JP4425770B2 - 移動体通信システム、移動体、およびモバイルルータ - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信に関するものであり、特に、反射によるマルチパスの発生しやすいトンネル内や地下鉄などでの移動体通信システムに関するものである。

従来から、鉄道や地下鉄、自動車などの高速移動体通信システムにおいて、トンネル内で通信を可能にするための種々の技術が考えられている。たとえば、特許文献１（第１の従来技術）には、一定の起動を運行する移動体通信において、トンネル内などの電波の届かない状態では、基地局に設けたバッファに一時的に記憶したデータを用いて通信を継続する移動通信システムに関する技術が開示されている。

また、特許文献２（第２の従来技術）には、トンネル内に基地局からの信号を分配する複数の子局を配置することで、トンネル内でも通信を可能とする移動通信システムに関する技術が開示されている。

さらに、特許文献３（第３の従来技術）には、トンネルの両端にトンネル内部に延びるサービスエリアを確保するような基地局を配置することで、トンネル内でも通信を可能とする移動通信システムに関する技術が開示されている。

特開２００１−４５５５８号公報 特開２００２−１５２１１８号公報 特許第３４７９８３２号公報

しかしながら、上記第１の従来技術では、バッファに一時的に記憶したデータを用いて通信を行なうようにしているので、ＶｏＩＰ（Voice Over Internet Protocol）のようにリアルタイム通信を行なうことができないという問題があった。

また、上記第１の従来技術は、セルラー方式を用いている。セルラー方式の基地局は、無線ＬＡＮのアクセスポイントと比較して大きな装置であるため、バッファを設けることが可能である。しかしながら、セルラー方式の基地局は、無線ＬＡＮのアクセスポイントと比較して基地局の設置を含めて装置コストが高いため、トンネル内部に基地局を設置するとシステム全体のコストが高くなってしまうという問題があった。

ここで、セルラー方式の基地局よりも簡易的な装置である無線ＬＡＮシステムのアクセスポイント（ＡＰ：Access Point）を線路沿いに等間隔で配置し、モバイルＩＰ（Mobile Internet Protocol）などの移動体管理機構を用いてＩＰ通信を継続することを考える。無線ＬＡＮシステムのアクセスポイントは、セルラー方式の基地局よりも簡易的な装置であるため、トンネル内部に基地局を複数設置しても、セルラー方式と比較してシステム全体のコストを抑えることができる。しかしながら、無線ＬＡＮシステムでは、上記第２の従来技術のように、一つのアクセスポイントの信号を分配することはできない。

また、上記第３の従来技術のように、トンネルの両端にトンネル内部に延びるサービスエリアを確保するようなアクセスポイントを設けることも考えられる。しかしながら、たとえば、地下鉄のように、常にトンネル内部を移動する場合には、上記第３の従来技術も有効ではない。

このように、上記第１〜第３の従来技術を用いても、列車に無線ＬＡＮシステムを導入したインターネットを使用した移動体ＩＰ通信を実現することは難しい。すなわち、上記第１〜第３の従来技術では、無線ＬＡＮシステムによる移動体ＩＰ通信を実現するために、無線の反射によるマルチパスが発生するトンネル内において、データの転送レートの低下・リンク断などの通信品質を保つことはできないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、トンネルや地下鉄など、反射によるマルチパスが発生しやすい環境において、無線ＬＡＮシステムによる移動体ＩＰ通信を実現することができる移動体通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、予め定められた移動経路を移動する移動体が、前記移動経路に配置された複数のアクセスポイントと無線リンクを確立してネットワークに接続し、前記移動体内部に配置されたユーザ端末と前記ネットワークに接続されている通信相手とが、前記移動体が確立した無線リンクを用いて相互通信を行なう移動体通信システムにおいて、前記移動体は、アンテナと、このアンテナを用いて接続可能なアクセスポイントを検索し、検索したアクセスポイントとの無線リンクを確立する複数の無線インタフェース部と、前記アクセスポイントと無線リンクを確立した無線インタフェース部を選択して、通信に用いる無線インタフェース部を切り替えるアンテナ制御部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、各無線インタフェース部が、それぞれ独立して予め定められた移動経路に配置されている複数のアクセスポイントの中から接続可能なアクセスポイントを検索して無線リンクを確立し、アンテナ制御部が、無線インタフェース部によって確立された無線リンクの中から通信に使用する無線リンクを選択するようにしているので、トンネルや地下鉄など、反射によるマルチパスの発生しやすい環境において無線ＬＡＮによる移動体通信システムを実現することができる。

以下に、本発明にかかる移動体通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１〜図３を用いてこの発明の実施の形態１を説明する。図１は、この発明にかかる実施の形態１の移動体通信システムの構成の一例を示す概略図である。図１に示した移動体通信システムは、通信相手となる固定端末１と、高速移動体７内のユーザ端末９の位置などを管理するホームエージェント（以下、ＨＡとする）４と、複数（この場合は２台）のモバイルＩＰ通信のモバイルルータの機能を有するルータ３−１，３−２とがインターネットなどのネットワーク２によって接続されている。

ルータ３−１は、通信エリア６−１を通信可能エリアとするアクセスポイント（以下、ＡＰとする）５−１と、通信エリア６−２を通信可能エリアとするＡＰ５−２とを収容している。ルータ３−２は、通信エリア６−３を通信可能エリアとするＡＰ５−３を収容している。なお、ルータ３−１，３−２が収容するＡＰ５−１〜５−３の台数は、これに限るものではない。

高速移動体７は、複数（この場合は３本）のアンテナ７１−１〜７１−３を備えており、高速移動体７内のユーザ端末９は、アンテナ７１−１〜７１−３、ＡＰ５−１〜５−３、ルータ３−１，３−２を介してネットワーク２に接続し、固定端末１と相互通信を行なう。相互通信は、ＶｏＩＰなどのリアルタイム性が要求されるリアルタイム通信であっても、ファイル転送などのリアルタイム性が要求されることのない非リアルタイム通信であってもかまわない。なお、ユーザ端末９の通信相手を固定端末１としたが、これに限るものではなく、通信相手も移動端末であってもかまわない。

また、図１においては、高速移動体７の先頭が位置Ｘ１から位置Ｘ２の方向に移動した際に、通信エリア６−１〜６−３にアンテナ７１−１〜７１−３が位置するように配置されているが、これに限るものではなく、列車の車両毎に１本のアンテナを備えても、複数のアンテナを備えてもよい。もちろん、車両ごとではなく、複数車両に１本であってもかまわない。すなわち、アンテナの配置は、無線ＬＡＮのＡＰ５−１〜５−３の配置を考慮して、トンネル内や地下鉄のようなマルチパスの発生しやすい場合などで、無線ＬＡＮのＡＰ５−１〜５−３の出力を抑え通信エリア６−１〜６−３を狭くした環境においても、必ずアンテナ７１−１〜７１−３のいずれか１つが通信エリア６−１〜６−３に位置するように配置すればよい。

図２は、図１に示した高速移動体７の構成を示すブロック図である。図２では、この発明に関わる構成部分のみを示している。高速移動体７は、アンテナ７１−１〜７１−３と、アンテナ７１−１〜７１−３に対応して送受信処理を行う無線ＬＡＮインタフェース部（以下、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部とする）７２−１〜７２−３と、アンテナ７１−１〜７１−３の中で通信に使用するアンテナを選択するとともに、アンテナ７１−１〜７１−３を制御するアンテナ制御部７３と、アンテナ７１−１〜７１−３を用いてユーザ端末９が通信するためのインタフェース機能を有するユーザ端末インタフェース部（以下、ユーザ端末Ｉ／Ｆ部とする）７４とを備えている。なお、アンテナ７１−１および無線ＬＡＮインタフェース部７２−１、アンテナ７１−２および無線ＬＡＮインタフェース部７２−２、アンテナ７１−３および無線ＬＡＮインタフェース部７２−３が、それぞれ特許請求の範囲でいうところの無線インタフェース部である。

つぎに、図３のシーケンス図を参照して、この発明にかかる移動体通信システムの動作を説明する。無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１〜７２−３は、アンテナ７１−１〜７１〜３を介してＡＰ５−１〜５−３を検索する。ＡＰ５−１〜５−３は、使用するチャネル、周波数、ＥＳＳＩＤ（識別子）などの無線リンク確立に必要な情報を周期的に送信している。無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１〜７２−３は、アンテナ７１−１〜７１−３を介してＡＰ５−１〜５−３が送信する情報を受信したか否かによって、接続可能なＡＰ５−１〜５−３を検索する。

ここで、高速移動体７の先頭が、先の図１に示した位置Ｘ１に位置したとする。高速移動体７の先頭が位置Ｘ１に移動すると、ＡＰ５−１の通信可能エリアである通信エリア６−１にアンテナ７１−１がはいり、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１はアンテナ７１−１によってＡＰ５−１を検出する。無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１は、アンテナ７１−１によってＡＰ５−１を検出したことをアンテナ制御部７３に通知するとともに、アンテナ７１−１を介してＡＰ５−１と無線リンクを確立する。

高速移動体７の先頭が位置Ｘ１に位置するとき、アンテナ７１−１のみが通信エリア６−１内に位置し、アンテナ７１−２，７１−３は、通信エリア６−１の外に位置する。したがって、アンテナ７１−１に対応する無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１のみがＡＰ５−１を検出して無線リンクを確立し、アンテナ制御部７３にＡＰ５−１を検出したことを通知する。

無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１からＡＰ５−１を検出した通知を受けると、アンテナ制御部７３は、アンテナ７１−１を選択して無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１が確立した無線リンクをネットワーク２に接続するインタフェースに決定する。これにより、ユーザ端末９から送信されたユーザデータは、ユーザ端末Ｉ／Ｆ部７４、アンテナ制御部７３、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１、およびアンテナ７１−１を介してＡＰ５−１に送信され、ルータ３−１によってネットワーク２を介して固定端末１に転送される。また、固定端末１からのユーザデータは、ネットワーク２を介してルータ３−１に転送され、ルータ３−１からＡＰ５−１、アンテナ７１−１、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１、アンテナ制御部７３、およびユーザ端末Ｉ／Ｆ部７４を介してユーザ端末９に送信され、ユーザ端末９と固定端末１とがユーザデータの送受信を行なう。ユーザデータの送受信は、一般的なモバイルＩＰを用いる。

無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−２，７２−３は、アンテナ７１−２，７１−３を介してＡＰ５−１〜５−３を検索している。高速移動体７の先頭が位置Ｘ１から位置Ｘ２の方向に移動しているので、アンテナ７１−１に続いて、アンテナ７１−２がＡＰ５−１の通信エリア６−１にはいり、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−２は、アンテナ７１−２によってＡＰ５−１を検出する。

無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−２は、アンテナ７１−２によってＡＰ５−１を検出したことをアンテナ制御部７３に通知するとともに、アンテナ７１−２を介してＡＰ５−１と無線リンクを確立する。

アンテナ制御部７３は、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−２がアンテナ７１−２を介してＡＰ５−１と無線リンクを確立したことを確認した後にアンテナ７１−２を選択する。すなわち、アンテナ制御部７３は、ネットワーク２に接続する無線リンクを、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１が確立した無線リンクから無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−２が確立した無線リンクに切替える。これにより、ユーザ端末９は、ユーザ端末Ｉ／Ｆ部７４、アンテナ制御部７３、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−２、およびアンテナ７１−２を介してＡＰ５−１に接続され、固定端末１とユーザデータの送受信を行なう。

高速移動体７の先頭が位置Ｘ１から位置Ｘ２の方向に移動しているので、アンテナ７１−２に続いて、アンテナ７１−３がＡＰ５−１の通信エリア６−１にはいり、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−３は、アンテナ７１−３によってＡＰ５−１を検出する。

無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−３は、アンテナ７１−３によってＡＰ５−１を検出したことをアンテナ制御部７３に通知するとともに、アンテナ７１−３を介してＡＰ５−１と無線リンクを確立する。

アンテナ制御部７３は、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−３がアンテナ７１−３を介してＡＰ５−１と無線リンクを確立したことを確認した後にアンテナ７１−３を選択する。すなわち、アンテナ制御部７３は、ネットワーク２に接続する無線リンクを、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−２が確立した無線リンクから無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−３が確立した無線リンクに切替える。これにより、ユーザ端末９は、ユーザ端末Ｉ／Ｆ部７４、アンテナ制御部７３、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−３、およびアンテナ７１−３を介してＡＰ５−１に接続され、固定端末１とユーザデータの送受信を行なう。

一方、高速移動体７の先頭が位置Ｘ２に近づくと、アンテナ７１−１がＡＰ５−１の通信エリア６−１の外に位置するようになり、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１は、アンテナ７１−１を介して確立したＡＰ５−１との無線リンクを切断して、接続可能なＡＰ５−２，５−３の検索を開始する。

高速移動体７がさらに位置Ｘ２方向に移動すると、アンテナ７１−１がＡＰ５−２の通信エリア６−２に入り、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１は、アンテナ７１−１によってＡＰ５−２を検出する。

無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−２は、アンテナ７１−１によってＡＰ５−２を検出したことをアンテナ制御部７３に通知するとともに、アンテナ７１−１を介してＡＰ５−２と無線リンクを確立する。

アンテナ制御部７３は、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１がアンテナ７１−１を介してＡＰ５−２と無線リンクを確立したことを確認した後にアンテナ７１−１を選択する。すなわち、アンテナ制御部７３は、ネットワーク２に接続する無線リンクを、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−３が確立した無線リンクから無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１が確立した無線リンクに切替える。

アンテナ制御部７３は、現在通信に使用（選択）しているアンテナ７１−１〜７１−３と、接続しているＡＰ５−１〜５−３を認識している。この場合は、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−３に対応するアンテナ７１−３を使用してＡＰ５−１に接続していることを認識している。無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１は、ＡＰ５−２と無線リンクを確立している。したがって、アンテナ制御部７３は、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１に対応するアンテナ７１−１を選択すると、現在通信に使用しているＡＰ５−１からＡＰ５−２にアクセスポイントが変更されることを認識することができる。アンテナ制御部７３は、アンテナ７１−１を選択する場合、ＨＡ４にモバイルＩＰなどの位置登録を行なった後に、アンテナ７１−１を選択してＡＰ５−２に対してユーザデータの転送を開始する。このとき、アンテナ制御部７３は、アンテナ７１−１とアンテナ７１−３とを選択し、アンテナ７１−１を介してＡＰ５−２にユーザデータを送信するとともに、アンテナ７１−３を介してＡＰ５−１にもユーザデータを送信して通信を継続するようにしてもよい。これにより、ユーザ端末９は、ユーザ端末Ｉ／Ｆ部７４、アンテナ制御部７３、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１、およびアンテナ７１−１を介してＡＰ５−２に接続され、固定端末１とユーザデータの送受信を行なう。

このように無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１〜７２−３は、アンテナ７１−１〜７１−３を用いてＡＰ５−１〜５−３を検索して無線リンクを確立し、アンテナ制御部７３は、無線リンクを確立した無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１〜７２−３に対応するアンテナ７１−１〜７１−３を選択する動作を繰り返して、ＡＰ５−１〜５−３を介して高速移動体７内のユーザ端末９と通信相手となる固定端末１との通信を実現する。

以上説明したように、この実施の形態１では、予め定められた移動経路として、高速移動体７の移動方向に対して水平に無線ＬＡＮのＡＰ５−１〜５−３を配置しておく。高速移動体７は複数のアンテナ７１−１〜７１−３を備え、アンテナ７１−１〜７１−３に対応した無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１〜７２−３がそれぞれ独立して無線ＬＡＮシステムのＡＰ５−１〜５−３を検索して、無線リンクを確立し、アンテナ制御部７３が、確立した無線リンクを用いて高速移動体７内のユーザ端末９をネットワーク２に接続するようにしているため、トンネル内や地下鉄のようなマルチパスの発生しやすい場合にＡＰ５−１〜５−３の出力を抑えて通信エリア６−１〜６−３を狭くしても、移動方向の先頭に位置するアンテナ７１−１が無線リンクを確立したＡＰ５−１に対して順次アンテナ７１−２，７１−３が無線リンクを確立して通信を継続することができ、転送レートの低下・リンク断など通信品質を保つことができる。すなわち、トンネルや地下鉄など、反射によるマルチパスの発生しやすい環境において無線ＬＡＮによる移動体通信システムを実現することができる。

また、アンテナ７１−１〜７１−３が通信エリア６−１〜６−３に跨る場合、たとえば、アンテナ７１−１が通信エリア６−２内に位置し、アンテナ７１−２、７１−３が通信エリア６−１内に位置する場合でも、アンテナ制御部７３が、高速移動体７の先頭に位置するアンテナ７１−１から後方に位置するアンテナ７１−３まで、順番にアンテナ７１−１〜７１−３を選択するようにしているため、高速移動体７の先頭に位置するアンテナ７１−１を用いて無線リンクを確立したＡＰ５−１との接続を、高速移動体７の後方に位置するアンテナ７１−３がＡＰ５−１の通信エリア６−１から外れるまで継続することができ、トンネルや地下鉄など、反射によるマルチパスの発生しやすい環境において無線ＬＡＮによる移動体通信システムを実現することができる。

なお、この実施の形態１では、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１〜７２−３からＡＰ５−１〜５−３を検出した通知を受けると、アンテナ制御部７３は、通知を受けた無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１〜７２−３に対応したアンテナ７１−１〜７１−３を選択して、ネットワーク２に接続する無線リンクを切り替えるようにしたが、無線リンクの切り替えはこれに限るものではない。たとえば、アンテナ７１−２がＡＰ５−１の通信エリア６−１に入り無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−２がＡＰ５−１と無線リンクを確立した時にアンテナ７１−２が通信エリア６−１内にあれば、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１もＡＰ５−１との無線リンクも確立されている。このように、複数のアンテナ（この場合は、アンテナ７１−１とアンテナ７１−２）が同一の通信エリア（この場合、通信エリア６−１）内に位置して、同一のＡＰ（この場合は、ＡＰ５−１）とリンクを確立している場合、先にリンクを確立したアンテナ７１−１が通信エリア６−１の外に出るまで、アンテナ制御部７３は、アンテナ７１−１を選択して通信を継続するようにしてもよい。この場合、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１〜７２−３は、無線リンクを確立するとともに、たとえば、受信電力対雑音電力比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）などによって無線リンクの通信品質をアンテナ制御部７３に通知し、アンテナ制御部７３は、通信品質のよいアンテナ７１−１〜７１−３を選択するようにすればよい。

また、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１がアンテナ７１−１を用いてＡＰ５−１〜５−３を検索したことをアンテナ制御部７３に通知する際に、無線リンクの確立に必要な情報、たとえば、使用するチャネルや周波数、ＥＳＳＩＤなどのリンク確立情報を通知するようにしてもよい。高速移動体７は先の図１においては、位置Ｘ１から位置Ｘ２の方向へ移動しているので、先頭のアンテナ７１−１から順に後方に配置されているアンテナ７１−２、アンテナ７１−３の順に、アンテナ７１−１が無線リンクを確立したＡＰ５−１の通信エリア６−１内に入ってＡＰ５−１と無線リンクを確立する。このとき、アンテナ制御部７３が、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１から通知されたリンク確立情報を、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１が用いるアンテナ７１−１より後方に配置されているアンテナ７１−２，７１−３を使用して無線リンクを確立する無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−２，７２−３に通知しておき、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−２，７２−３は通知されたリンク確立情報を用いて無線リンクを確立する。これにより、先頭のアンテナ７１−１を用いて無線リンクを確立した後は、後方のアンテナ７１−２，７１−３を用いたＡＰ５−１の検索、および無線リンクの確立の時間を短縮することができる。

実施の形態２．
図４を用いてこの発明にかかる実施の形態２を説明する。図４は、この発明にかかる実施の形態２の移動体通信システムの構成の一例を示す概略図である。図４に示した移動体通信システムは、先の図１に示した実施の形態１の移動体通信システムのネットワーク２内に高速移動体７の通過する経路上に配置されたＡＰ５−２，５−３を制御するエッジルータ１０が追加されている。図１に示した実施の形態１の移動体通信システムと同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

つぎに、この発明にかかる実施の形態２の移動体通信システムの動作を説明する。なお、高速移動体７がアンテナ７１−１〜７１−３を用いてＡＰ５−１〜５−３を検索して無線リンクを確立する動作は、実施の形態１と同様の動作であるのでここではその説明を省略し、エッジルータ１０に関わる動作のみを説明する。

高速移動体７は、通信エリア６−１から通信エリア６−３の方向に移動しており、高速移動体７に配置されているアンテナ７１−１がＡＰ５−３の通信エリア６−３に位置しており、アンテナ７１−２，７２−３がＡＰ５−２の通信エリア６−２に位置しており、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１はアンテナ７１−１を介してＡＰ５−３と無線リンクを確立し、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−２，７２−３はアンテナ７１−２，７１−３を介してＡＰ５−２と無線リンクを確立している。すなわち、高速移動体７は、通信エリア６−２と通信エリア６−３とに跨って位置しており、ＡＰ５−２またはＡＰ５−３を用いてユーザ端末９と固定端末１とが通信可能となっている。

ＡＰ５−２を用いる場合には、ユーザ端末９は、アンテナ７１−２またはアンテナ７１−３を介してＡＰ５−２に接続し、ルータ３−１およびエッジルータ１０を介して固定端末１にユーザデータの送信し、ＡＰ５−３を用いる場合には、アンテナ７１−１を介してＡＰ５−３に接続し、ルータ３−２およびエッジルータ１０を介して固定端末１にユーザデータを送信する。

一方、固定端末１から送信されたユーザデータを受けると、エッジルータ１０は、ＡＰ５−２とＡＰ５−３とを用いてルーティングを行う。具体的には、エッジルータ１０は自装置が制御するＡＰ５−２とＡＰ５−３とに固定端末１からユーザ端末９宛のユーザデータを転送する静的設定にしたがって、ＡＰ５−２とＡＰ５−３とにユーザデータを転送する。

または、図示していない高速移動体７の運行状況を管理する管理サーバから高速移動体７の位置情報に基づいて現在高速移動体７が通信エリア６−１〜通信エリア６−３のどの位置に位置しているかを判定して、ＡＰ５−２とＡＰ５−３とにユーザデータを転送する。すなわち、動的な設定によってユーザデータを転送する。

または、モバイルＩＰによる通信ではＨＡ４に登録されているユーザ端末９の位置登録にしたがってＡＰ５−２とＡＰ５−３とにユーザデータを転送する。この場合、ＨＡ４にエッジルータ１０の機能を実装して、ＨＡ４からＡＰ５−２とＡＰ５−３とにバイキャストしてもよい。

このように、この実施の形態２では、ネットワーク２にＡＰ５−２、５−３を配下として管理するエッジルータ１０を備え、高速移動体７の無線ＬＡＮインタフェース部７２−１〜７２−３が、それぞれ対応するアンテナ７１−１〜７１−３を用いて無線リンクを確立しているＡＰ５−１〜５−３が異なる場合、エッジルータ１０が配下のＡＰ５−２とＡＰ５−３とにユーザ端末９宛てのユーザデータを転送するようにしているので、トンネル内や地下鉄のようなマルチパスの発生しやすい場合にＡＰ５−１〜５−３の出力を抑えて通信エリア６−１〜６−３を狭くしても、転送レートの低下・リンク断など通信品質を保つことができる。

なお、この実施の形態２では、エッジルータ１０がＡＰ５−２とＡＰ５−３と制御する場合を例に挙げて説明したが、これに限るものではない。エッジルータ１０を階層的に配置してもよく、たとえば、ルータ３−１がエッジルータ１０の機能を備えて、ＡＰ５−１とＡＰ５−２とを制御するようにしてもかまわない。

実施の形態３．
図５〜図８を用いてこの発明にかかる実施の形態３を説明する。図５は、この発明にかかる実施の形態３の移動体通信システムの構成の一例を示す概略図である。図５に示した移動体通信システムは、先の図１に示した実施の形態１の移動体通信システムの高速移動体７の代わりに、モバイルルータ７５を備える高速移動体７ａを備えている。図１に示した実施の形態１の移動体通信システムと同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図６は、図５に示した高速移動体７ａの構成を示すブロック図である。図６に示した高速移動体７ａは、先の図２に示した実施の形態１の高速移動体７のユーザ端末Ｉ／Ｆ部７４の代わりにモバイルルータインタフェース部（以下、モバイルルータＩ／Ｆ部とする）７６を備え、モバイルルータ７５が追加されている。図２に示した実施の形態１の高速移動体７と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

モバイルルータＩ／Ｆ部７６は、モバイルルータ７５とのインタフェース機能を備えている。モバイルルータ７５は、一般的なモバイルルータの機能に加え、アンテナ制御部７３からアンテナ７１−１〜７１−３を用いて無線リンクを確立している（接続している）ＡＰ５−１〜５−３の情報に基づいて、アンテナ７１−１〜７１−３を管理する機能を備えている。具体的には、同一ＡＰ５−１〜５−３に接続しているアンテナ７１−１〜７１−３を１つのグループとした仮想インタフェースとして動的に管理する。

つぎに、図７のシーケンス図を参照して、この発明にかかる実施の形態３の移動体通信システムの動作を説明する。高速移動体７ａは、図５に示したように、ＡＰ５−１の通信エリア６−１と、ＡＰ５−２の通信エリア６−２とに跨った位置に位置しており、アンテナ７１−１とアンテナ７１−２とが通信エリア６−２内に位置してＡＰ５−２のサブネットに接続（無線リンクを確立）し、アンテナ７１−３が通信エリア６−１内に位置してＡＰ５−１のサブネットに接続（無線リンクを確立）する。

アンテナ制御部７３は、アンテナ７１−１およびアンテナ７１−２を用いてＡＰ５−２に接続し、アンテナ７１−３を用いてＡＰ５−１に接続したことをモバイルルータ７５に通知する。また、アンテナ制御部７３は、ＨＡ４にアンテナ７１−１〜７１−３の位置登録を行なう。

モバイルルータ７５は、アンテナ制御部７３からの通知によってアンテナ７１−１〜７１−３を介した接続状況を把握する。モバイルルータ７５は、接続状況に基づいて仮想インタフェースを決定して、アンテナ７１−１〜７１−３を管理する。

ＨＡ４は、位置登録によってアンテナ７１−１〜７１−３を介した接続状況を把握する。ＨＡ４は、位置登録に基づいて仮想インタフェースを決定して、アンテナ７１−１〜７１−３を管理する。この場合、モバイルルータ７５およびＨＡ４は、ＡＰ５−１に接続しているアンテナ７１−３を１つの仮想インタフェース８−２に決定し、ＡＰ５−２に接続しているアンテナ７１−１とアンテナ７１−２とを１つの仮想インタフェース８−１に決定して、アンテナ７１−１〜７１−３を管理する。

ユーザ端末９から送信される固定端末１宛のユーザデータを送信する場合、すなわち、ネットワーク２にユーザデータを送信する場合、モバイルルータ７５は、ＩＰレイヤでは仮想インタフェース８−１または仮想インタフェース８−２を選択して送信処理を実行する。具体的には、モバイルルータ７５は、仮想インタフェース８−１，８−２が収容している無線リンクの数から仮想インタフェース８−１，８−２ごとのデータ伝送処理性能を求め、データ転送処理性能に基づいて仮想インタフェース８−１，８−２を選択する。下位レイヤでは、仮想インタフェース８−１，８−２に含まれる無線リンクの一つまたは複数に対してデータの送信を行う。

下位レイヤにおいて仮想インタフェース８−１，８−２に含まれる無線リンクを選択する場合、モバイルルータ７５は、送信パケット（ユーザデータ）の送信元アドレス、送信先アドレス、優先度、パケット長、上位プロトコルなどに基づいて選択する。モバイルルータ７５は、自装置に静的に設定されたＱｏＳ制御情報に基づいて仮想インタフェースと無線リンクを選択する。ＱｏＳ制御情報には、ＩＰレイヤと下位レイヤとでそれぞれ仮想インタフェースと無線リンクの選択に必要な情報（たとえば、送信元アドレスに対応づけられた使用する仮想インタフェースの情報）が含まれており、予めモバイルルータ７５に設定されているものとする。

高速移動体７ａが移動して、図８に示すように、ＡＰ５−２の通信エリア６−２と、ＡＰ５−３の通信エリア６−３とに跨った位置に位置すると、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１はアンテナ７１−１を介してＡＰ５−３のサブネットに接続（無線リンクを確立）し、無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−３はアンテナ７１−３を介してＡＰ５−２のサブネットに接続（無線リンクを確立）する。アンテナ７１−２はＡＰ５−２の通信エリア６−２に位置しているので、無線リンクの変更はない。

アンテナ制御部７３は、アンテナ７１−１を用いてＡＰ５−３に接続し、アンテナ７１−２およびアンテナ７１−３を介してＡＰ５−２に接続したことをモバイルルータ７５に通知するとともに、ＨＡ４にアンテナ７１−１〜アンテナ７１−３の位置登録を行なう。

モバイルルータ７５は、アンテナ制御部７３からの通知によってアンテナ７１−１〜７１−３を介した接続状況を把握する。モバイルルータ７５は、接続状況に基づいて仮想インタフェースを決定して、アンテナ７１−１〜７１−３を管理する。

ＨＡ４は、位置登録によってアンテナ７１−１〜７１−３を介した接続状況を把握する。ＨＡ４は、位置登録に基づいて仮想インタフェースを決定して、アンテナ７１−１〜７１−３を管理する。この場合、モバイルルータ７５およびＨＡ４は、ＡＰ５−３に接続しているアンテナ７１−１を１つの仮想インタフェース８−３に決定し、ＡＰ５−２に接続しているアンテナ７１−２とアンテナ７１−３とを１つの仮想インタフェース８−４に決定して、アンテナ７１−１〜７１−３を管理する。すなわち、モバイルルータ７５およびＨＡ４は、アンテナ制御部７３からの通知または位置登録に基づいて、新たな接続状況を把握して仮想インタフェースと無線リンクの選択条件とを更新して、ユーザデータの転送を行なう。

このように、この実施の形態３では、モバイルルータが、ＡＰ５−１〜５−３と無線リンクを確立している無線ＬＡＮインタフェース部７２−１〜７２−３に対応するアンテナ７１−１〜７１−３の中で、同一のＡＰ５−１〜５−３と無線リンクを確立しているアンテナ７１−１〜７１−３を１つのグループとした仮想インタフェースとして管理し、ユーザ端末９からのＱｏＳ制御情報、および仮想インタフェース毎のデータ転送処理性能に基づいて、使用するアンテナ７１−１〜７１−３を選択してユーザデータを振り分けるようにしているので、ユーザデータの負荷分散を行なうことができ、トンネル内や地下鉄のようなマルチパスの発生しやすい場合にＡＰ５−１〜５−３の出力を抑えて通信エリア６−１〜６−３を狭くしても、通信品質の低下を防止してリアルタイム性が要求されるデータの転送を行なうことができる。

なお、この実施の形態３では、モバイルルータ７５インタフェースを備えるようにしたが、モバイルルータ７５に無線ＬＡＮＩ／Ｆ部７２−１〜７２−３、アンテナ制御部７３を備えて、モバイルルータ７５が高速移動体７ａの通信インタフェースをすべて制御するようにしてもかまわない。

また、この実施の形態３では、アンテナ制御部７３がアンテナ７１−１〜７１−３を用いて接続しているＡＰ５−１〜５−３を通知し、この通知によってモバイルルータ７５が仮想インタフェースを決定するようにしたが、ルータ３−１，３−２から受信するＲｏｕｔｅｒ Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔによって仮想インタフェースを決定するようにしてもよい。

また、この実施の形態３では、モバイルルータ７５が、同一のＡＰ５−１〜５−３と無線リンクを確立するために用いられているアンテナ７１−１〜７１−３を１つのグループとした仮想インタフェースとして管理するようにしたが、アンテナ７１−１〜７１−３を用いて確立された各無線リンクを、ＩＰレイヤにおいて管理するようにしてもよい。すなわち、モバイルルータ７５が、各無線リンクをＩＰレイヤによってネットワーク２に接続するインタフェースとして管理してもよい。この場合も、仮想インタフェース内でアンテナ７１−１〜７１−３を選択したときと同様に、アンテナ７１−１〜７１−３を介したＡＰ５−１〜５−３への接続状況、およびユーザ端末９からのＱｏＳ制御情報に基づいてインタフェース内の無線リンクを選択すればよい。

以上のように、本発明にかかる移動体通信システムは、トンネル内や地下鉄などのマルチパスの発生しやすい場所における無線ＬＡＮ通信に有用であり、特に、リアルタイム性が要求されるデータ通信に適している。

この発明にかかる実施の形態１の移動体通信システムの構成を示す概略図である。 図１に示した高速移動体の構成を示すブロック図である。 この発明にかかる実施の形態１の移動体通信システムの動作を説明するためのシーケンス図である。 この発明にかかる実施の形態２の移動体通信システムの構成の一例を示す概略図である。 この発明にかかる実施の形態３の移動体通信システムの構成の一例を示す概略図である。 図５に示した高速移動体の構成を示すブロック図である。 この発明にかかる実施の形態３の移動体通信システムの動作を説明するためのシーケンス図である。 この発明にかかる実施の形態３の移動体通信システムの動作を説明するための図である。

符号の説明

１ 固定端末
２ ネットワーク
３−１，３−２ ルータ
４ ホームエージェント
５−１，５−２，５−３ アクセスポイント
６−１，６−２，６−３ 通信エリア
７，７ａ 高速移動体
９ ユーザ端末
１０ エッジルータ
７１−１，７１−２，７１−３ アンテナ
７２−１，７２−２，７２−３ 無線ＬＡＮインタフェース部
７３ アンテナ制御部
７４ ユーザ端末インタフェース部
７５ モバイルルータ
７６ モバイルルータインタフェース部

Claims (13)

1. 予め定められた移動経路を移動する移動体が、前記移動経路に配置された複数のアクセスポイントと無線リンクを確立してネットワークに接続し、前記移動体内部に配置されたユーザ端末と前記ネットワークに接続されている通信相手とが、前記移動体が確立した無線リンクを用いて相互通信を行なう移動体通信システムにおいて、
   前記移動体は、
   複数のアンテナを用いて接続可能なアクセスポイントを検索し、検索したアクセスポイントとの無線リンクを確立する複数の無線インタフェース部と、
   前記アクセスポイントと無線リンクを確立した無線インタフェース部を選択して、通信に用いる無線インタフェース部を切り替えるアンテナ制御部と、
   を備え、
   前記各無線インタフェース部は、
   前記アクセスポイントと無線リンクを確立したときに、前記アクセスポイントと無線リンクを確立するために必要なリンク確立情報を前記アンテナ制御部に通知し、
   前記アンテナ制御部は、
   通知されたリンク確立情報を該リンク確立情報を通知した無線インタフェース部が有するアンテナの後方に配置されたアンテナを有する無線インタフェース部に通知することを特徴とする移動体通信システム。
2. 前記リンク確立情報は、
   使用するチャネル情報、周波数、および識別子を含むことを特徴とする請求項１に記載の移動体通信システム。
3. 前記アンテナ制御部は、
   前記移動体の先頭に配置されているアンテナを有する無線インタフェース部から順次移動体の後方に配置されているアンテナを有する無線インタフェース部に切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の移動体通信システム。
4. 前記複数のアクセスポイントの一部またはすべてを配下とし、前記移動体の複数の無線インタフェース部が異なるアクセスポイントと無線リンクを確立している場合には、前記移動体と無線リンクを確立している配下のアクセスポイントに前記ユーザ端末宛てのユーザデータを転送するエッジルータ、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１、２または３に記載の移動体通信システム。
5. 前記移動体は、
   前記アクセスポイントと無線リンクを確立している無線インタフェース部の中で、同一のアクセスポイントと無線リンクを確立している無線インタフェースを１つのグループとした仮想インタフェースとして管理するモバイルルータ、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の移動体通信システム。
6. 前記モバイルルータは、
   前記ユーザ端末からのＱｏＳ制御情報、および前記仮想インタフェースごとのデータ転送処理性能に基づいて前記仮想インタフェースの中の無線インタフェース部を選択して、前記ユーザ端末からのユーザデータを無線インタフェース部に振り分けることを特徴とする請求項５に記載の移動体通信システム。
7. 予め定められた移動経路に配置された複数のアクセスポイントと無線リンクを確立してネットワークに接続する移動体において、
   複数のアンテナを用いて接続可能なアクセスポイントを検索し、検索したアクセスポイントとの無線リンクを確立する複数の無線インタフェース部と、
   前記アクセスポイントと無線リンクを確立した無線インタフェース部を選択して、通信に用いる無線インタフェース部を切り替えるアンテナ制御部と、
   を備え、
   前記各無線インタフェース部は、
   前記アクセスポイントと無線リンクを確立したときに、前記アクセスポイントに接続するために必要なリンク確立情報を前記アンテナ制御部に通知し、
   前記アンテナ制御部は、
   通知されたリンク確立情報を該リンク確立情報を通知した無線インタフェース部が有するアンテナの後方に配置されたアンテナを有する無線インタフェース部に通知することを特徴とする移動体。
8. 前記リンク確立情報は、
   使用するチャネル情報、周波数、および識別子を含むことを特徴とする請求項７に記載の移動体。
9. 前記アンテナ制御部は、
   前記移動体の先頭に配置されているアンテナを有する無線インタフェース部から順次移動体の後方に配置されているアンテナを有する無線インタフェース部に切り替えることを特徴とする請求項７または８に記載の移動体。
10. 前記アクセスポイントと無線リンクを確立している無線インタフェース部の中で、同一のアクセスポイントと無線リンクを確立している無線インタフェースを１つのグループとした仮想インタフェースとして管理するモバイルルータ、
    をさらに備えることを特徴とする請求項７、８または９の何れか一つに記載の移動体。
11. 前記モバイルルータは、
    前記無線リンクを用いてネットワークに接続されている通信相手と相互通信を行なうユーザ端末からのＱｏＳ制御情報、および前記仮想インタフェースごとのデータ転送処理性能に基づいて前記仮想インタフェースの中の無線インタフェース部を選択して、前記ユーザ端末からのデータを無線インタフェース部に振り分けることを特徴とする請求項１０に記載の移動体。
12. 複数のアンテナを用いて予め定められた移動経路に配置されている複数のアクセスポイントの中から接続可能なアクセスポイントを検索し、検索したアクセスポイントとの無線リンクを確立する複数の無線インタフェース部と、前記アクセスポイントと無線リンクを確立した無線インタフェース部を選択して、通信に用いる無線インタフェース部を切り替えるアンテナ制御部とを備え、前記各無線インタフェース部が、前記アクセスポイントと無線リンクを確立したときに、前記アクセスポイントと無線リンクを確立するために必要なリンク確立情報を前記アンテナ制御部に通知し、前記アンテナ制御部が、通知されたリンク確立情報を該リンク確立情報を通知した無線インタフェース部が有するアンテナの後方に配置されたアンテナを有する無線インタフェース部に通知する、移動体内部に配置され、
    前記アクセスポイントと無線リンクを確立している無線インタフェース部の中で、同一のアクセスポイントと無線リンクを確立している無線インタフェースを１つのグループとした仮想インタフェースとして管理することを特徴とするモバイルルータ。
13. 前記無線リンクを用いてネットワークに接続されている通信相手と相互通信を行なうユーザ端末からのＱｏＳ制御情報、および前記仮想インタフェースごとのデータ転送処理性能に基づいて前記仮想インタフェースの中の無線インタフェース部を選択して、前記ユーザ端末からのユーザデータを無線インタフェース部に振り分けることを特徴とする請求項１２に記載のモバイルルータ。

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