JP2019083432A - 中継局及び中継エリア制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の中継局によるデータの中継を回避しつつデータを中継することができる中継局を提供する。【解決手段】送受信部２は他の中継局から中継局情報を受信する。プロセッサ（ＤＳＰ４）は中継局情報を復号する。制御部１は、復号した中継局情報に基づき制御を行う。制御部１は、中継局情報に含まれる他の中継局の中継エリアを示す情報と、自己の中継局の位置情報に基づく中継エリアとが重複するエリアを算出し、重複するエリアに位置する移動局から送信された信号の中継を行わない。【選択図】図１

Description

本発明は、受信したデータを中継する中継局及び中継エリア制御方法に関する。

半二重通信方式を用いて各種のデータを送受信する無線機が普及している。無線機は、受信したデータを他の無線機でも受信できるように、受信したデータを一時的に記憶部に記憶させた後に送信する中継機能を備えることがある。受信したデータを中継機能によって送信する無線機は、受信したデータを中継する中継局として動作する。

移動局が、中継局にデータを中継させるには、パケットパス（中継経路）を設定する必要がある。パケットパスの設定方法としては、“J\1AAA-1”のように直接中継局のコールサインを指定する第１の方法と、“WIDE1-1”または“WIDE1-1, WIDE2-1”のように複数の中継局に共通に設定されたエイリアス（別名）と中継段数とを指定する第２の方法とがある。

特開平６−８５７４７号公報

APRS（Automatic Packet Reporting System）と称される通信プロトコルが普及するのに伴って、多くの無線機が中継局として動作している。パケットパスの設定方法として上記の第２の方法を用いるとき、多段中継により発生する電波の混雑を防ぎ、効率よく快適に中継局を運用するため、平地または市街地を移動する中継局については、“WIDE1-1”のように広域的にパケットパスを設定する１段中継での運用が一般的である。

広域型の中継局は、半径数十ｋｍ以上をカバーすることができる。複数の中継局が互いに近くに位置していると、無線機が送信した各種のパケット等のデータを複数の中継局が中継してしまうことがある。複数の中継局がデータを不必要に中継することを防ぐことが求められる。

本発明は、複数の中継局によるデータの中継を回避しつつデータを中継することができる中継局及び中継エリア制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、移動局からの送信信号を中継する中継局であって、他の中継局から中継局情報を受信する送受信部と、前記中継局情報を復号するプロセッサと、復号した前記中継局情報に基づき制御を行う制御部とを備え、前記制御部は、前記中継局情報に含まれる前記他の中継局の中継エリアを示す情報と、自己の中継局の位置情報に基づく中継エリアとが重複するエリアを算出し、前記重複するエリアに位置する移動局から送信された信号の中継を行わないことを特徴とする中継局を提供する。

本発明は、中継エリア制御方法であって、中継局が、他の中継局から前記他の中継局の中継エリアを示す情報を受信し、前記中継局は、自己の中継エリアを算出し、前記中継局は、自己の中継エリアと前記他の中継局の中継エリアとが重複するエリアに位置する移動局から送信された信号の中継を行わないことを特徴とする中継エリア制御方法を提供する。

本発明の中継局及び中継エリア制御方法によれば、複数の中継局によるデータの中継を回避しつつデータを中継することができる。

一実施形態の中継局を構成する無線機の構成例を示すブロック図である。 移動局が複数の中継局の重複した中継エリアに位置し、一実施形態の中継局の動作によって複数の中継局によるデータの中継を回避している状態を示す図である。 一実施形態の中継局が、中継局情報を取得して中継局リストを生成する処理を示すフローチャートである。 図３に示すステップＳ６の自局中継エリアの具体的な計算処理を示すフローチャートである。 一実施形態の中継局による中継送信処理を示すフローチャートである。 一実施形態の中継局が備える制御部が中継送信処理を実行するときの機能的な内部構成例を示すブロック図である。

以下、一実施形態の中継局及び中継エリア制御方法について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を用いて、中継器として動作することがある無線機１００の全体的な構成例及び動作を説明する。無線機１００は一例として周波数変調したデータを送受信するＦＭ無線機である。

図１において、制御部１は、無線機１００の全体を制御する。制御部１は、マイクロコンピュータまたは中央処理装置（ＣＰＵ）によって構成することができる。制御部１は、内蔵のＲＡＭ１０１を有する。ＲＡＭ１０１は制御部１に対して外付けされていてもよい。

制御部１には、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）４が接続されている。ＤＳＰ４はプロセッサの一例である。ＤＳＰ４には、送受信部２とマイクロホン５とスピーカ６が接続されている。送受信部２には、電波を送受信するためのアンテナ３が接続されている。送受信部２は、送信部と受信部とが一体的に構成された回路ブロックである。

送受信部２は、半二重通信方式で他の無線機１００へとデータを送信する。送受信部２は、半二重通信方式で他の無線機１００が送信したデータを受信する。他の無線機１００は、中継局として動作する無線機１００であることがある。自己の無線機１００（自局）も、中継局であることがある。

送受信部２が受信したデータはＤＳＰ４に供給される。ＤＳＰ４は受信したデータを復調し、データに含まれるパケットの文字列を復号して制御部１に供給する。送受信部２が音声データを受信したときには、データＤＳＰ４は、音声データをＤ／Ａ変換し、復調及び復号することによって生成した音声信号をスピーカ６に供給する。

マイクロホン５は、無線機１００のユーザが発した音声を収音して音声信号に変換し、音声信号をＤＳＰ４に供給する。ＤＳＰ４は、入力された音声信号をＡ／Ｄ変換して帯域制限等の各種の処理を施して変調波を生成して、送受信部２に供給する。送受信部２は、ＤＳＰ４から供給された変調波により搬送波を変調してＦＭ変調信号とし、アンテナ３を介して送信する。

制御部１には、さらに、ＧＮＳＳモジュール７、時計８、不揮発性メモリ９、ディスプレイ１０、ＰＴＴ（Push To Talk）スイッチ１１、操作部１２、ＲＯＭ１３が接続されている。

ＧＮＳＳモジュール７は、全地球航法衛星システム（Global Navigation Satellite System: GNSS）用の衛星からの電波を受信するアンテナと、アンテナが出力するＧＮＳＳ信号を受信する受信部とを含む。ＧＮＳＳは、一例としてＧＰＳ（Global Positioning System）である。

ＧＮＳＳモジュール７は、無線機１００が位置する場所の位置情報を取得して、制御部１に供給する。ＧＮＳＳモジュール７は、自局の位置情報を取得する位置情報取得部の一例である。無線機１００が移動局ではなく固定局であれば、無線機１００の位置情報が不揮発性メモリ９に記憶されていてもよい。

時計８は、一例としてＲＴＣ（Real Time Clock）である。時計８による時刻情報はタイムスタンプとして用いられる。不揮発性メモリ９は、後述する中継局リストを記憶する。不揮発性メモリ９は、例えば、EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）である。

ユーザが発話して音声信号を送信するとき、ユーザはＰＴＴスイッチ１１を押す。制御部１は、ＰＴＴスイッチ１１が押されていない状態では無線機１００を受信待機状態とし、ＰＴＴスイッチ１１が押されている状態では無線機１００を送信状態とする。操作部１２は、各種の操作キーを含む。操作部１２を操作して、無線機１００を中継局として動作させるように設定することができる。

記憶部の一例であるＲＯＭ１３には、無線機１００が中継局であるとき、移動局が送信した中継対象のデータを後述するように中継送信するよう制御部１を動作させるコンピュータプログラム（中継送信プログラム）が記憶されている。ＲＯＭ１３は、制御部１に内蔵されていてもよい。

図１において、白抜きの矢印は、構成要素間を接続するバスを示している。バスの代わりに通常の信号接続線を用いることがあってもよい。

図２において、中継局１００Ａ及び１００Ｂは中継局として動作している無線機１００である。移動局１００Ｃは中継局として動作していない無線機１００である。中継局１００Ａ及び１００Ｂには、共通の“WIDE1-1”なるエイリアスが設定されているとする。

図２に示すように、中継局１００Ａの中継エリアArea_Aと中継局１００Ｂの中継エリアArea_Bとは一部が重複している。移動局１００Ｃは、中継エリアArea_A内及び中継エリアArea_B内の双方に位置している。従って、移動局１００Ｃがパケットパスとして“WIDE1-1”を指定すると、中継局１００Ａ及び１００Ｂはいずれも、移動局１００Ｃが送信したデータを中継してしまう。

本実施形態においては、複数の中継局によるデータの中継を回避するため、無線機１００は図３〜図５に示す処理を実行するように構成されている。複数の中継局が近接しているとき、中継局は自局以外の他の中継局から位置情報パケット（ビーコン）を含む中継局情報を受信することがある。図２において、中継局１００Ａが、中継局１００Ｂが送信した中継局情報を受信して、図３〜図５に示す処理を実行する場合を説明する。

図３において、中継局１００Ａは、ステップＳ１にて、中継局１００Ｂが送信したAPRSデータを受信する。なお、中継局１００Ｂは所定の時間間隔でAPRSデータを送信する。APRSデータには、中継局１００Ｂの位置情報を示す位置情報パケット、送信元のコールサイン、APRSのアイコン情報、送信パワー、アンテナ高さ、アンテナゲイン、電波を送信するときの指向性を含む中継局情報が含まれている。

中継局１００Ａの制御部１は、ステップＳ２にて、APRSデータの送信元が中継局であるか否かを判定する。送信元が中継局であるか否かは、送信元のコールサインのＳＳＩＤ（１〜４）及びAPRSのアイコン情報に基づいて判定することができる。制御部１は、送信元が中継局でなければ（NO）、処理を終了させる。

制御部１は、送信元が中継局であれば（YES）、処理をステップＳ３に移行させ、ステップＳ３にて、位置情報パケットによって中継局１００Ｂの位置情報を取得する。制御部１は、ステップＳ４にて、中継局１００Ｂの送信パワー、アンテナ高さ、アンテナゲイン、指向性を取得する。

制御部１は、ステップＳ５にて、不揮発性メモリ９の中継局リストを更新する。制御部１は、ステップＳ６にて、自局（中継局１００Ａ）の中継エリアを計算する。ステップＳ６の中継エリアの具体的な計算方法は後述する。制御部１は、ステップＳ７にて、APRSデータを受信してから所定の時間が経過したか否かを判定する。ここでの所定の時間とは、中継局１００ＢがAPRSデータを送信する時間間隔よりも十分に長い時間である。

APRSデータを受信してから所定の時間が経過したら（YES）、中継局１００Ｂは中継局１００ＡがAPRSデータを受信できない位置へと移動したと考えられる。そこで、制御部１は、ステップＳ８にて、中継局リストから当該の中継局（ここでは中継局１００Ｂ）を削除して、処理を終了させる。APRSデータを受信してから所定の時間が経過していなければ（NO）、制御部１は、処理をステップＳ１に戻し、ステップＳ１の以降の処理を繰り返す。

制御部１は、図３に示す中継局情報を取得する処理を定期的に実行することにより、自局に近接する１つまたは複数の中継局に関する情報を含む中継局リストを常時更新する。

図４を用いて、ステップＳ６の自局の中継エリアの具体的な計算方法を説明する。図４において、制御部１は、ステップＳ６０１にて、自局の位置情報を取得し、ステップＳ６０２にて、中継局リストを検索する。制御部１は、ステップＳ６０３にて、中継局リストに記憶されている１つの中継局を選択し、選択した中継局の送信パワー、アンテナ高さ、アンテナゲイン、指向性を読み出す。

制御部１は、ステップＳ６０４にて、送信パワー、アンテナ高さ、アンテナゲイン、指向性に基づいて、選択した中継局の中継エリアを計算する。送信パワーが大きいほど中継エリアが広くなる。アンテナ高さとはアンテナの標高位置であり、アンテナ高さが高いほど中継エリアが広くなる。アンテナゲインが高いほど中継エリアが広くなる。電波の送信に指向性がある場合には、中継エリアは中継局を中心とした３６０°のエリアではなく、所定の角度の範囲のエリアとなる。

ここでは、制御部１が、送信パワー、アンテナ高さ、アンテナゲイン、指向性に基づいて中継局の中継エリアを計算するとしたが、送信パワーのみで中継エリアを計算してもよい。例えば送信パワーが１０Ｗであれば、中継エリアはほぼ半径１０ｋｍの２０ｋｍ圏内となる。

また、制御部１が他の中継局の中継エリアを計算するとき、自局のアンテナ高さと他の中継局のアンテナ高さを比較して、自局のアンテナ高さが他の中継局のアンテナ高さより高いときに、他の中継局の送信パワーの値を低い値に補正した上で中継エリアを計算してもよい。

制御部１は、送信パワーに加えて、アンテナ高さ、アンテナゲイン、指向性のうちの少なくとも１つに基づいて中継エリアを計算するのがよい。このようにすれば、中継エリアをより正確に計算することができる。制御部１は、送信パワーに加えて指向性に基づいて中継エリアを計算してもよい。制御部１は、送信パワー、アンテナ高さ、アンテナゲイン、指向性の全てに基づいて中継エリアを計算するのが最も好ましい。

以上から中継エリアを算出可能な情報は、中継エリアを示す情報といえる。また、中継エリアを示す情報は、例えば、中継を行う範囲を位置情報として他の中継局から提供されるのであれば、その情報を利用してもよい。

制御部１は、ステップＳ６０５にて、計算した中継エリアを、選択した中継局に対応付けて不揮発性メモリ９に記憶させる。制御部１は、ステップＳ６０６にて、選択した中継局と自局との間の距離、及び、自局から見た選択した中継局の方角を計算し、ステップＳ６０７にて、選択した中継局までの距離及び方角をＲＡＭ１０１等の記憶部に一時的に記憶させる。

制御部１は、ステップＳ６０８にて、選択した中継局までの距離及び方角に基づいて、自局の中継エリアを計算する。ステップＳ６０８での自局の中継エリアの計算とは、予め計算されている自局の中継エリアを補正する再計算を意味する。

具体的には、制御部１は、予め、自局の送信パワー、アンテナ高さ、アンテナゲイン、指向性に基づいて中継エリアを計算し、不揮発性メモリ９が自局の中継エリアを記憶している。この自局の中継エリアとは、他の中継局の中継エリアを考慮しない、自局単独での中継エリアである。

自局の中継エリアについても他の中継局の中継エリアと同様に、制御部１は送信パワーのみで中継エリアを計算してもよく、送信パワーに加えて、アンテナ高さ、アンテナゲイン、指向性のうちの少なくとも１つに基づいて中継エリアを計算してもよい。制御部１は、送信パワーに加えて指向性に基づいて中継エリアを計算してもよい。制御部１は、送信パワー、アンテナ高さ、アンテナゲイン、指向性の全てに基づいて中継エリアを計算してもよい。

制御部１は、選択した中継局までの距離及び方角によって、自局の中継エリアのうち、どの部分が選択した中継局の中継エリアと重複しているかを計算することができる。そこで、制御部１は、ステップＳ６０８にて、選択した中継局までの距離及び方角に基づいて、自局の中継エリアのうち、選択した中継局の中継エリアと重複している部分を除いたエリアを新たに自局の中継エリアとして、ＲＡＭ１０１等の記憶部に一時的に記憶させる。

続けて、制御部１は、ステップＳ６０９にて、中継局リストに記憶されている全ての中継局に対してステップＳ６０２〜Ｓ６０８の処理が完了したか否かを判定する。全ての中継局に対して処理が完了していなければ、制御部１は、ステップＳ６０２〜Ｓ６０９の処理を繰り返す。全ての中継局に対して処理が完了すれば、ステップＳ６０８にて、自局の中継エリアのうち、全ての中継局の中継エリアと重複している部分を除いたエリアが最終的な自局の中継エリアと計算される。

そこで、制御部１は、ステップＳ６１０にて、自局の中継エリアを確定して、確定した自局の中継エリアを不揮発性メモリ９に記憶させて、処理を終了させる。

図２において、ステップ０１として、中継局１００Ａが中継局１００Ｂより中継局情報を受信すると、図３及び図４に示す処理が実行される。これにより、中継局１００Ａは、中継局１００Ｂの中継エリアと重複している部分を除いた自局の中継エリアを計算して保持する。

図２において、ステップ０２として、移動局１００Ｃが中継対象のデータを送信したとする。移動局１００Ｃのコールサインを例えばAAAAAA-7とすると、中継対象のデータは、一例として、AAAAAA-7>APK01,WIDE1-1:!xx.xx.xxN/yyy.yy.yyE-Testである。AAAAAA-7はソースアドレスフィールド、APK01は宛先アドレスフィールド、WIDE1-1は中継局のアドレスフィールド、:! xx.xx.xx N/ yyy.yy.yy E-Testは情報フィールドを示し、この場合の情報フィールドは移動局の位置情報を示す。その内容はxx.xx.xxNは北緯の緯度で北緯xx.xx.xx（度、分、秒）を表し、yyy.yy.yyEは東経の経度で東経yyy.yy.yy（度、分、秒）を表す。

中継局１００Ａの制御部１は、移動局１００Ｃからの送信信号である中継対象のデータをＲＡＭ１０１に記憶させ、図５に示す中継処理を実行する。

図５において、制御部１は、ステップＳ１１にて、移動局１００Ｃが送信した送信データに含まれるパケットを受信する。パケットは、少なくとも位置情報パケットを含み、位置情報パケット及びメッセージパケットであってもよい。制御部１は、受信した位置情報パケットから移動局の位置を特定する。

制御部１は、ステップＳ１２にて、所定の時間以内に既に受信した重複パケットであるかを確認する。制御部１は、ステップＳ１３にて、重複パケットであると判定すれば（YES）、処理を終了させる。重複パケットでないと判定すれば（NO）、制御部１は、ステップＳ１４にて、自局が既に中継済みであるかを確認する。制御部１は、チェックサムを照合して中継済みであるかを確認することができる。

制御部１は、ステップＳ１５にて、中継済みであると判定すれば（YES）、処理を終了させる。中継済みでないと判定すれば（NO）、制御部１は、ステップＳ１６にて、不揮発性メモリ９に記憶されている自局の中継エリアを取得する。ここでの自局の中継エリアとは、図４のステップＳ６０８にて確定した、他の中継局の中継エリアと重複している部分を除いた中継エリアである。

制御部１は、ステップＳ１７にて、移動局１００Ｃは自局の中継エリア内に位置しているか否かを判定する。移動局１００Ｃが自局の中継エリア内に位置していなければ（NO）、他の中継局によってパケットが中継されるから、処理を終了させる。移動局１００Ｃが自局の中継エリア内に位置していれば（YES）、制御部１は、ステップＳ１８にて、ＲＡＭ１０１に記憶された中継対象のデータに基づいて中継送信データを生成する。

制御部１は、ステップＳ１９にて、中継送信データを送信可能か否かを判定する。例えば、ＰＴＴスイッチ１１が押されていて、中継局１００Ａが送信状態にあるときには中継送信データを送信することができない。送信可能でなければ（NO）、制御部１はステップＳ１９の処理を繰り返し、送信可能となるまで待機する。送信可能であれば（YES）、制御部１は、ステップＳ２０にて、中継送信データを中継送信する。

以上の処理によって、図２に示すように、中継局１００Ａは、移動局１００Ｃが中継局１００Ｂの中継エリアArea_B内に位置していることから、中継局１００Ａは中継送信データを中継送信しない。中継局１００Ｂのみが、ステップ０３にて、中継送信データを中継送信する。

制御部１は、図６に示す機能的な構成によって、図３〜図５に示す処理を実行することができる。図６において、中継局リスト作成部１０２は、他の中継局から受信したAPRSデータの中継局情報に基づいて中継局のリストを作成して、不揮発性メモリ９に記憶させる。中継局リスト作成部１０２は、所定の時間以内に中継局情報が得られた他の中継局のみをリスト化するよう中継局リストを作成し、中継局のリストを常時更新する。

第１の計算部１０３は、他の中継局が送信した少なくとも他の中継局の位置情報と送信パワーとを含む中継局情報に基づいて、他の中継局がデータを受信して中継送信することができる第１の中継エリアを計算する。

他の中継局の第１の中継エリアを考慮しない、自己の中継局単独でデータを受信して中継送信することができる中継エリアを第２の中継エリアとする。第２の計算部１０４は、自己の中継局と他の中継局との間の距離、及び、自己の中継局から見た他の中継局の方角に基づいて、第２の中継エリアのうち、第１の中継エリアと重複している部分を除いたエリアを自己の中継局の補正された第３の中継エリアと計算する。

中継送信制御部１０５は、移動局から送信された移動局の位置情報に基づいて移動局が第１の中継エリア内に位置せず、第３の中継エリアに位置するとき、移動局が送信した中継対象のデータを中継送信するよう制御する。

以上のようにして、本実施形態の中継局によれば、複数の中継局によるデータの中継を回避しつつデータを中継することができる。

本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

１ 制御部
９ 不揮発性メモリ
１０１ ＲＡＭ
１０２ 中継局リスト作成部
１０３ 第１の計算部
１０４ 第２の計算部
１０５ 中継送信制御部
１００，１００Ａ，１００Ｂ 無線機（中継局）
１００Ｃ 無線機（移動局）

Claims (7)

1. 移動局からの送信信号を中継する中継局であって、
   他の中継局から中継局情報を受信する送受信部と、
   前記中継局情報を復号するプロセッサと、
   復号した前記中継局情報に基づき制御を行う制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記中継局情報に含まれる前記他の中継局の中継エリアを示す情報と、自己の中継局の位置情報に基づく中継エリアとが重複するエリアを算出し、
   前記重複するエリアに位置する移動局から送信された信号の中継を行わない
   ことを特徴とする中継局。
2. 前記中継局情報は少なくとも前記他の中継局の位置情報と前記他の中継局が電波を送信するときの送信パワーとを含み、
   前記制御部は、前記中継局情報に基づいて、前記他の中継局がデータを受信して中継送信することができる第１の中継エリアを計算する第１の計算部と、
   前記自己の中継局と前記他の中継局との間の距離、及び、前記自己の中継局から見た前記他の中継局の方角に基づいて、前記自己の中継局がデータを受信して中継送信することができる第２の中継エリアのうち、前記第１の中継エリアと重複している部分を除いた第３の中継エリアを計算する第２の計算部と、
   前記移動局から送信された前記移動局の位置情報に基づいて前記移動局が前記第１の中継エリア内に位置せず、前記第３の中継エリアに位置するとき、前記移動局が送信した中継対象のデータを中継送信するよう制御する中継送信制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の中継局。
3. 所定の時間以内に中継局情報が得られた他の中継局のみをリスト化するよう中継局リストを作成する中継局リスト作成部を備え、
   前記第２の計算部は、前記中継局リストに記憶されている他の中継局の前記第１の中継エリアのみに基づいて前記第２の中継エリアを補正して前記第３の中継エリアを計算する
   ことを特徴とする請求項２に記載の中継局。
4. 前記第１の計算部は、前記他の中継局の中継局情報として、前記送信パワーに加えて、アンテナ高さ、アンテナゲイン、電波を送信するときの指向性のうちの少なくとも１つに基づいて前記第１の中継エリアを計算することを特徴とする請求項２または３に記載の中継局。
5. 中継エリア制御方法であって、
   中継局が、他の中継局から前記他の中継局の中継エリアを示す情報を受信し、
   前記中継局は、自己の中継エリアを算出し、
   前記中継局は、自己の中継エリアと前記他の中継局の中継エリアとが重複するエリアに位置する移動局から送信された信号の中継を行わない
   ことを特徴とする中継エリア制御方法。
6. 前記中継局は、前記中継局の中継エリアかつ前記重複するエリアを除いたエリアに位置する移動局から送信された信号の中継を行うことを特徴とする請求項５に記載の中継エリア制御方法。
7. 前記中継局は、前記情報を受信してから所定の時間を経過した場合に、前記重複するエリアに位置する移動局から送信された信号の中継を可とすることを特徴とする請求項５または６に記載の中継エリア制御方法。

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