受けにくいため、UHF波の通信エリアはUHF波通信エリア21のようになる。
For example, in the case of a 40 GHz band millimeter wave, the rain attenuation per km is about 1.5 dB when the precipitation is 5 mm / h, and about 30 dB when the precipitation is 100 mm / h. Therefore, the millimeter wave communication area is like the millimeter
図2は、列車に搭載される車上無線装置の構成を概念的に例示する機能ブロック図である。図2に例示されるように、車上無線装置30は、線路沿いに配置された基地局装置と通信可能である。車上無線装置30は、ミリ波アンテナ31に接続されたミリ波無線機33と、UHF波アンテナ32に接続されたUHF波無線機34と、無線切り替え装置40とを備える。無線切り替え装置40は、信号切り替え機39と、信号判別回路41とを備える。
FIG. 2 is a functional block diagram conceptually illustrating the configuration of the on-board wireless device mounted on the train. As illustrated in FIG. 2, the on-vehicle wireless device 30 can communicate with a base station device arranged along a track. The on-vehicle wireless device 30 includes a millimeter
ミリ波無線機33は、線路沿いに配置された基地局装置からミリ波アンテナ31で受信した信号に応じて、ミリ波受信信号強度(received signal strength indication、すなわち、RSSI)信号35およびミリ波通信データ37を出力する。ミリ波RSSI信号35は、無線切り替え装置40における信号判別回路41に入力され、ミリ波通信データ37は、無線切り替え装置40における信号切り替え機39に入力される。
The millimeter-
UHF波無線機34は、線路沿いに配置された基地局装置からUHF波アンテナ32で受信した信号に応じて、UHF波RSSI信号36およびUHF波通信データ38を出力する。UHF波RSSI信号36は、無線切り替え装置40における信号判別回路41に入力され、UHF波通信データ38は、無線切り替え装置40における信号切り替え機39に入力される。
The
信号判別回路41は、ミリ波RSSI信号35とUHF波RSSI信号36とを比較する。そして、信号判別回路41は、ミリ波RSSI信号35とUHF波RSSI信号36との比較結果に基づいて切り替え信号42を出力し、切り替え信号42によって信号切り替え機39の切り替え動作を制御する。
The
信号判別回路41は、通常、信号切り替え機39にミリ波通信データ37を優先的に選択させ、下位装置に通信データ43を伝送させる。
The
一方で、信号判別回路41は、雨天時、信号判別回路41に入力されるミリ波RSSI信号35があらかじめ定められたしきい値を下回った場合に、切り替え信号42によって信号切り替え機39を制御して信号切り替え機39にUHF波通信データ38を選択させ、下位装置に通信データ43を伝送させる。
On the other hand, the
車上無線装置30は、晴天時においては、ミリ波帯の回線を用いて運転指令、車両に搭載された各種センサーの情報、車両ログ、および、インターネット接続サービスが送受信可能である。また、車上無線装置30は、雨天時にミリ波帯の回線が不安定となった場合は、UHF波帯の回線を用いて、運転指令の通信が可能である。 The on-vehicle wireless device 30 can transmit and receive a driving command, information on various sensors mounted on the vehicle, a vehicle log, and an Internet connection service using a millimeter-wave line in fine weather. In addition, the on-vehicle wireless device 30 can communicate a driving command using a UHF wave band line when the millimeter wave band line becomes unstable during rainy weather.
線路沿いに設置された混在基地局装置20には、常時同じ通信データが送信されていることは言うまでもない。
It goes without saying that the same communication data is always transmitted to the mixed
図3は、本実施の形態に関する列車通信システムの構成を、実際の回線設計とともに例示する図である。図3に例示される場合では、晴天時を考慮して、混在基地局装置20に搭載される分も含めたミリ波基地局装置が、およそ1000m間隔で配置されている。一方で、混在基地局装置20はおよそ2000m間隔で配置されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the train communication system according to the present embodiment together with the actual circuit design. In the case illustrated in FIG. 3, the millimeter wave base station devices including those installed in the mixed
ミリ波基地局装置12は、ミリ波を送受信可能な基地局装置である。ミリ波基地局装置12の送信電力は、15dBmであり、送信アンテナ利得は32.3dBiであり、給電損等は−2.5dBであり、輻射電力は44.8dBmである。また、伝搬損失は−120.8dBである。
The millimeter wave
また、車上無線装置30におけるミリ波アンテナ31の受信アンテナ利得は32.3dBiであり、給電損等は−2.5dBであり、受信電力は−46.2dBmである。また、回線マージンは、降雨損失−13.7dBを含み−25.9dBである。
Further, the receiving antenna gain of the
また、所要受信電力は−72.1dBmであり、伝送距離は551mである。なお、降雨なしの場合の伝送距離は1800m程度であるが、実際には線路において1800mの直線区間が続くことは稀であるため、1000m程度を想定する。 The required received power is −72.1 dBm and the transmission distance is 551 m. The transmission distance without rain is about 1800 m. However, in practice, it is rare that a straight section of 1800 m continues on the track, so about 1000 m is assumed.
一方で、混在基地局装置20におけるUHF波の送信電力は、27dBmであり、送信アンテナ利得は7dBiであり、共用機等給電損等は−17dBであり、輻射電力は17dBmである。また、伝搬損失は−96.7dBである。
On the other hand, the transmission power of the UHF wave in the mixed
また、車上無線装置30におけるUHF波アンテナ32の受信アンテナ利得は0dBiであり、共用機等給電損等は−8dBであり、受信電力は−87.7dBmである。また、回線マージンは、−20dBである。
In addition, the receiving antenna gain of the
また、所要受信電力は−107.7dBmであり、伝送距離は4000mである。なお、伝送距離は、都市部では建物による遮蔽などがあるため、半分の2000m程度を想定する。 The required received power is -107.7 dBm, and the transmission distance is 4000 m. It should be noted that the transmission distance is assumed to be about 2000 m, which is half of the transmission distance because there is a shielding by buildings in urban areas.
なお、ミリ波は直進性が高く、見通し通信が必須であることから、伝搬損失は2乗則(自由空間伝搬損失)を前提に計算するものとする。 Since millimeter waves are highly straight and line-of-sight communication is essential, the propagation loss is calculated on the assumption of the square law (free space propagation loss).
<第2の実施の形態>
本実施の形態に関する列車通信システムについて説明する。以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
<Second Embodiment>
A train communication system according to the present embodiment will be described. In the following description, the same components as those described in the embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
<列車通信システムの構成について>
図4は、線路がカーブしている場合の、ミリ波基地局装置の配置を例示する図である。図4においては、雨天時のミリ波通信エリア22が例示されている。また、図5は、線路がカーブしている場合の、混在基地局装置の配置を例示する図である。図5においては、雨天時のミリ波通信エリア22および雨天時のUHF波通信エリア21がそれぞれ例示されている。
<Configuration of train communication system>
FIG. 4 is a diagram illustrating an arrangement of the millimeter wave base station apparatus when the track is curved. In FIG. 4, the millimeter
図4に例示されるように、線路がカーブしている場合に、ミリ波基地局装置12のみで線路上に通信エリアを確保しようとする場合、ミリ波基地局装置12は3つ配置される必要がある。
As illustrated in FIG. 4, when the line is curved, when trying to secure a communication area on the line only by the millimeter wave
一方で、図5に例示されるように、線路がカーブしている場合に、混在基地局装置20によって線路上に通信エリアを確保しようとする場合、雨天時のUHF波通信エリア21が広範囲であることに起因して、必要となる混在基地局装置20は2つでよい。すなわち、少ない数の基地局装置で、効率的に通信エリアを確保することができる。
On the other hand, as illustrated in FIG. 5, when the mixed curve
図6は、線路に高低差がある場合の、ミリ波基地局装置の配置を例示する図である。図6においては、雨天時のミリ波通信エリア22が例示されている。また、図7は、線路に高低差がある場合の、混在基地局装置の配置を例示する図である。図7においては、雨天時のミリ波通信エリア22および雨天時のUHF波通信エリア21がそれぞれ例示されている。
FIG. 6 is a diagram illustrating an arrangement of the millimeter wave base station apparatus when there is a height difference in the line. In FIG. 6, the millimeter
図6に例示されるように、線路に高低差がある場合に、ミリ波基地局装置12のみで線路上に通信エリアを確保しようとする場合、ミリ波基地局装置12は3つ配置される必要がある。
As illustrated in FIG. 6, when the communication area is to be secured on the line only by the millimeter wave
一方で、図7に例示されるように、線路に高低差がある場合に、混在基地局装置20によって線路上に通信エリアを確保しようとする場合、やはり雨天時のUHF波通信エリア21が広範囲であることに起因して、必要となる混在基地局装置20は2つでよい。すなわち、少ない数の基地局装置で、効率的に通信エリアを確保することができる。
On the other hand, as illustrated in FIG. 7, when the mixed
なお、車上無線装置30においては、線路がカーブしていること、および、線路に高低差があることは考慮せずに、ミリ波無線機33から出力されるミリ波RSSI信号35とUHF波無線機34から出力されるUHF波RSSI信号36とに基づいて、ミリ波の信号強度があらかじめ定められたしきい値を下回った場合に、UHF波通信を行えばよい。
In the on-vehicle wireless device 30, the millimeter
<第3の実施の形態>
本実施の形態に関する列車通信システムについて説明する。以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
<Third Embodiment>
A train communication system according to the present embodiment will be described. In the following description, the same components as those described in the embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
<列車通信システムの構成について>
第1の実施の形態、および、第2の実施の形態に例示されるように、通信データに含まれる運転指令は、ミリ波帯およびUHF波帯の双方において送受信されるため、ハードウェアおよび通信路がともに冗長構成となる。特に、ミリ波基地局装置12が故障などによって通信不能となった場合、または、混在基地局装置20のミリ波通信が不能となった場合には、UHF波帯で列車運行に必須な運転指令の通信路を確保することが可能である。
<Configuration of train communication system>
As exemplified in the first embodiment and the second embodiment, since the operation command included in the communication data is transmitted and received in both the millimeter wave band and the UHF wave band, the hardware and communication Both roads have a redundant configuration. In particular, when the millimeter wave
なお、ミリ波基地局装置12の故障の検知は、図2におけるミリ波RSSI信号35とUHF波RSSI信号36とを用いて行う。具体的には、ミリ波RSSI信号35の受信強度があらかじめ定められたしきい値を下回った場合に、ミリ波基地局装置12が故障したことを検知する。
Note that the failure detection of the millimeter wave
<以上に記載された実施の形態によって生じる効果について>
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果を例示する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
<About the effects produced by the embodiment described above>
Next, effects produced by the embodiment described above will be exemplified. In the following description, the effect is described based on the specific configuration exemplified in the above-described embodiment, but is exemplified in the present specification within a range in which the same effect occurs. Other specific configurations may be substituted.
また、当該置き換えは、複数の実施の形態に跨ってなされてもよい。すなわち、異なる実施の形態において例示されたそれぞれの構成が組み合わされて、同様の効果が生じる場合であってもよい。 Further, the replacement may be performed across a plurality of embodiments. In other words, the configurations exemplified in different embodiments may be combined to produce the same effect.
以上に記載された実施の形態によれば、列車通信システムは、線路沿いに配置される複数の基地局装置と、それぞれの基地局装置と通信可能である中央装置11と、線路を走行する列車に搭載される車上無線装置30とを備える。ここで、基地局装置は、たとえば、混在基地局装置20、および、ミリ波基地局装置12のうちの少なくとも1つに対応するものである。車上無線装置30は、複数の基地局装置と通信可能である。また、車上無線装置30は、複数の基地局装置のうちの少なくとも1つの基地局装置の間で、ミリ波を用いた通信が可能である。また、車上無線装置30は、複数の基地局装置のうちの少なくとも1つの基地局装置の間で、ミリ波よりも長波長である第2の電波を用いた通信が可能である。ここで、第2の電波は、たとえば、UHF波である。また、車上無線装置30は、それぞれの基地局装置との間でミリ波を用いた通信を行い、基地局装置から受信したミリ波の受信強度があらかじめ定められたしきい値よりも小さい場合に、基地局装置との間の通信を、UHF波を用いた通信に切り替える。
According to the embodiment described above, the train communication system includes a plurality of base station devices arranged along the track, a
このような構成によれば、雨天時などに、線路上におけるミリ波通信エリア22が縮小することによってミリ波通信が不安定になる場合であっても、降雨減衰の影響を受けにくいUHF波通信などに切り替えることによって、線路全体における通信エリアを維持することができる。
According to such a configuration, UHF wave communication that is not easily affected by rain attenuation even when the millimeter wave communication becomes unstable due to the reduction of the millimeter
ミリ波用の通信機に比べ、UHF波用の通信機は安価であり、設計および工作も容易である。そのため、雨天時のミリ波通信エリア22の縮小を考慮してミリ波用の通信機を密に配置するよりも、雨天時に通信を切り替えるためのUHF波用の通信機を配置する方が列車通信システムの製造コストを抑えることができる。
Compared to a millimeter wave communication device, a UHF wave communication device is cheaper and easier to design and work. Therefore, it is better to arrange a UHF wave communication device for switching communication in the rain than to arrange a millimeter wave communication device densely considering the reduction of the millimeter
また、上記の列車通信システムでは、ミリ波回線とUHF波回線とが冗長構成となることから、高品質な通信路を提供するものである。 In the above train communication system, the millimeter wave line and the UHF wave line have a redundant configuration, so that a high quality communication path is provided.
また、ミリ波通信は、ミリ波の直進性が強い性質に起因して、降雨時のみならず、線路がカーブしている場合、または、線路に高低差がある場合にも、通信が不安定になる。そのような場合であっても、上記の列車通信システムによれば、線路全体における通信エリアを維持することができる。 In addition, millimeter wave communication is unstable not only when it rains but also when the track is curved or when there is a difference in elevation due to the strong nature of millimeter wave. become. Even in such a case, according to the train communication system described above, the communication area in the entire track can be maintained.
なお、これらの構成以外の本願明細書に例示される他の構成については適宜省略することができる。すなわち、少なくともこれらの構成を備えていれば、以上に記載された効果を生じさせることができる。 Other configurations exemplified in the present specification other than these configurations can be omitted as appropriate. That is, if at least these configurations are provided, the effects described above can be produced.
しかしながら、本願明細書に例示される他の構成のうちの少なくとも1つを以上に記載された構成に適宜追加した場合、すなわち、以上に記載された構成としては言及されなかった本願明細書に例示される他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。 However, when at least one of the other configurations exemplified in the present specification is appropriately added to the configuration described above, that is, as exemplified in the present specification that has not been referred to as the configuration described above. Even when other configurations are added as appropriate, similar effects can be produced.
また、以上に記載された実施の形態によれば、複数の基地局装置は、ミリ波とUHF波とを双方送受信可能である混在基地局装置20を含む。このような構成によれば、ミリ波通信とUHF波などによる通信とを、1つの基地局装置を用いて切り替えて行うことができるため、列車通信システムの構成を少なくすることができ、システムの製造コストを抑制することができる。
Further, according to the embodiment described above, the plurality of base station apparatuses include the mixed
また、以上に記載された実施の形態によれば、複数の基地局装置は、ミリ波を送受信可能であるミリ波基地局装置12を含む。このような構成によれば、ミリ波基地局装置12と混在基地局装置20とによって、晴天時にミリ波通信を行う場合の、線路上におけるミリ波通信エリア22の重なりを抑制しつつ、雨天時にUHF波通信を行う場合には、混在基地局装置20によって、線路全体にUHF波通信エリア21を確保することができる。
Further, according to the embodiment described above, the plurality of base station apparatuses include the millimeter wave
また、以上に記載された実施の形態によれば、車上無線装置30は、ミリ波基地局装置12が通信不能となった場合、または、混在基地局装置20との間のミリ波を用いた通信が不能となった場合、基地局装置との間の通信を、UHF波を用いた通信に切り替える。このような構成によれば、ミリ波通信の回線とUHF波通信の回線とが冗長回線として機能するため、高品質な通信路を提供することができる。
Further, according to the embodiment described above, the on-board wireless device 30 uses the millimeter wave when the millimeter wave
また、以上に記載された実施の形態によれば、車上無線装置30は、それぞれの基地局装置との間でUHF波を用いた通信を行う場合、運転指令を含む通信データを送受信する。このような構成によれば、ミリ波通信が不安定になった場合であっても、UHF波通信に切り替えることによって、列車運行に必須の通信データである運転指令が伝送されるための通信路を確保することができる。 Further, according to the embodiment described above, the on-vehicle wireless device 30 transmits and receives communication data including a driving command when performing communication using UHF waves with each base station device. According to such a configuration, even if millimeter wave communication becomes unstable, a communication path for transmitting an operation command, which is communication data essential for train operation, by switching to UHF wave communication. Can be secured.
<以上に記載された実施の形態における変形例について>
図12は、列車通信システムの構成の変形例を示す図である。図12に示されるように、列車通信システムは、中央装置11と、線路沿いまたは駅などに設置された複数の混在基地局装置20Aとを備える。
<Modifications in Embodiments Described above>
FIG. 12 is a diagram illustrating a modification of the configuration of the train communication system. As shown in FIG. 12, the train communication system includes a
混在基地局装置20Aは、線路の上り方向および下り方向の双方に電波を放射することができる基地局装置である。
The mixed
このように、複数の基地局装置の配置条件などの変更も想定可能である。 In this way, it is possible to assume changes in the arrangement conditions of a plurality of base station devices.
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面において例示であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。 In the embodiment described above, the material, material, dimension, shape, relative arrangement relationship, or implementation condition of each component may be described, but these are examples in all aspects. Thus, it is not limited to those described in this specification.
したがって、例示されていない無数の変形例、および、均等物が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの実施の形態における少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 Accordingly, countless variations and equivalents not illustrated are envisioned within the scope of the technology disclosed in this specification. For example, when deforming, adding or omitting at least one component, extracting at least one component in at least one embodiment, and combining with at least one component in another embodiment Is included.
また、矛盾が生じない限り、以上に記載された実施の形態において「1つ」備えられるものとして記載された構成要素は、「1つ以上」備えられていてもよいものとする。 In addition, as long as no contradiction arises, “one or more” components described as being provided with “one” in the embodiment described above may be provided.
さらに、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素は概念的な単位であって、本願明細書に開示される技術の範囲内には、1つの構成要素が複数の構造物から成る場合と、1つの構成要素がある構造物の一部に対応する場合と、さらには、複数の構成要素が1つの構造物に備えられる場合とを含むものとする。 Further, each component in the embodiment described above is a conceptual unit, and one component is composed of a plurality of structures within the scope of the technique disclosed in this specification. In addition, a case where one component corresponds to a part of a structure and a case where a plurality of components are provided in one structure are included.
また、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素には、同一の機能を発揮する限り、他の構造または形状を有する構造物が含まれるものとする。 In addition, each component in the embodiment described above includes structures having other structures or shapes as long as the same function is exhibited.
また、本願明細書における説明は、本技術に関するすべての目的のために参照され、いずれも、従来技術であると認めるものではない。 Also, the descriptions in the present specification are referred to for all purposes related to the present technology, and none of them is admitted to be prior art.
11 中央装置、12 ミリ波基地局装置、13 上り線路、14 下り線路、15 下り列車、16 上り列車、17 光ファイバー、18 重複エリア、20,20A 混在基地局装置、21 UHF波通信エリア、22 ミリ波通信エリア、30 車上無線装置、31 ミリ波アンテナ、32 UHF波アンテナ、33 ミリ波無線機、34 UHF波無線機、35 ミリ波RSSI信号、36 UHF波RSSI信号、37 ミリ波通信データ、38 UHF波通信データ、39 信号切り替え機、40 無線切り替え装置、41 信号判別回路、42 切り替え信号、43 通信データ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
それぞれの前記基地局装置と通信可能である中央装置と、
前記線路を走行する列車に搭載され、かつ、複数の前記基地局装置と通信可能である車上無線装置とを備え、
前記車上無線装置は、複数の前記基地局装置のうちの少なくとも1つの前記基地局装置の間で、ミリ波である第1の電波を用いた通信が可能であり、
前記車上無線装置は、複数の前記基地局装置のうちの少なくとも1つの前記基地局装置の間で、前記第1の電波よりも長波長である第2の電波を用いた通信が可能であり、
前記車上無線装置は、それぞれの前記基地局装置との間で前記第1の電波を用いた通信を行い、前記基地局装置から受信した前記第1の電波の受信強度があらかじめ定められたしきい値よりも小さい場合に、前記基地局装置との間の通信を、前記第2の電波を用いた通信に切り替える、
列車通信システム。 A plurality of base station devices arranged along the track;
A central device capable of communicating with each of the base station devices;
An on-board radio device mounted on a train traveling on the track and capable of communicating with a plurality of the base station devices;
The on-vehicle wireless device is capable of communication using a first radio wave that is a millimeter wave between at least one of the plurality of base station devices.
The on-board wireless device is capable of communication using a second radio wave having a longer wavelength than the first radio wave between at least one of the plurality of base station devices. ,
The on-board radio device performs communication using the first radio wave with each of the base station devices, and the reception intensity of the first radio wave received from the base station device is predetermined. When the communication is smaller than the threshold, the communication with the base station device is switched to the communication using the second radio wave.
Train communication system.
前記第1の電波と前記第2の電波とを双方送受信可能である混在基地局装置を含む、
請求項1に記載の列車通信システム。 The plurality of base station devices are:
Including a mixed base station apparatus capable of transmitting and receiving both the first radio wave and the second radio wave;
The train communication system according to claim 1.
前記第1の電波を送受信可能であるミリ波基地局装置を含む、
請求項2に記載の列車通信システム。 The plurality of base station devices are:
Including a millimeter wave base station device capable of transmitting and receiving the first radio wave,
The train communication system according to claim 2.
請求項3に記載の列車通信システム。 When the millimeter wave base station device becomes unable to communicate, or when communication using the first radio wave with the mixed base station device becomes impossible, the on-board wireless device Switching communication with the station device to communication using the second radio wave,
The train communication system according to claim 3.
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の列車通信システム。 The on-vehicle wireless device transmits and receives communication data including a driving command when performing communication using the second radio wave with each of the base station devices.
The train communication system according to any one of claims 1 to 4.
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CN113691959A (en) * | 2021-08-23 | 2021-11-23 | 湖南中车时代通信信号有限公司 | Method, system, device and medium for transmitting data at two ends of train |
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- 2017-09-15 JP JP2017177336A patent/JP2019054645A/en active Pending
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