JP4475018B2 - 通信システム、通信方法および中継用無線端末 - Google Patents

Description

この発明は、無線基地局を介して無線端末と上位ノードとの間でデータの送受信を行う通信システム、通信方法、およびそれに用いる中継用無線端末に関するものである。

従来より、この種の通信システムとして、図１１に示されるような通信システムが用いられている（例えば、特許文献１参照）。同図において、１−１〜１−ｎは無線基地局、２−１〜２−ｎは無線基地局１−１〜１−ｎとケーブル（有線）Ｌ１〜Ｌｎで接続された上位ノード（無線ネットワーク制御装置）であり、上位ノード２−１〜２−ｎはインターネットなどのネットワーク１００に接続されている。

無線基地局１（１−１〜１−ｎ）は、自局の通信エリアＳ（Ｓ１〜Ｓｎ）に位置する無線端末（移動通信端末）３と無線通信を行い、この無線端末３と上位ノード２（２−１〜２−ｎ）との間のデータの送受信を中継する。すなわち、無線基地局１−１について言えば、自局の通信エリアＳ１に位置する無線端末３Ａからのデータを上位ノード２−１へ送るとともに、上位ノード２−１からのデータを自局の通信エリアＳ１に位置する無線端末３Ａへ送る。上位ノード２−１は、無線基地局１−１から送られてくるデータをネットワーク１００へ送り出すとともに、ネットワーク１００を介して送られてくるデータを無線基地局１−１へ送る。

特開２００４−７２５２４号公報

しかしながら、上述した従来の通信システムでは、無線基地局１が上位ノード２と通信不能となった場合、その無線基地局１の通信エリアＳに位置する無線端末３も通信不能状態となる。例えば、地震などで、上位ノード２−１が動作不良となったり、上位ノード２−１と無線基地局１−１との間のケーブルＬ１が断線したりした場合、無線基地局１−１の通信エリアＳ１に位置する無線端末３Ａと上位ノード２−１との間のデータの送受信ができなくなる。大地震などが起きた場合、家族・友人・知人の安否が気遣われるが、このような通信不能が生じると連絡がとれず、不安が増す。

なお、地震などによる通信不能状態を想定し、隣接する無線基地局１，１間にケーブル（有線）を設置しておくことが考えられる。しかし、分散して設けられる多数の無線基地局１，１間にケーブルを張り巡らせることは、容易ではなく、莫大なコストがかかる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、無線基地局間にケーブルを設置することなく、簡単かつ低コストで、地震などによる無線端末の通信不能状態を回避することができる通信システム、通信方法および中継用無線端末を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、自局の通信エリアに位置する無線端末と無線により通信を行う第１および第２の無線基地局と、第１の無線基地局に有線で接続された第１の上位ノードと、第２の無線基地局に有線で接続された第２の上位ノードとを備え、第１の無線基地局を介してその無線基地局の通信エリア内に位置する無線端末と第１の上位ノードとの間でデータの送受信を行い、第２の無線基地局を介してその無線基地局の通信エリア内に位置する無線端末と第２の上位ノードとの間でデータの送受信を行う通信システムにおいて、第１の無線基地局の通信エリアと第２の無線基地局の通信エリアとが重なる領域に設けられた中継用の無線端末を設け、この中継用の無線端末に、着信専用の入側の中継端末とこの入側の中継端末に有線で接続された発信専用の出側の中継端末とを設け、第１の無線基地局に、第１の上位ノードとの通信が不能となったことを検出する手段と、第１の上位ノードとの通信不能が検出された場合、中継用の無線端末の入側の中継端末に自動発信する手段とを設け、中継用の無線端末の入側の中継端末に、第１の無線基地局からの自動発信による着信を受け付け、入側の中継端末と第１の無線基地局との間を通信状態に遷移させた後、出側の中継端末を起動させる手段を設け、中継用の無線端末の出側の中継端末に、入側の中継端末からの起動により、第２の無線基地局に自動発信し、出側の中継端末と第２の無線基地局との間を通信状態に遷移させる手段を設け、第１の無線基地局に、さらに、第１の上位ノードとの通信不能が検出されている時に、自局の通信エリアに位置する無線端末から着信があった場合、この無線端末からのデータを入側の中継端末と第１の無線基地局との間および出側の中継端末と第２の無線基地局との間が通信状態とされている中継用の無線端末を介して第２の無線基地局へ転送する手段を設け、第２の無線基地局に、中継用の無線端末より転送されてくるデータを第２の上位ノードに転送する手段を設けたものである。

この発明によれば、地震などで、第１の上位ノードが動作不良となったり、第１の上位ノードと第１の無線基地局との間のケーブルが断線したりし、第１の無線基地局が第１の上位ノードと通信不能となると、この第１の上位ノードとの通信不能を第１の無線基地局が検出する。第１の無線基地局は、第１の上位ノードとの通信不能を検出すると、中継用の無線端末の入側の中継端末に自動発信する。中継用の無線端末の入側の中継端末は、第１の無線基地局からの自動発信による着信を受け付け、入側の中継端末と第１の無線基地局との間を通信状態に遷移させた後、出側の中継端末を起動する。出側の中継端末は、入側の中継端末からの起動により、第２の無線基地局に自動発信し、出側の中継端末と第２の無線基地局との間を通信状態に遷移させる。第１の無線基地局は、第１の上位ノードとの通信不能を検出している時に、自局の通信エリアに位置する無線端末から着信があると、この無線端末からのデータを入側の中継端末と第１の無線基地局との間および出側の中継端末と第２の無線基地局との間が通信状態とされている中継用の無線端末を介して第２の無線基地局へ転送する。第２の無線基地局は、中継用の無線端末からのデータを第２の上位ノードに転送する。これにより、第１の無線基地局の通信エリアに位置する無線端末からのデータを、第１の無線基地局、中継用の無線端末、第２の無線基地局、第２の上位ノードを経由し、インターネットなどのネットワークに送り出すことが可能となる。この場合、第１の無線基地局と第２の無線基地局との間のデータの転送は、中継用の無線端末を介して無線で行われる。

本発明は、通信システムとしてではなく、通信方法としても実現することが可能である。また、本発明は、上述した通信システムや通信方法で用いられる中継用無線端末として提供することもできる。

本発明によれば、地震などで、上位ノードが動作不良となったり、上位ノードと無線基地局との間のケーブルが断線したりし、無線基地局が上位ノードと通信不能となると、無線基地局が自局の通信エリアに位置する無線端末からのデータを中継用の無線端末に転送し、そのデータを中継用の無線端末が他の無線基地局へ転送するので、すなわち上位ノードと通信不能となった無線基地局と他の無線基地局との間のデータの転送が中継用の無線端末を介して無線で行われるので、無線基地局間にケーブルを設置する必要がなく、簡単かつ低コストで、地震などによる無線端末の通信不能状態を回避することができるようになる。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示す通信システムの要部を示す図である。同図において、図１１と同一符号は図１１を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。なお、図１には、説明上、無線基地局１として３つの無線基地局１−１，１−２，１−３しか示していないが、実際には多数存在する。

無線基地局１−１，１−２，１−３はケーブルＬ１，Ｌ２，Ｌ３でそれぞれ上位ノード２−１，２−２，２−３と接続されている。無線基地局１−１の通信エリアＳ１と無線基地局１−２の通信エリアＳ２とはその一部が重なっており、この通信エリアが重なる領域（以下、重複領域と呼ぶ）Ｗ１に中継用無線端末４−１が設けられている。同様にして、無線基地局１−２の通信エリアＳ２と無線基地局１−３の通信エリアＳ３もその一部が重なっており、この通信エリアの重複領域Ｗ２に中継用無線端末４−２が設けられている。

〔無線基地局〕
この実施の形態において、無線基地局１（１−１，１−２，１−３）は、通常通信機能と非常通信機能と通信方式選択機能を有している。図２に無線基地局１のハードウェア構成の概略を示す。同図において、１ａは制御部、１ｂはメモリ、１ｃは送信部、１ｄは受信部である。上述した通常通信機能、非常通信機能および通信方式選択機能は、無線基地局１のメモリ１ｂにプログラムとして格納され、このプログラムを制御部１ａが実行することにより実現される。以下、この無線基地局１が有する機能について、無線基地局１−２により代表して説明する。他の無線基地局１−１，１−３も全く同じ機能を有している。

〔通常通信機能〕
通常通信機能とは、無線基地局１−２が持つ本来の機能であり、自局の通信エリアＳ２に位置する無線端末３Ｂと上位ノード２−２との間のデータの送受信を中継する機能である。また、この通常通信機能によって、自局の通信エリアＳ２に位置する中継用無線端末４−１からの上位ノード２−２への発信も通常通信時の無線端末３Ｂからの発信と同様に処理する。この通常通信機能は、上位ノード２−２との通信が不能でない場合、すなわち上位ノード２−２との通信が可能である場合に選択される機能である。

〔非常通信機能〕
非常通信機能とは、後述する通信方式選択機能によって上位ノード２−２との通信不能時に選択される機能であり、この機能は第１，第２および第３の機能に分かれている。
第１の機能は、上位ノード２−２との通信不能が検出された場合、中継用無線端末４−２に自動発信し、中継用無線端末４−２の無線基地局１−２との間（入側）および無線基地局１−３との間（出側）を通信状態とする機能である。中継用無線端末４−２を通信状態にする機能は、本来ネットワーク側の機能であるが、無線基地局１−２に中継用無線端末４−２に自動発信するための必要最小限の呼接続機能を持たせることで、無線基地局１−２が中継用無線端末４−２に自動発信し、中継用無線端末４−２を通信状態とすることを実現する。

第２の機能は、上位ノード２−２との通信不能が検出されている時に、自局の通信エリアＳ２に位置する無線端末３Ｂから着信があった場合、無線端末３Ｂを通信状態にする機能である。無線端末３Ｂを通信状態にする機能は、本来ネットワーク側の機能であるが、無線基地局１−２に無線端末３Ｂからの着信を受け付けるための必要最小限の呼接続機能を持たせることで、無線基地局１−２が無線端末３Ｂからの着信を受け付け、無線端末３Ｂを通信状態にすることを実現する。無線基地局１−２は、中継用無線端末４−１からの着信に対しても、無線端末３Ｂからの着信と同様に処理し、中継用無線端末４−１を通信状態にする。

第３の機能は、無線端末３Ｂからのデータを受信し、中継用無線端末４−２に転送する機能である。また、中継用無線端末４−１からのデータを中継用無線端末４−２に転送する機能である（図４参照）。

〔通信方式選択機能〕
通信方式選択機能とは、上位ノード２−２との通信不能を検出し、通信機能を通常通信機能から非常通信機能に遷移させる機能である。また、上位ノード２−２との通信不能の復旧を検出し、通信機能を非常通信機能から通常通信機能に遷移させる機能である。

〔中継用無線端末〕
この実施の形態において、中継用無線端末４（４−１，４−２）は、データ転送機能を有している。図５は中継用無線端末４−１の内部構成の概略を示す図である。中継用無線端末４−２も同構成とされている。中継用無線端末４−１は、入側の無線端末（着信専用）４Ａと出側の無線端末（発信専用）４Ｂとを備え、無線端末４Ａと４Ｂ（以下、中継端末と呼ぶ）との間は有線で接続され、互いにデータの送受信が可能とされている。また、中継端末４Ａと無線基地局１−１との間、中継端末４Ｂと無線基地局１−２との間は言うまでもなく無線によって通信が行われる。

入側の中継端末４Ａは、無線基地局１−１からの着信を受け付け、通信状態に遷移後、出側の中継端末４Ｂを起動する機能を有している。出側の中継端末４Ｂは、入側の中継端末４Ａによって起動され、無線基地局１−２に自動発信し、通信状態に遷移する機能を有している。また、入側の中継端末４Ａは、無線基地局１−１からのデータを出側の中継端末４Ｂを介し、無線基地局１−２へ転送する機能を有している。

図３（ａ）に中継用無線端末４−１における中継端末４Ａのハードウェア構成の概略を示す。同図において、４Ａ１は制御部、４Ａ２はメモリ、４Ａ３は送信部、４Ａ４は受信部である。図３（ｂ）に中継用無線端末４−１における中継端末４Ｂのハードウェア構成の概略を示す。同図において、４Ｂ１は制御部、４Ｂ２はメモリ、４Ｂ３は送信部、４Ｂ４は受信部である。上述した機能は、中継端末４Ａ，４Ｂのメモリ４Ａ２，４Ｂ２にプログラムとして格納され、このプログラムを制御部４Ａ１，４Ｂ１が実行することにより実現される。

〔障害発生時の動作〕
今、図１に示した通信システムにおいて、例えば地震などで、上位ノード２−１が動作不良となったり、上位ノード２−１と無線基地局１−１との間のケーブルＬ１が断線したとする（図６参照）。この場合、無線基地局１−１は、上位ノード２−１との通信不能を検出し、自己の通信機能を通常通信機能から非常通信機能に遷移させる。

無線基地局１−１は、非常通信機能に遷移すると、中継用無線端末４−１に自動発信する。中継用無線端末４−１は、入側の中継端末４Ａにて無線基地局１−１からの着信を受け付け、入側の中継端末４Ａと無線基地局１−１との間を通信状態とする。また、入側の中継端末４Ａは、出側の中継端末４Ｂを起動する。これにより、出側の中継端末４Ｂが無線基地局１−２に自動発信し、出側の中継端末４Ｂと無線基地局１−２との間を通信状態とする。

〔障害発生後のデータの転送〕
無線基地局１−１は、上位ノード２−１との通信不能を検出している時に、自局の通信エリアＳ１に位置する無線端末３Ａから着信があると、この着信を受け付けて無線端末３Ａと無線基地局１−１との間を通信状態とする。そして、無線端末３Ａからのデータを上位ノード２−１ではなく、入側および出側が通信状態とされている中継用無線端末４−１を介して無線基地局１−２へ転送する。無線基地局１−２は、中継用無線端末４−１からのデータを上位ノード２−２に転送し、上位ノード２−２はそのデータをネットワーク１００へ送り出す。

このようにして、本実施の形態では、上位ノード２−１と通信不能となった無線基地局１−１と他の無線基地局１−２との間のデータの転送が中継用無線端末４−１を介して無線で行われるので、無線基地局１−１，１−２間にケーブルを設置する必要がなく、簡単かつ低コストで、地震などによる無線端末３Ａの通信不能状態を回避することができるようになる。

なお、上述した障害発生時の動作では、無線基地局１−２が上位ノード２−２と通信可能であることを前提として説明したが、無線基地局１−２が上位ノード２−２と通信不能であった場合には、図７に示すように、無線基地局１−２に転送されてきたデータが中継用無線端末４−２を介して無線基地局１−３へさらに転送される。ここで、無線基地局１−３と上位ノード２−３とが通信可能であれば、そのデータが上位ノード２−３を介してネットワーク１００へ送り出される。

また、上述した実施の形態では、無線基地局１−１，１−２，１−３がそれぞれ上位ノード２−１，２−２，２−３に接続されているものとして説明したが、図８に示すように、無線基地局１−１と１−２が上位ノード２−１に、無線基地局１−３が上位ノード２−２に接続されている場合も同様の動作が行われる。

この場合、無線基地局１−１と上位ノード２−１との間のケーブルＬ１が断線すると（図９参照）、無線基地局１−１の通信エリアＳ１に位置する無線端末３Ａからのデータは、無線基地局１−１，中継用無線端末４−１，無線基地局１−２，上位ノード２−１の経路でネットワーク１００に送り出される。

また、上位ノード２−１が動作不良となると（図１０参照）、無線基地局１−１の通信エリアＳ１に位置する無線端末３Ａからのデータは、無線基地局１−１，中継用無線端末４−１，無線基地局１−２，中継用無線端末４−２，無線基地局１−３，上位ノード２−２の経路でネットワーク１００に送り出される。

なお、本通信システムでは、ＣＳ通信、データ通信が可能であるが、災害時はデータ量が多くなることが考えられるので、メール通信のみで使用することがベストであると思われる。但し、大統領専用回線などとして、ＣＳ通信、データ通信を可能とする専用の中継用無線端末４を設けることは有意義である。

また、上述した実施の形態では、上位ノード２との通信不能状態として、上位ノード２の動作不良、上位ノード２と無線基地局１との間のケーブルＬの断線を例に挙げたが、上位ノード２が輻輳状態の時を上位ノード２との通信不能状態として検出するようにしてもよい。

本発明の一実施の形態を示す通信システムの要部を示す図である。 この通信システムにおける無線基地局のハードウェア構成の概略を示す図である。 この通信システムにおける中継用無線端末（中継端末４Ａ、４Ｂ）のハードウェア構成の概略を示す図である。 この通信システムにおける無線基地局が有する機能を説明する図である。 この通信システムに用いる中継用無線端末の内部構成の概略を示す図である。 この通信システムにおける障害発生時の動作の一例を説明する図である。 この通信システムにおける障害発生時の動作の他の例を説明する図である。 この通信システムの無線基地局と上位ノードとの他の接続例を示す図である。 図８に示した通信システムにおける障害発生時の動作の一例を説明する図である。 図８に示した通信システムにおける障害発生時の動作の他の例を説明する図である。 従来の通信システムの要部を示す図である。

符号の説明

１（１−１，１−２，１−３）…無線基地局、２（２−１，２−２，２−３）…上位ノード、３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）…無線端末、４（４−１，４−２）…中継用無線端末、４Ａ，４Ｂ…中継端末、１００…ネットワーク、 Ｓ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）…通信エリア、Ｌ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）…ケーブル、Ｗ１，Ｗ２…重複領域。

Claims (3)

1. 自局の通信エリアに位置する無線端末と無線により通信を行う第１および第２の無線基地局と、前記第１の無線基地局に有線で接続された第１の上位ノードと、前記第２の無線基地局に有線で接続された第２の上位ノードとを備え、前記第１の無線基地局を介してその無線基地局の通信エリア内に位置する無線端末と前記第１の上位ノードとの間でデータの送受信を行い、前記第２の無線基地局を介してその無線基地局の通信エリア内に位置する無線端末と前記第２の上位ノードとの間でデータの送受信を行う通信システムにおいて、
   前記第１の無線基地局の通信エリアと前記第２の無線基地局の通信エリアとが重なる領域に設けられた中継用の無線端末を備え、
   前記中継用の無線端末は、
   着信専用の入側の中継端末とこの入側の中継端末に有線で接続された発信専用の出側の中継端末とを有し、
   前記第１の無線基地局は、
   前記第１の上位ノードとの通信が不能となったことを検出する手段と、
   前記第１の上位ノードとの通信不能が検出された場合、前記中継用の無線端末の入側の中継端末に自動発信する手段とを有し、
   前記中継用の無線端末の入側の中継端末は、
   前記第１の無線基地局からの自動発信による着信を受け付け、前記入側の中継端末と前記第１の無線基地局との間を通信状態に遷移させた後、前記出側の中継端末を起動させる手段を有し、
   前記中継用の無線端末の出側の中継端末は、
   前記入側の中継端末からの起動により、前記第２の無線基地局に自動発信し、前記出側の中継端末と前記第２の無線基地局との間を通信状態に遷移させる手段を有し、
   前記第１の無線基地局は、さらに、
   前記第１の上位ノードとの通信不能が検出されている時に、自局の通信エリアに位置する無線端末から着信があった場合、この無線端末からのデータを前記入側の中継端末と前記第１の無線基地局との間および前記出側の中継端末と前記第２の無線基地局との間が通信状態とされている前記中継用の無線端末を介して前記第２の無線基地局へ転送する手段を有し、
   前記第２の無線基地局は、
   前記中継用の無線端末より転送されてくるデータを前記第２の上位ノードに転送する手段を有する
   ことを特徴とする通信システム。
2. 自局の通信エリアに位置する無線端末と無線により通信を行う第１および第２の無線基地局と、前記第１の無線基地局に有線で接続された第１の上位ノードと、前記第２の無線基地局に有線で接続された第２の上位ノードとを備え、前記第１の無線基地局を介してその無線基地局の通信エリア内に位置する無線端末と前記第１の上位ノードとの間でデータの送受信を行い、前記第２の無線基地局を介してその無線基地局の通信エリア内に位置する無線端末と前記第２の上位ノードとの間でデータの送受信を行う通信方法において、
   前記第１の無線基地局の通信エリアと前記第２の無線基地局の通信エリアとが重なる領域に、着信専用の入側の中継端末とこの入側の中継端末に有線で接続された発信専用の出側の中継端末とを有する中継用の無線端末を設けるステップと、
   前記第１の無線基地局と前記第１の上位ノードとの通信が不能となったことを検出するステップと、
   前記第１の無線基地局と前記第１の上位ノードとの通信不能が検出された場合、前記第１の無線基地局から前記中継用の無線端末の入側の中継端末に自動発信するステップと、
   前記中継用の無線端末の入側の中継端末において、前記第１の無線基地局からの自動発信による着信を受け付け、前記入側の中継端末と前記第１の無線基地局との間を通信状態に遷移させた後、前記出側の中継端末を起動させるステップと、
   前記中継用の無線端末の出側の中継端末において、前記入側の中継端末からの起動により、前記第２の無線基地局に自動発信し、前記出側の中継端末と前記第２の無線基地局との間を通信状態に遷移させるステップと、
   前記第１の無線基地局と前記第１の上位ノードとの通信不能が検出されている時に、前記第１の無線基地局の通信エリアに位置する無線端末から着信があった場合、この無線端末からのデータを前記入側の中継端末と前記第１の無線基地局との間および前記出側の中継端末と前記第２の無線基地局との間が通信状態とされている前記中継用の無線端末を介して前記第２の無線基地局へ転送するステップと、
   前記第２の無線基地局に転送されてきた前記中継用の無線端末からのデータを前記第２の上位ノードに転送するステップと
   を有することを特徴とする通信方法。
3. 第１の上位ノードに有線で接続された第１の無線基地局の通信エリアと第２の上位ノードと有線で接続された第２の無線基地局の通信エリアとが重なる領域に設けられ、着信専用の入側の中継端末とこの入側の中継端末に有線で接続された発信専用の出側の中継端末とを備えた中継用無線端末であって、
   前記入側の中継端末は、
   前記第１の無線基地局と前記第１の上位ノードとの通信が不能となった場合、前記第１の無線基地局からの自動発信による着信を受け付け、前記入側の中継端末と前記第１の無線基地局との間を通信状態に遷移させた後、前記出側の中継端末を起動させる手段を有し、
   前記出側の中継端末は、
   前記入側の中継端末からの起動により、前記第２の無線基地局に自動発信し、前記出側の中継端末と前記第２の無線基地局との間を通信状態に遷移させる手段を有する
   ことを特徴とする中継用無線端末。

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