JP4157002B2 - Wireless communication device - Google Patents
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Description
本発明は,所定の移動体内に形成されたネットワークセグメント内の端末とその移動経路に沿って形成される外部ネットワークとの間の通信データの無線伝送を中継する無線通信装置に関するものである。 The present invention relates to a wireless communication apparatus that relays wireless transmission of communication data between a terminal in a network segment formed in a predetermined mobile body and an external network formed along the movement path.
近年,列車等の移動体の中にある端末(乗客の所有するモバイル機器等)からインターネット網等の外部ネットワークに接続してブロードバンド通信を行うために,外部ネットワークとの間の無線通信を中継する無線通信装置の普及が要求されている。
このような無線通信装置では,列車(移動体)に搭載されて移動する無線伝送手段である無線機(以下,移動側無線機という)と列車の移動経路に沿って(即ち,線路に沿って)複数配置される無線機(以下,固定側無線機という)との間で無線信号の伝送を行うことが有効である。
ここで,前記移動側無線機が列車に1台のみ搭載されている場合,列車が走行中(移動中)に継続して信号伝送を行うためには,前記固定側無線機は,それぞれの通信可能な領域を隣り合う前記固定側無線機との間でオーバラップして配置する必要がある。
In recent years, in order to connect to an external network such as the Internet from a terminal (such as a mobile device owned by a passenger) in a moving body such as a train to perform broadband communication, relay wireless communication with the external network. The spread of wireless communication devices is required.
In such a wireless communication device, a wireless device (hereinafter referred to as a moving-side wireless device) that is mounted on a train (moving body) and moves along the train moving path (that is, along the track). ) It is effective to transmit radio signals to / from a plurality of radio devices (hereinafter referred to as fixed-side radio devices).
Here, when only one moving side radio is mounted on a train, the fixed side radios must communicate with each other in order to perform signal transmission continuously while the train is running (moving). It is necessary to arrange the possible area so as to overlap with the adjacent fixed-side radio.
これに対し,列車のように移動方向に一定の長さを有する移動体の場合,前記移動側無線機を,移動方向に間隔を空けて設けた複数の無線機で構成すれば,前記固定側無線機の配置間隔を広げることができる。
例えば,前記固定側無線機の最大通信可能距離以内の所定間隔で,列車の最先頭から最後尾にかけて複数の無線機を前記移動側無線機として配列することにより,列車沿いに設置された1つの前記固定側無線機に対し,先頭の無線機がその通信可能エリアに入った後は,列車が移動して最後尾の無線機がその通信可能エリアから出るまでの間は,少なくとも1つの無線機が1つの前記固定側無線機の通信エリア内に常時存在することになる。従って,隣り合う前記固定側無線機の間隔を,該固定側無線機それぞれの通信可能距離に列車の長さを加えた距離まで広げることが可能となる。
このような構成において,列車側の無線機ごとにルータを設け,該ルータと列車内の端末とを接続すれば,列車内の端末と外部ネットワークとの間の無線通信を中継することができる。
On the other hand, in the case of a moving body having a certain length in the moving direction such as a train, if the moving-side radio is composed of a plurality of radios provided at intervals in the moving direction, the fixed-side The arrangement interval of the wireless devices can be widened.
For example, by arranging a plurality of radios as the mobile radios at a predetermined interval within the maximum communicable distance of the fixed radios from the top to the tail of the train, After the first radio enters the communicable area with respect to the fixed radio, at least one radio is used until the train moves and the last radio exits the communicable area. Is always present in the communication area of one of the fixed-side radios. Accordingly, the interval between the adjacent fixed-side radios can be extended to a distance obtained by adding the train length to the communicable distance of each of the fixed-side radios.
In such a configuration, if a router is provided for each radio on the train side and the router is connected to a terminal in the train, wireless communication between the terminal in the train and the external network can be relayed.
上記のように移動体側に複数のルータを設けた場合,いずれのルータを用いて外部ネットワーク(固定側無線機側)と通信を行うかを切り替える必要が生じる。しかし,移動体側の各端末において,いずれのルータを通じて外部ネットワークと通信を行うかをその都度設定変更することは現実的でない。
従来,外部ネットワークとの通信経路を動的に切り替える技術として,非特許文献1や非特許文献2に,Cisco Hot Standby Router Protocol (HSRP)が示されている。
このHSRPは,あるネットワークセグメント(LAN)と,外部ネットワークとを接続するゲートウェイルータに何らかの障害が発生したときに,ネットワークセグメント内の端末の設定を何ら変更することなく動的に予備ルータへと接続を切り替える技術である
HSRPでは,ネットワークセグメント内で稼働する複数のゲートウェイルータが一つの仮想アドレスを共有し,端末はこの仮想アドレスを送信先として外部ネットワーク宛のデータパケット(通信データ)を送信するように設定される。ただし,実際には,ただ一つのアクティブなルータのみがそのパケットを処理する。
また,各ゲートウェイルータは,それぞれプライオリティ値を設定されており,現在ネットワークに参加しているルータのうちもっともプライオリティ値の高いルータがアクティブルータとなり,次点のルータがスタンバイルータとなる。
アクティブルータに何らかの障害が発生した場合には,速やかにスタンバイルータがルーティング機能を引き継いでアクティブルータとなる。スタンバイルータは同時に仮想アドレスも引き継ぐため,ネットワークセグメント内の端末は,アクティブルータの交代を知らなくても,ただ,同じ仮想アドレスに対してデータパケットを送ることで,新たなアクティブルータを通じて外部ネットワークへと接続することができる。
Conventionally, Non-Patent Document 1 and Non-Patent
This HSRP is dynamically connected to a spare router without any changes to the terminal settings in the network segment when a failure occurs in a gateway router that connects a network segment (LAN) and an external network. Is a technology to switch
In HSRP, a plurality of gateway routers operating in a network segment share one virtual address, and the terminal is set to transmit data packets (communication data) destined for an external network using the virtual address as a destination. In practice, however, only one active router processes the packet.
Each gateway router is assigned a priority value, and the router with the highest priority value among the routers currently participating in the network becomes the active router, and the next router becomes the standby router.
If any failure occurs in the active router, the standby router immediately takes over the routing function and becomes the active router. Since the standby router takes over the virtual address at the same time, the terminals in the network segment can send data packets to the same virtual address to the external network through the new active router without knowing the change of the active router. Can be connected with.
しかしながら,HSRPは,もともと障害発生時に端末の設定を変更することなく代替ルータにルーティング機能を引き継ぐことを目的とする技術であるため,移動体内部から外部へアクセスするルータを瞬時かつ動的に切り替えるための手段としてはいくつかの不都合がある。
HSRPでは,ネットワークセグメント内に,アクティブルータよりもプライオリティ値が高いルータが参加した場合にも無条件のアクティブルータの交代を認めない。プライオリティ値の高い新たなルータは,まずcoup messageを現在のアクティブルータに送信し,現在のアクティブルータがそれを認めてresign messageを返すというハンドシェイクを経た上で,初めて交代が実行される。
しかし,移動体の無線通信装置では,ルータ切り替えは定期的に行われるものであり,これにHSRPを適用するとハンドシェイクによりルータ切り替えが遅れて通信不能となる状態が多発するという問題が生じる。
また,HSRPでは,アドレスフィルタによってアクティブルータ以外のルータはルーティングを行わないように設定されるが,外部ネットワークとの通信が可能なルータが高速に次々に交代していく適用対象では,ルーティング動作を行うルータを排他的にただ一つに限定してしまうと,ちょうど交代するタイミングで端末から送信されたパケットが損失する可能性が高くなるという問題も生じる。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,移動体のネットワークセグメント内の端末が,外部ネットワークとの通信に用いるルータが複数のルータの間で切り替わることを意識することなく通信可能とし,さらに通信不良の発生を防止しながらルータ切り替えを行うことが可能な無線通信装置を提供することにある。
However, HSRP is a technology that originally aims to take over the routing function to an alternative router without changing the terminal settings in the event of a failure, so the router that accesses the outside from the inside of the mobile unit is switched instantaneously and dynamically. There are several disadvantages as means for achieving this.
HSRP does not allow unconditional replacement of active routers even when routers with higher priority values than active routers participate in the network segment. A new router with a high priority value first transmits a coup message to the current active router, and after a handshake that the current active router acknowledges it and returns a resign message, the replacement is executed for the first time.
However, in a mobile wireless communication device, router switching is performed periodically, and when HSRP is applied to this, there is a problem in that router switching is delayed due to handshaking, resulting in frequent communication failure.
In HSRP, routers other than the active router are set so as not to perform routing by address filters. However, in applications where routers that can communicate with external networks are changing one after another, routing operations are not performed. If the number of routers to be used is limited to only one, there is a problem that there is a high possibility that packets transmitted from the terminal will be lost at the timing of switching.
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is that a terminal in a mobile network segment switches a router used for communication with an external network among a plurality of routers. It is an object of the present invention to provide a wireless communication apparatus that can perform communication without being aware of the problem and can perform router switching while preventing occurrence of communication failure.
上記目的を達成するために本発明は,所定の移動体内に形成されたネットワークセグメントに設けられ,該ネットワークセグメント内の1又は複数の端末と前記移動体の移動経路に沿って形成される外部ネットワークとの間の通信データの無線伝送を中継する無線通信装置において,前記外部ネットワークとの間で無線信号の伝送を行う複数の無線伝送手段と,前記無線伝送手段ごとに設けられ前記外部ネットワークと前記ネットワークセグメントとの間における前記通信データのルーティングを行う複数のルータと,前記ルータ相互間及び前記ルータと前記端末との間で前記通信データの伝送を中継するとともに前記通信データに設定された送信元アドレスに基づいて前記通信データの伝送経路を学習し,該学習の結果に応じて前記通信データの伝送経路を変更する1又は複数のラーニングブリッジと,を具備し,複数の前記無線伝送手段が,そのいずれかが前記移動体の移動経路に沿って配置された前記外部ネットワーク側の複数の無線通信手段のいずれかの通信可能範囲内に存在することになるよう前記移動体の移動方向に間隔を隔てて配置され,前記ルータそれぞれが,前記ネットワークセグメント用の所定の内部仮想アドレスが送信先アドレスとして設定された前記通信データについて前記外部ネットワークへのルーティングを行うことを特徴とする無線通信装置として構成されるものである。
このような構成により,前記移動体のネットワークセグメント内の端末は,外部ネットワークとの通信に用いるルータが複数のルータの間で切り替わることを意識することなく,前記外部ネットワークへのルーティングを希望する通信データ(通信パケット)については,常に,前記内部仮想アドレスを送信先アドレスとして設定して送信するだけで前記外部ネットワークとの通信が可能となる。
さらに,前記ラーニングブリッジの伝送経路学習機能により,前記内部仮想アドレスが送信先として設定された通信データは,いずれか1つの前記ルータにのみ伝送されるので,1つの通信データが複数の前記ルータから前記外部ネットワークへルーティングされることを防止できる。
In order to achieve the above object, the present invention provides an external network provided in a network segment formed in a predetermined mobile body and formed along one or a plurality of terminals in the network segment and a moving path of the mobile body. A plurality of wireless transmission means for transmitting wireless signals to and from the external network, and the external network provided for each of the wireless transmission means A plurality of routers that perform routing of the communication data to and from a network segment, a transmission source that relays transmission of the communication data between the routers and between the router and the terminal, and is set in the communication data The transmission route of the communication data is learned based on the address, and the communication data is determined according to the learning result. Comprising one or a plurality of learning bridge to change the transmission path of the data, a plurality of said wireless transmission means, either of which the movable body along a moving path arranged plurality of said external network side of the Arranged at intervals in the moving direction of the mobile body so that the wireless communication means exists within any communicable range of the wireless communication means, each of the routers has a predetermined internal virtual address for the network segment as a destination The wireless communication apparatus is configured to perform routing to the external network for the communication data set as an address.
With such a configuration, the terminals in the mobile network segment can communicate with the external network without being aware that the router used for communication with the external network is switched between a plurality of routers. Data (communication packets) can always be communicated with the external network simply by setting and transmitting the internal virtual address as a destination address.
Further, since the communication data in which the internal virtual address is set as the transmission destination by the learning bridge transmission path learning function is transmitted only to any one of the routers, one communication data is transmitted from a plurality of the routers. Routing to the external network can be prevented.
ここで,前記複数のルータのうちのいずれか1つである優先ルータのみが,前記外部ネットワークから受信した前記通信データの前記ネットワークセグメント内へのルーティングを行い,該ルーティングを行う前記通信データの送信元アドレスに前記内部仮想アドレスを設定するものが考えられる。
これにより,前記優先ルータがルーティングした通信データによって前記ラーニングブリッジの伝送経路が学習されるので,以後,前記端末から前記内部仮想アドレスを送信先アドレスして送信される通信データは,前記優先ルータへ確実に伝送されることになる。
この場合,前記ルータそれぞれについて前記外部ネットワークとのデータ伝送を行う優先度を決定する優先度決定手段と,前記優先度に基づいて前記ルータの1つを選んで前記優先ルータに設定する優先ルータ選定手段と,を具備するものが考えられる。
これにより,優先度の高い前記ルータが動的に前記優先ルータとして設定されることになる。
例えば,前記優先ルータ選定手段が,前記ルータそれぞれから該ルータの前記優先度を他の前記ルータに通知する優先度通知手段と,前記ルータそれぞれにおいて該ルータに対応する前記優先度を他の前記ルータから通知された前記優先度と比較して所定要件を満たす場合に自身を前記優先ルータに設定する優先ルータ設定手段と,前記優先ルータ設定手段により自身を前記優先ルータに設定した前記ルータから前記優先ルータに設定した旨を他の前記ルータに通知する優先ルータ設定通知手段と,既に前記優先ルータに設定されている前記ルータが他の前記ルータから前記優先ルータ設定通知手段による通知を受けた場合に自身の前記優先ルータの設定を解除する優先ルータ解除手段と,を具備するものが考えられる。
これにより,前記外部ネットワークとの無線リンクの状態が最も良好な前記ルータが前記優先ルータとして選定される。
Here, only the priority router, which is one of the plurality of routers, routes the communication data received from the external network into the network segment, and transmits the communication data for performing the routing. It is possible to set the internal virtual address as the original address.
Thereby, since the transmission path of the learning bridge is learned from the communication data routed by the priority router, the communication data transmitted from the terminal with the internal virtual address as the destination address is transmitted to the priority router. It will be transmitted reliably.
In this case, priority determination means for determining the priority for data transmission to the external network for each of the routers, and priority router selection for selecting one of the routers based on the priority and setting the priority router It is conceivable to have a means.
As a result, the router having a high priority is dynamically set as the priority router.
For example, the priority router selection means sends priority notification means for notifying the priority of the router to each of the other routers from each of the routers, and assigns the priority corresponding to the router in each of the routers to the other routers. Priority router setting means for setting itself as the priority router when a predetermined requirement is satisfied in comparison with the priority notified from the priority, and the priority from the router set as the priority router by the priority router setting means Priority router setting notification means for notifying other routers that the router has been set, and when the router already set as the priority router receives notification from the other routers by the priority router setting notification means It is conceivable to have priority router canceling means for canceling the setting of the priority router of its own.
As a result, the router having the best wireless link state with the external network is selected as the priority router.
また,前記ルータが,自身が前記優先ルータに設定された際に前記内部仮想アドレスを送信元アドレスとする所定の経路学習用データを前記ネットワークセグメント内にブロードキャスト送信するものが考えられる。
これにより,以後,前記外部ネットワークへ向けた通信データ(即ち,前記内部仮想アドレスが送信先に設定された通信データ)が,前記ネットワークセグメント内において前記優先ルータへ確実に伝送されるように,全ての前記ラーニングブリッジの信号伝送経路が速やかに学習される。
また,前記外部ネットワークと通信不能状態であるときに,前記ネットワークセグメント内において前記内部仮想アドレスが送信先アドレスに設定された前記通信データを受信した場合,該通信データを他の前記ルータからの前記経路学習用データの受信後に返送するものが考えられる。
これにより,通信不能状態となった前記ルータに届いた通信データ(通信パケット)が損失することを防止できる。
In addition, when the router is set as the priority router, the router may transmit predetermined route learning data having the internal virtual address as a transmission source address in the network segment.
As a result, all communication data destined for the external network (that is, communication data in which the internal virtual address is set as a transmission destination) will be transmitted to the priority router within the network segment. The learning bridge signal transmission path is quickly learned.
Further, when the communication data in which the internal virtual address is set as a transmission destination address is received in the network segment when communication with the external network is not possible, the communication data is transmitted from the other routers. It may be returned after receiving route learning data.
As a result, it is possible to prevent loss of communication data (communication packet) that has arrived at the router in a communication disabled state.
また,前記ルータが,前記ネットワークセグメント内において前記内部仮想アドレスが送信先アドレスに設定された所定の応答要求を受けた場合,自身が前記優先ルータに設定されている場合にのみ応答すれば,前記優先ルータ以外のルータの応答によって前記ラーニングブリッジの経路学習結果が乱されることを防止できる。
また,前記優先度決定手段としては,例えば,前記外部ネットワークとの無線通信における受信電界強度或いはその平均値及び/又は分散値に基づいて前記優先度を決定するものや,当該無線通信装置の位置情報に基づいて前記優先度を決定するもの等が考えられる
また,前記ルータそれぞれは,前記外部ネットワークへルーティングを行う前記通信データの送信元アドレスに前記外部ネットワーク用の所定の外部仮想アドレスを設定し,前記優先ルータは,前記外部仮想アドレスが送信先アドレスに設定された前記通信データを前記外部ネットワークから前記ネットワークセグメントへルーティングするものが考えられる。
これにより,前記優先ルータ以外のルータが通信データを前記外部ネットワークへルーティングした場合や,通信データが前記外部ネットワークへルーティングされてからその応答データが返信されてくるまでに前記優先ルータが切り替わっていた場合であっても,応答データの前記ネットワークセグメントへのルーティングを,その時点の無線通信状態が良好な前記優先ルータによって行うことができる。
In addition, if the router receives a predetermined response request in which the internal virtual address is set as a destination address in the network segment and responds only when the router is set as the priority router, It is possible to prevent the learning result of the learning bridge from being disturbed by a response from a router other than the priority router.
In addition, as the priority determination means, for example, the priority is determined based on the received electric field strength in wireless communication with the external network or the average value and / or the dispersion value thereof, or the position of the wireless communication device The priority may be determined based on information, etc. Further, each of the routers sets a predetermined external virtual address for the external network as a source address of the communication data for routing to the external network. The priority router may be a router that routes the communication data in which the external virtual address is set as a destination address from the external network to the network segment.
As a result, when the router other than the priority router routes communication data to the external network, or when the response data is returned after the communication data is routed to the external network, the priority router is switched. Even in this case, the response data can be routed to the network segment by the priority router having a good wireless communication state at that time.
本発明によれば,移動体のネットワークセグメント内における複数のルータそれぞれが,前記ネットワークセグメント用の所定の内部仮想アドレスが送信先アドレスとして設定された前記通信データについて前記外部ネットワークへのルーティングを行うので,前記ネットワークセグメント内における端末は,外部ネットワークとの通信に用いるルータが複数のルータの間で切り替わることを意識することなく,前記外部ネットワークへのルーティングを希望する通信データ(通信パケット)については,常に,前記内部仮想アドレスを送信先アドレスとして設定して送信するだけで前記外部ネットワークとの通信が可能となる。
さらに,前記ルータ相互間及び前記ルータと前記端末との間にラーニングブリッジが設けられているので,該ラーニングブリッジの伝送経路学習機能により,前記内部仮想アドレスが送信先として設定された通信データは,いずれか1つの前記ルータにのみ伝送され,1つの通信データが複数の前記ルータから前記外部ネットワークへルーティングされることを防止できる。
また,前記複数のルータのうちのいずれか1つである優先ルータのみが,前記外部ネットワークから受信した前記通信データの前記ネットワークセグメント内へのルーティングを行い,該ルーティングを行う前記通信データの送信元アドレスに前記内部仮想アドレスを設定することにより,前記優先ルータがルーティングした通信データによって前記ラーニングブリッジの伝送経路が学習されるので,以後,前記端末から前記内部仮想アドレスを送信先アドレスして送信される通信データは,前記優先ルータへ確実に伝送されることになる。
さらに,記ルータそれぞれについて前記外部ネットワークとのデータ伝送を行う優先度を決定する優先度決定手段と,前記優先度に基づいて前記ルータの1つを選んで前記優先ルータに設定する優先ルータ選定手段と,を具備するものであれば,各時点で前記外部ネットワークとの通信状態の良好なルータを優先度の高いルータが動的に前記優先ルータとして設定することが可能となり,通信不良の発生を防止しながらルータ切り替えを行うことが可能となる。
また,前記ルータが,自身が前記優先ルータに設定された際に前記内部仮想アドレスを送信元アドレスとする所定の経路学習用データを前記ネットワークセグメント内にブロードキャスト送信することにより,以後,前記外部ネットワークへ向けた通信データ(即ち,前記内部仮想アドレスが送信先に設定された通信データ)が,前記ネットワークセグメント内において前記優先ルータへ確実に伝送されるように,全ての前記ラーニングブリッジの信号伝送経路が速やかに学習される。従って,前記外部ネットワークとの通信状態が良好でない前記優先ルータ以外のルータに通信データが伝送されて通信不良が発生することを防止できる。
また,前記外部ネットワークと通信不能状態であるときに,前記ネットワークセグメント内において前記内部仮想アドレスが送信先アドレスに設定された前記通信データを受信した場合,該通信データを他の前記ルータからの前記経路学習用データの受信後に返送することにより,通信不能状態となった前記ルータに届いた通信データ(通信パケット)が損失すること(通信不良)を防止できる。
また,前記ルータが,前記ネットワークセグメント内において前記内部仮想アドレスが送信先アドレスに設定された所定の応答要求を受けた場合,自身が前記優先ルータに設定されている場合にのみ応答すれば,前記優先ルータ以外のルータの応答によって前記ラーニングブリッジの経路学習結果が乱されることを防止できる。
また,前記ルータそれぞれは,前記外部ネットワークへルーティングを行う前記通信データの送信元アドレスに前記外部ネットワーク用の所定の外部仮想アドレスを設定し,前記優先ルータは,前記外部仮想アドレスが送信先アドレスに設定された前記通信データを前記外部ネットワークから前記ネットワークセグメントへルーティングするものであれば,前記優先ルータ以外のルータが通信データを前記外部ネットワークへルーティングした場合や,通信データが前記外部ネットワークへルーティングされてからその応答データが返信されてくるまでに前記優先ルータが切り替わっていた場合であっても,応答データの前記ネットワークセグメントへのルーティングを,その時点の無線通信状態が良好な前記優先ルータによって行うことができ,通信不良の発生を防止できる。
According to the present invention, each of a plurality of routers in a mobile network segment performs routing to the external network for the communication data in which a predetermined internal virtual address for the network segment is set as a destination address. The terminal in the network segment is not aware that the router used for communication with the external network is switched between a plurality of routers, and the communication data (communication packet) desired to be routed to the external network is as follows: Communication with the external network becomes possible only by always setting and transmitting the internal virtual address as a destination address.
Furthermore, since a learning bridge is provided between the routers and between the router and the terminal, the communication data in which the internal virtual address is set as a transmission destination by the transmission route learning function of the learning bridge is: It is transmitted only to any one of the routers, and one communication data can be prevented from being routed from a plurality of the routers to the external network.
In addition, only the priority router that is one of the plurality of routers performs routing of the communication data received from the external network into the network segment, and the transmission source of the communication data that performs the routing By setting the internal virtual address in the address, the learning bridge transmission path is learned from the communication data routed by the priority router. Henceforth, the terminal transmits the internal virtual address as the destination address. The communication data is surely transmitted to the priority router.
Further, priority determination means for determining the priority for data transmission to the external network for each router, and priority router selection means for selecting one of the routers based on the priority and setting the priority router And a router having a good communication state with the external network at each time point can be dynamically set as the priority router by a router having a high priority. It is possible to switch the router while preventing it.
In addition, when the router is set as the priority router, the router transmits a predetermined route learning data having the internal virtual address as a transmission source address in the network segment. All the learning bridge signal transmission paths so that the communication data destined for (ie, the communication data in which the internal virtual address is set as the transmission destination) is reliably transmitted to the priority router in the network segment. Are learned quickly. Accordingly, communication data can be prevented from being transmitted to routers other than the priority router whose communication state with the external network is not good, resulting in communication failure.
Further, when the communication data in which the internal virtual address is set as a transmission destination address is received in the network segment when communication with the external network is not possible, the communication data is transmitted from the other routers. By returning the data after receiving the route learning data, it is possible to prevent the communication data (communication packet) reaching the router in the communication disabled state from being lost (communication failure).
In addition, if the router receives a predetermined response request in which the internal virtual address is set as a destination address in the network segment and responds only when the router is set as the priority router, It is possible to prevent the learning result of the learning bridge from being disturbed by a response from a router other than the priority router.
Each of the routers sets a predetermined external virtual address for the external network as a source address of the communication data for routing to the external network, and the priority router sets the external virtual address as a destination address. If the set communication data is routed from the external network to the network segment, a router other than the priority router routes the communication data to the external network, or the communication data is routed to the external network. Even if the priority router is switched from when the response data is sent back to the network segment, the response data is routed to the network segment by the priority router having a good wireless communication state at that time. Can Can, it is possible to prevent the occurrence of a communication failure.
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は本発明の実施の形態に係る無線通信装置Xを列車に搭載した列車無線通信システムZの概略構成図,図2は無線通信システムZにおける前記無線クライアント(無線伝送手段)及び前記無線アクセスポイントの配置関係を表す図,図3は無線通信装置Xにおける車上ルータの「初期ステータス」時の処理手順を表すフローチャート,図4は無線通信装置Xにおける車上ルータの「切断ステータス」時の処理手順を表すフローチャート,図5は無線通信装置Xにおける車上ルータの「接続ステータス」時の処理手順を表すフローチャート,図6は無線通信装置Xにおける車上ルータの「優先ステータス」時の処理手順を表すフローチャート,図7は無線通信装置Xにおける車上ルータが送受信する状態メッセージのデータフォーマットの一例を表す図,図8は無線通信装置Xにおける車上ルータが保持する状態データベースのフィールド構成の一例を表す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a train radio communication system Z in which a radio communication device X according to an embodiment of the present invention is mounted on a train, and FIG. 2 shows the radio client (radio transmission means) in the radio communication system Z and FIG. 3 is a flowchart showing the arrangement relationship of the wireless access points, FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure at the time of “initial status” of the on-vehicle router in the wireless communication device X, and FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the processing procedure for the “connection status” of the onboard router in the wireless communication device X, and FIG. 6 is the “priority status” for the onboard router in the wireless communication device X. 7 is a flowchart showing the processing procedure of FIG. 7, and FIG. Diagram illustrating an example of Tsu bets, FIG. 8 is a diagram showing an example of a field configuration of a state database onboard router in the wireless communication apparatus X has.
まず,図1を用いて,本発明の実施の形態に係る無線通信装置Xを列車に搭載した列車無線通信システムZの構成について説明する。
列車無線通信システムZは,大きくは,線路1上を移動する列車2内に形成されるネットワークセグメント60(以下,列車LAN60という)と,列車2の移動方向に沿って形成される外部ネットワーク70とに分けられる。
前記外部ネットワーク70は,線路1上を移動する列車2の移動方向1aに沿って複数配置される地上側の無線通信手段である無線アクセスポイント(AP)30と,該無線アクセスポイント30相互間を中継リンク49を介して接続し,前記中継リンク49を流れる通信パケット(通信データ)を分岐して前記無線アクセスポイント30に伝送するとともに,前記無線アクセスポイント30から伝送されてくる通信パケットを前記中継リンク49に伝送する複数のスイッチングハブ40(SW−HUB)と,該スイッチングハブ40と上位ネットワークであるインターネット51との間で通信パケットのルーティングを行う地上ルータ50とを有している。なお,前記スイッチングハブ40は,学習機能を有さない通常のHUBであっても本発明に適用可能である。
前記中継リンク49としては,例えば,100BaseFX規格の長距離伝送向けの光ファイバ接続やVDSL接続,あるいは,距離が短い場合にはIEEE802.3規格の同軸ケーブルによる接続等を用いることが考えられる。
First, the configuration of a train radio communication system Z in which a radio communication device X according to an embodiment of the present invention is mounted on a train will be described with reference to FIG.
The train radio communication system Z is roughly composed of a network segment 60 (hereinafter referred to as a train LAN 60) formed in a
The
As the
一方,列車LAN60は,外部ネットワーク70の無線アクセスポイント30との間で無線信号の伝送を行う無線伝送手段(無線機)である複数の無線クライアント20と,該無線クライアント20ごとに設けられ,外部ネットワーク70と列車LAN60との間における通信パケットのルーティングを行う複数の車上ルータ21と,列車2内から外部ネットワーク70への接続サービスを受ける利用者が使用するパーソナルコンピュータ等の1又は複数の端末10と,車上ルータ21相互間及び車上ルータ21(前記複数のルータの一例)と端末10との間で通信パケットの伝送を中継するとともに通信パケットに設定された送信元アドレスに基づいて通信パケットの伝送経路を学習し,その学習結果に応じて通信パケットの伝送経路を変更する車上ラーニングブリッジ22とを有している。
列車LAN2内の各機器は,IEEE802.3規格のツイストペアケーブルや同軸ケーブル等で有線接続することが考えられるが,伝送経路上に無線機(無線アクセスポイント等)を設ける等により,信号伝送経路の一部又は全部について無線伝送を行うよう構成してもよい。
前記列車LAN60のうち前記端末10を除く部分が,本発明の実施の形態に係る無線通信装置Xである。
On the other hand, the
It is conceivable that each device in the
A portion of the
次に,図2(a),(b)を用いて,前記無線クライアント20及び前記無線アクセスポイント30の配置関係について説明する。
図2(a)に示すように,前記無線アクセスポイント30それぞれは,隣り合う前記無線アクセスポイント20(図中,NG1,Ng2で表す)との間で通信可能範囲wが重ならず,かつ隣り合う前記無線アクセスポイントNG1,NG2における通信可能範囲w相互の列車移動方向1aにおける間隔wxが,列車移動方向1a最上流側及び最下流側の前記無線クライアントNa,Ncの間隔wac以下となるよう配置される。
また,図2(b)に示すように,前記無線クライアント20それぞれ(図中,Na,Nb,Ncで表す)は,前記前記無線アクセスポイント20それぞれの列車移動方向1aにおける通信可能範囲wの長さ以下の間隔w0で配置される。
このような前記無線アクセスポイント30及び前記無線クライアント20の配置構成により,前記無線クライアントNa,Nb,Ncのいずれかが,常に前記無線アクセスポイント30のいずれかとの間で通信可能範囲w内に存在することになる。これにより,列車2が移動しても,前記無線クライアント20の切り替え,即ち,それに対応する前記車上ルータ30の切り替えを適切に行えば,前記端末24は継続的にインターネット接続が可能な状態を維持できる。
また,隣り合う前記無線アクセスポイント30の通信可能範囲w相互の列車移動方向1aにおける間隔wxを,ほぼ列車2全体の長さ近くまで長くとることができるので,前記無線アクセスポイント30の配置数を少なくすることができる。
ここで,図2には,3個の前記無線クライアントNa,Nb,Ncを設けた例を示したが,これに限るものでなく,2個或いは4個以上設けることも考えられる。
Next, the arrangement relationship between the
As shown in FIG. 2 (a), each of the wireless access points 30 is adjacent to the adjacent wireless access point 20 (represented by NG1 and Ng2 in the figure) and does not overlap. Arranged so that the interval wx in the train movement direction 1a between the communicable ranges w of the wireless access points NG1 and NG2 that match each other is equal to or less than the interval wac between the wireless clients Na and Nc on the most upstream side and the most downstream side in the train movement direction 1a Is done.
Further, as shown in FIG. 2B, each of the wireless clients 20 (represented by Na, Nb, and Nc in the figure) has a length of a communicable range w in the train moving direction 1a of each of the wireless access points 20. It is arranged at an interval w0 of less than or equal to
Due to the arrangement configuration of the
Further, since the interval wx in the train moving direction 1a between the communicable ranges w of the adjacent
Here, FIG. 2 shows an example in which three wireless clients Na, Nb, and Nc are provided. However, the present invention is not limited to this, and two or four or more may be considered.
前記無線通信装置Xは,移動する列車LAN60内の端末10が,外部ネットワーク70との通信に用いるルータが複数の前記車上ルータ21の間で切り替わることを意識することなく通信可能とし,さらに前記端末10と前記外部ネットワーク70との間の通信不良の発生を防止しながら前記車上ルータ21の切り替えを行うものである。
列車無線通信システムZでは,前記端末10が前記車上ルータ21の切り替わりを意識せずに通信可能とするために,前記端末10は,前記外部ネットワーク70へ接続する際に,通信パケットの送信先アドレスに前記列車LAN60用の所定の内部仮想アドレス(MACアドレスに相当する仮想アドレス)を設定するようにする。この内部仮想アドレスは,前記車上ルータ21それぞれが共用するものである。
そして,前記車上ルータ21それぞれは,前記内部仮想アドレスが送信先アドレスとして設定された通信パケット(以下,上り通信パケットという)を受信した場合,これを前記外部ネットワーク70へルーティングする。
ここで,前記上り通信パケットは,複数の前記車上ルータ21のうち最も前記外部ネットワーク70との通信状態(無線リンクの状態)が良好なものを介して伝送することが望ましい。
本無線通信装置Xでは,後述するように,複数の前記車上ルータ21のうち,最も無線リンクの状態が良好なもの(以下,優先ルータという)が決定され,該優先ルータのみが,前記外部ネットワーク70から受信した通信パケットの前記ネットワークセグメント60内へのルーティングを行うとともに,該ルーティングを行う通信パケットの送信元アドレスに前記内部仮想アドレスを設定する。
さらに,前記優先ルータが決定された際に,該優先ルータから前記列車LAN60内に前記内部仮想アドレスを送信元アドレスとする所定の通信パケット(経路学習用データ)をブロードキャスト送信する。これにより,全ての前記ラーニングブリッジ22において,前記上り通信パケットが前記優先ルータへ伝送されるよう信号伝送経路が速やかに学習される。
このため,前記端末10は,前記優先ルータの交代を意識することなく(送信先を都度切り替えることなく),ただ,前記内部仮想アドレスを宛先に前記上り通信パケットを送ることで,その通信パケットは,前記ラーニングブリッジ22によって前記優先ルータへ伝送され,該優先ルータから前記外部ネットワーク70(インターネット)へ伝送される。
その一方で,前記上り通信パケットのルーティングを行う前記車上ルータ21を1つに制限していないので,万一,前記優先ルータの切り替えの際に,前記ラーニングブリッジ22の学習が若干遅れ,その間に前記優先ルータ以外の前記車上ルータ21に前記上り通信パケットが伝送された場合でも,その車上ルータ21が前記外部ネットワーク70と通信可能である限り漏れなくルーティングされる。従って,前記優先ルータの切り替わり時のパケット損失が最小限に抑えられる。
The wireless communication device X enables the terminal 10 in the moving
In the train radio communication system Z, when the terminal 10 is connected to the
When each of the on-
Here, it is preferable that the uplink communication packet is transmitted through a plurality of the on-
As will be described later, in the wireless communication device X, a wireless link with the best wireless link state (hereinafter referred to as a priority router) is determined from among the plurality of on-
Further, when the priority router is determined, a predetermined communication packet (route learning data) having the internal virtual address as a transmission source address is broadcast from the priority router into the
For this reason, the terminal 10 transmits the uplink communication packet to the internal virtual address as a destination without being aware of the change of the priority router (without switching the transmission destination each time), and the communication packet is , Transmitted to the priority router by the learning
On the other hand, since the number of on-
次に,前記車上ルータ21の中から前記優先ルータを選定する処理について説明する。
前記車上ルータ21は,それぞれ「初期ステータス」,「切断ステータス」,「接続ステータス」及び「優先ステータス」の4つのいずれかの状態にあり,各状態(ステータス)ごとに異なる処理を実行する。ここで,「優先ステータス」となっている前記車上ルータ21が前記優先ルータである。
以下,図3〜図6のフローチャートを用いて,前記車上ルータ21それぞれによる前記優先ルータの選定処理の手順について説明する。前記車上ルータ21は,付図示のCPU及びその周辺機器であるROM,RAM及び不揮発メモリ等を備え,前記ROMに予め格納された所定プログラムを前記CPUによって実行することにより,図3〜図6に示す処理を実行する。
Next, the process of selecting the priority router from the
The on-
Hereinafter, the procedure of the priority router selection process by each on-
(「初期ステータス」)
まず,図3のフローチャートを用いて,前記車上ルータ21の起動(電源ON)後に所定の初期化処理がなされた後の最初の遷移状態である「初期ステータス」における処理手順について説明する。以下,S11,S12…は,処理手順(ステップ)の番号を表す。
「初期ステータス」では,まず,前記車上ルータ21は,所定時間が設定された初期タイマがタイムアウトとなるまで他の車上ルータ21それぞれから状態メッセージが通知されるのを待ち(S11,S12),前記状態メッセージを受信すると(S11のY側),その状態メッセージから状態データベースを更新する(S13)。
図7は,前記状態メッセージのデータフォーマットの一例である。
前記状態メッセージには,その状態メッセージの送信元の車上ルータ21(送信元ルータ)の固有アドレスd1(ここでは,MACアドレス),送信元ルータ21のその時点でのステータスd2(後述する「切断」,「接続」,「優先」のいずれかの状態)及び送信元ルータ21のその時点でのプライオリティ値d3が含まれる。
前記プライオリティ値d3は,前記車上ルータ21それぞれについて決定され,前記外部ネットワーク70とのデータ伝送を行う優先度に関する情報であり,前記外部ネットワーク70との無線リンクの状態(通信状態)が良好な状態である,或いは良好な状態となると考えられるときほど高い値となるものである。
例えば,前記無線クライアント20の前記外部ネットワーク70との無線通信における受信電界強度を検出する手段(前記優先度決定手段の一例)を設け,その検出値を前記プライオリティ値d3とする(決定する)ことが考えられる。
("Initial status")
First, the processing procedure in the “initial status” which is the first transition state after a predetermined initialization process is performed after the on-
In the “initial status”, first, the on-
FIG. 7 shows an example of the data format of the status message.
The status message includes a unique address d1 (in this case, a MAC address) of the on-board router 21 (source router) that is the source of the status message, and a status d2 at that time of the source router 21 (“disconnect” described later) ”,“ Connected ”, or“ priority ”state) and the current priority value d3 of the
The priority value d3 is determined for each of the on-
For example, a means (an example of the priority determining means) for detecting the received electric field strength in the wireless communication of the
図8は,各車上ルータ21が不揮発性メモリに格納すること等によって保持する前記状態データベースのフィールド構成の一例である。
前記状態データベースには,前記状態メッセージに含まれる送信元ルータ21の固有アドレスd1,同ステータスd2,同プライオリティ値d3に加え,その状態メッセージを受信してからの経過時間を示すエイジング値d4が格納される。各車上ルータ21は,前記エイジング値d4が所定時間以上の経過を示す値であるときは,そのレコードデータを無効なデータとして削除する。
各車上ルータ21は「初期ステータス」においては,前記初期タイマのタイムアウト時間が経過するまでの間,他の車上ルータ21それぞれからの前記状態メッセージを収集して前記状態データベースを更新し,自らメッセージを発信することはない。
一方,各車上ルータ21は,後述するように前記外部ネットワーク70の無線リンクが確立できている「接続ステータス」及び「優先ステータス」の状態では,前記初期タイマのタイムアウト時間よりも短い時間間隔で前記状態メッセージを送信するので,この「初期ステータス」の段階で,前記外部ネットワーク70と無線リンクが確立できている他の全ての車上ルータ21についての前記固有アドレスd1,前記ステータスd2及び前記プライオリティ値d3が収集される。
FIG. 8 shows an example of the field configuration of the state database held by each on-
In the status database, in addition to the unique address d1, the status d2, and the priority value d3 of the
Each on-
On the other hand, each on-
次に,前記初期タイマがタイムアウトとなると,当該車上ルータ21に接続された前記無線クライアント20と前記無線アクセスポイント30(即ち,外部ネットワーク70)との無線リンクの状態が評価され,前記プライオリティ値d3が設定される。リンク状態が良好な状態であるほど,高いプライオリティ値が設定(決定)される。
このプライオリティ値d3は,無線リンクの受信電界強度そのものを設定することの他,プライオリティ値d3を平滑化して頻繁な変化を防止するために受信電界強度の平均値を用いることや,無線リンクの安定性も評価指標とするために受信電界強度の平均値に対して分散値をマイナス要因として反映させる(減算する等)等も考えられる。或いは,列車2の位置情報から前記無線アクセスポイント30との相対距離を求め,該相対距離が近いものほど前記プライオリティ値d3を高くするような評価を行ってもよい。列車2の位置情報は,列車2に搭載されたGPSや列車の最寄り駅からの走行距離により検出することや,線路沿いに設けた所定のセンサにより検出すること等が考えられる。
さらに,前記プライオリティ値d3の評価の結果,前記外部ネットワーク70との無線リンクを確立できる状態であるか否かを判別し(S15),無線リンクを確立できる状態(通信可能状態)であるときは「接続ステータス」へ状態遷移し,確立できない状態(通信不能状態)であるときは「切断ステータス」へ状態遷移する。
Next, when the initial timer times out, the state of the wireless link between the
As the priority value d3, in addition to setting the reception field strength of the radio link itself, an average value of the reception field strength is used to smooth the priority value d3 to prevent frequent changes, In order to use this as an evaluation index, the dispersion value may be reflected as a negative factor (subtracted) from the average value of the received electric field strength. Alternatively, the relative distance to the
Further, as a result of the evaluation of the priority value d3, it is determined whether or not a wireless link with the
(「切断ステータス」)
続いて,図4のフローチャートを用いて,前記「切断ステータス」に遷移している場合における前記車上ルータ21の処理手順について説明する。
「切断ステータス」では,前記車上ルータ21は,他の前記車上ルータ21からの前記状態メッセージの受信チェック(S21),及び前記外部ネットワーク70との無線リンクの状態評価(S22)がなされ,これが前記外部ネットワーク70との無線リンクが確立されるまで繰り返される(S23のN側)。その際,前記状態メッセージが受信された場合には,その内容に基づいて前記状態データベースが更新される(S24)。これにより,他の前記車上ルータ21の状態が収集される。
そして,前記外部ネットワーク70との無線リンクが確立されると(S23のY側),前記「接続ステータス」へ状態遷移する。
("Disconnect status")
Next, a processing procedure of the on-
In the “disconnection status”, the on-
When a wireless link with the
(「接続ステータス」)
次に,図5のフローチャートを用いて,前記「接続ステータス」に遷移している場合における前記車上ルータ21の処理手順について説明する。
「接続ステータス」では,前記車上ルータ21は,前記初期タイマの設定時間より短い所定時間が設定されたメッセージタイマがタイムアウトとなるまで,他の前記車上ルータ21からの前記状態メッセージの受信有無のチェック(S31),前記外部ネットワーク70との無線リンクの状態評価(S32)及び前記外部ネットワーク70との無線リンクの接続状態のチェック(S33)が繰り返される。その際,他の前記車上ルータ21からその前記プライオリティ値d3が設定された前記状態メッセージが受信されると(S31のY側),その状態メッセージに基づいて前記状態データベースを更新する(S35)。
また,前記メッセージタイマがタイムアウトする前に,前記外部ネットワーク70との無線リンクが切断された(リンク確立ができない状態となった)場合(S33のY側)は,前記ステータスd2を「切断ステータス」に設定し,さらにその時点の前記プライオリティ値d3(低いプライオリティ値)を設定した前記状態メッセージを全ての他の前記車上ルータ21に送信(S36)した後,前記「切断ステータス」へ状態遷移する。
("Connection status")
Next, the processing procedure of the on-
In the “connection status”, the on-
If the wireless link with the
一方,前記メッセージタイマがタイムアウトすると,前記状態データベースを参照して当該車上ルータ21の前記プライオリティ値d3と他の車上ルータ21の前記プライオリティ値d3とを比較する(S37)。
ここで,当該車上ルータ21の前記プライオリティ値d3が最も高い値(自分が一番)ではないと判別した場合は,ステータスd2を「接続ステータス」とし,その時点の自身の前記プライオリティ値d3を設定した前記状態メッセージを他の全ての前記車上ルータ21に送信(S38,前記優先度通知手段の機能の一例)した後,S31へ戻って前述した処理が繰り返される。
これに対し,当該車上ルータ21の前記プライオリティ値d3が最も高い値である(自分が一番)と判別した場合は,当該車上ルータ21が「優先ステータス」となることを宣言するため,前記ステータスd2を「優先ステータス」に設定し,その時点の前記プライオリティ値d3を通知する前記状態メッセージを他の全ての前記車上ルータに送信(発信)する(S39,前記優先度通知手段の機能の一例)とともに(優先ルータ設定通知手段の機能の一例),さらに,前記列車LAN60における仮想のアドレス(ここでは,MACアドレス)である内部仮想アドレスを送信元アドレスとする所定の経路学習用データを前記列車LAN60内にブロードキャスト送信(S39)した後,「優先ステータス」へ状態遷移する(即ち,自身を前記優先ルータに設定する)。前記経路学習用データとしては,例えば,arp要求を伴わないarp応答(gratuitous arp messageと呼ばれる)を用いることが考えられる。
これにより,全ての前記車上ラーニングブリッジ22において前記経路学習用データに基づく経路学習が行われ,以後,前記端末10から前記内部仮想アドレスを送信先アドレスとする通信パケットが送信された場合,前記車上ラーニングブリッジ22により,その通信パケットは当該車上ルータ21(前記経路学習用データを最後に送信した前記車上ルータ21)にのみ伝送される。
また,前記内部仮想アドレスを送信元とする通信パケットは,前記優先ルータしか送信しないので(前記状態メッセージの送信元は各車上ルータ21の固有アドレス(MACアドレス)である),前記車上ラーニングブリッジ22の経路学習を乱すことがない。
On the other hand, when the message timer times out, the priority value d3 of the on-
Here, when it is determined that the priority value d3 of the on-
On the other hand, when it is determined that the priority value d3 of the on-
Thereby, route learning based on the route learning data is performed in all the on-vehicle learning bridges 22, and thereafter, when a communication packet having the internal virtual address as a transmission destination address is transmitted from the terminal 10, The on-
Further, since the communication packet having the internal virtual address as the transmission source transmits only the priority router (the transmission source of the status message is a unique address (MAC address) of each on-vehicle router 21), the on-vehicle learning is performed. The route learning of the
(「優先ステータス」)
次に,図6のフローチャートを用いて,前記「優先ステータス」に遷移している場合おける前記車上ルータ21の処理手順について説明する。
「優先ステータス」では,各車上ルータ21は,前記メッセージタイマがタイムアウトとなるまで,他の前記車上ルータ21からの前記状態メッセージの受信有無のチェック(S41),前記外部ネットワーク70との無線リンクの状態評価(S42)及び前記外部ネットワーク70との無線リンクの接続状態のチェック(S43)が繰り返される。
その間に,前記状態メッセージが受信されると(S41のY側),その状態メッセージに基づいて前記状態データベースが更新される(S45)とともに,その状態メッセージの前記ステータスd2が「優先ステータス」であることと,そのプライオリティ値d4が自身の(当該車上ルータ21の)プライオリティ値d4よりも大きい(高い)こととの両条件が満たされているか否かがチェックされ(S46,S47),両条件が満たされている場合は,前記ステータスd2を「接続ステータス」とし,その時点の前記プライオリティ値d3を設定した前記状態メッセージを他の全ての前記車上ルータ21に送信(S48)した後,前記「接続ステータス」へ状態遷移する(S47のY側)。
これにより,当該車上ルータ21が「優先ステータス」である(優先ルータである)状態が解除され,前記優先ルータの交代が完了する。
前述した図5におけるS37〜S39の処理,及び図6におけるS46〜S48の処理により1つの前記優先ルータが決定される(前記優先ルータ選定手段の処理の一例)。
前記両条件を満たさない場合は,S42へ移行してそのまま処理が繰り返される。
("Priority Status")
Next, the processing procedure of the on-
In the “priority status”, each on-
Meanwhile, when the status message is received (Y side of S41), the status database is updated based on the status message (S45), and the status d2 of the status message is “priority status”. And whether the priority value d4 is larger (higher) than the own priority value d4 (of the on-vehicle router 21) is checked (S46, S47). Is satisfied, the status d2 is set to "connection status", and the status message in which the priority value d3 at that time is set is transmitted to all the other on-route routers 21 (S48), The state transitions to “connection status” (Y side of S47).
As a result, the state where the on-
One said priority router is determined by the process of S37-S39 in FIG. 5 mentioned above and the process of S46-S48 in FIG. 6 (an example of the process of the said priority router selection means).
If both conditions are not satisfied, the process proceeds to S42 and the process is repeated as it is.
一方,前記メッセージタイマがタイムアウトする前に,前記外部ネットワーク70との無線リンクが切断された場合(S43のY側)は,前記ステータスd2を「切断ステータス」に設定し,さらにその時点の前記プライオリティ値d3(低いプライオリティ値)を設定した前記状態メッセージを全ての他の前記車上ルータ21に送信(S36)した後,前記「切断ステータス」へ状態遷移する。
これにより,当該車上ルータ21が「優先ステータス」である(優先ルータである)状態が解除されるとともに,他のいずれかの車上ルータ21において,前述したS37,S39(図5)の処理が実行されることにより,前記優先ルータの切り替えがなされる。
また,S46,S47において,他の前記車上ルータ21から「優先ステータス」となった旨の前記状態メッセージを受けてから,自身の「優先ステータス」を解除(「接続ステータス」への状態遷移)するので,前記優先ルータが存在しない状態を経ずに前記優先ルータの円滑な切り替えがなされる。
一方,前記メッセージタイマがタイムアウトすると,ステータスd2を「優先ステータス」とし,その時点のプライオリティ値d3が設定された前記状態メッセージを他の全ての前記車上ルータ21に送信(S50)した後,S41へ戻って前述した処理が繰り返される。
On the other hand, if the radio link with the
As a result, the on-
In S46 and S47, after receiving the status message indicating that the “priority status” has been received from the other on-
On the other hand, when the message timer times out, the status d2 is set to "priority status", and the status message in which the priority value d3 at that time is set is transmitted to all the other on-vehicle routers 21 (S50), and then S41 The process described above is repeated after returning to step S2.
以上,図3〜図6に示した処理により,前記列車LAN60内の複数の前記車上ルータ21のうち,その無線リンクがもっとも安定していると考えられる1つの車上ルータ21が速やかに「優先ステータス」(優先ルータ)となる。
また,「優先ステータス」となった前記車上ルータ21からブロードキャスト送信される前記経路学習用データにより,前記車上ラーニングブリッジ22それぞれにおいて,前記内部仮想アドレスを宛先(送信先)とするパケットが「優先ステータス」である前記車上ルータ21(優先ルータ)へ伝送されるよう速やかに学習されるため,前記端末10は,「優先ステータス」優先ルータの交代を意識することなく,ただ,内部セグメント向けの仮想アドレスに対してパケットを送ることで,そのパケットをインターネットへと送信することができる。
ここで,ごくまれなタイミングによっては,前記車上ルータ21が,前記外部ネットワーク70と通信不能状態である,即ち,前記プライオリティ値d3が所定の下限値未満であるときに,前記社内LAN60(ネットワークセグメント)内において前記内部仮想アドレスが送信先アドレスに設定された通信パケットを受信する場合が生じ得る。この場合,前記車上ルータ21は,受信した通信パケットを他の前記車上ルータ21からの前記経路学習用データの受信後に返送する。
これにより,返送された通信パケットが学習後の前記ラーニングブリッジ22によって新たな前記優先ルータ(即ち,前記外部ネットワーク70と通信可能な前記車上ルータ21)へ確実に伝送されるので,前記優先ルータの切り替わり時における通信パケットの損失を防止することができる。
As described above, by the processing shown in FIGS. 3 to 6, among the plurality of on-
In addition, according to the route learning data broadcast from the on-
Here, depending on the rare timing, when the on-
As a result, the returned communication packet is reliably transmitted to the new priority router (that is, the
また,一般的に,前記端末10は、ネットワークを構築或いは維持するために、ネットワークセグメント(前記社内LAN60)内のルータ(前記車上ルータ21)と様々な通信を行うが、それらの多くは、一方からの要求パケットに対して、もう一方が応答パケットを返す、という形式で行われる。例えば,送信相手のIPアドレスに対する物理アドレスを取得するARPや,通信相手とのIP通信が可能であるかどうかを確認するためのICMP ping等である。
本無線通信装置Xでは,前記車上ルータ21は,前記社内LAN60内において,前記内部仮想アドレスが送信先アドレスに設定された前記要求パケット(前記所定の応答要求の一例)を受信した場合,自身が前記優先ルータに設定されている場合(「優先ステータス」の状態である場合)にのみ応答パケットを返す。
これにより,前記ラーニングブリッジ22の経路学習を乱すことがない。
In general, the terminal 10 performs various communications with a router (the on-vehicle router 21) in a network segment (the in-house LAN 60) in order to construct or maintain a network. In response to a request packet from one side, the other side returns a response packet. For example, ARP for obtaining a physical address for the IP address of the transmission partner, ICMP ping for checking whether IP communication with the communication partner is possible, or the like.
In the wireless communication device X, when the on-
Thereby, the route learning of the learning
一方,前記車上ルータ21それぞれは,前記外部ネットワーク70へルーティングを行う通信パケットの送信元アドレスには,前記外部ネットワーク70用の所定の外部仮想アドレスを設定し,前記優先ルータ(「優先ステータス」の状態にある前記車上ルータ21)は,前記外部仮想アドレスが送信先アドレスに設定された通信パケットを前記外部ネットワーク70から前記列車LAN60へルーティングする。
これにより,前記優先ルータ以外の前記車上ルータ21が通信パケットを前記外部ネットワーク70へルーティングした場合や,通信パケットが前記外部ネットワーク70へルーティングされてからその応答パケットが返信されてくるまでに前記優先ルータが切り替わっていた場合であっても,応答パケットの前記列車LAN60へのルーティングを,その時点の無線通信状態が良好な前記車上ルータ21である前記優先ルータによって行うことができる。
On the other hand, each on-
As a result, when the on-
前記実施の形態では,前記車上ルータ21が,前記列車LAN60を介して相互に前記プライオリティ値d3を授受するものであったが,前記列車LAN60以外の信号伝送手段を設けて前記車上ルータ21相互間で前記プライオリティ値d3を授受するよう構成してもよく,或いは前記車上ルータ21それぞれと接続された所定の演算手段を別途設け,該演算手段により前記プライオリティ値d3の比較を行って前記優先ルータを決定し,その旨を該当する前記車上ルータ21に通知するよう構成してもよい。
In the above embodiment, the
本発明は,移動体内の端末とその移動経路における外部ネットワークとの間の無線通信を中継する無線通信装置に利用可能である。 The present invention can be used for a wireless communication apparatus that relays wireless communication between a terminal in a moving body and an external network on the movement path.
1…線路
2…列車
10…端末
20…無線クライアント(無線伝送手段)
21…車上ルータ(ルータ)
22…車上ラーニングブリッジ(ラーニングブリッジ)
30…無線アクセスポイント
60…列車LAN(ネットワークセグメント)
70…外部ネットワーク
S1,S2,,,…処理手順(ステップ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
21 ... On-vehicle router (router)
22: On-vehicle learning bridge (learning bridge)
30 ...
70 ... External network S1, S2, ... Processing procedure (step)
Claims (12)
前記外部ネットワークとの間で無線信号の伝送を行う複数の無線伝送手段と,
前記無線伝送手段ごとに設けられ前記外部ネットワークと前記ネットワークセグメントとの間における前記通信データのルーティングを行う複数のルータと,
前記ルータ相互間及び前記ルータと前記端末との間で前記通信データの伝送を中継するとともに前記通信データに設定された送信元アドレスに基づいて前記通信データの伝送経路を学習し,該学習の結果に応じて前記通信データの伝送経路を変更する1又は複数のラーニングブリッジと,を具備し,
複数の前記無線伝送手段が,そのいずれかが前記移動体の移動経路に沿って配置された前記外部ネットワーク側の複数の無線通信手段のいずれかの通信可能範囲内に存在することになるよう前記移動体の移動方向に間隔を隔てて配置され,
前記ルータそれぞれが,前記ネットワークセグメント用の所定の内部仮想アドレスが送信先アドレスとして設定された前記通信データについて前記外部ネットワークへのルーティングを行うことを特徴とする無線通信装置。 Provided in a network segment formed in a predetermined mobile body, and relays wireless transmission of communication data between one or more terminals in the network segment and an external network formed along the movement path of the mobile body Wireless communication device
A plurality of wireless transmission means for transmitting wireless signals to and from the external network;
A plurality of routers provided for each of the wireless transmission means for routing the communication data between the external network and the network segment;
The transmission of the communication data is relayed between the routers and between the router and the terminal and the transmission path of the communication data is learned based on the source address set in the communication data, and the learning result One or a plurality of learning bridges that change the transmission path of the communication data according to
The plurality of wireless transmission means are present in a communicable range of any one of the plurality of wireless communication means on the external network side arranged along the movement path of the mobile body. Arranged in the moving direction of the moving object at intervals,
Each of the routers performs routing to the external network for the communication data in which a predetermined internal virtual address for the network segment is set as a transmission destination address.
前記優先度に基づいて前記ルータの1つを選んで前記優先ルータに設定する優先ルータ選定手段と,を具備してなる請求項2に記載の無線通信装置。 Priority determination means for determining the priority of data transmission with the external network for each of the routers;
The wireless communication apparatus according to claim 2, further comprising priority router selection means for selecting one of the routers based on the priority and setting the selected router as the priority router.
前記ルータそれぞれから該ルータの前記優先度を他の前記ルータに通知する優先度通知手段と,
前記ルータそれぞれにおいて該ルータに対応する前記優先度を他の前記ルータから通知された前記優先度と比較して所定要件を満たす場合に自身を前記優先ルータに設定する優先ルータ設定手段と,
前記優先ルータ設定手段により自身を前記優先ルータに設定した前記ルータから前記優先ルータに設定した旨を他の前記ルータに通知する優先ルータ設定通知手段と,
既に前記優先ルータに設定されている前記ルータが他の前記ルータから前記優先ルータ設定通知手段による通知を受けた場合に自身の前記優先ルータの設定を解除する優先ルータ解除手段と,
を具備してなる請求項3に記載の無線通信装置。 The priority router selection means is
Priority notification means for notifying each of the routers of the priority of the router to the other routers;
In each of the routers, priority router setting means for setting itself as the priority router when the priority corresponding to the router is compared with the priority notified from the other routers and satisfies a predetermined requirement;
Priority router setting notification means for notifying other routers that the priority router has been set as the priority router from the router that has set itself as the priority router by the priority router setting means;
Priority router cancellation means for canceling the setting of the priority router when the router already set as the priority router receives notification from the priority router setting notification means from another router;
The wireless communication device according to claim 3, comprising:
いる場合にのみ応答してなる請求項2〜6のいずれかに記載の無線通信装置。 3. The router, when receiving a predetermined response request in which the internal virtual address is set as a destination address in the network segment, responds only when the router is set as the priority router. The radio | wireless communication apparatus in any one of -6.
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