JP4716472B2 - 無線ネットワークシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ネットワークシステムとＧＰＳ測量とを応用して、広域エリアで移動する移動局（移動体）位置を集中監視するネットワークシステムに関し、特に、各移動局に他の移動局の位置が把握可能な周辺移動体監視機能が設けられた無線ネットワークシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、基地局（管制局）と、この基地局に無線で接続され、自局位置を測位するＧＰＳ等の測位手段を有する移動可能な移動局（移動体）と、上記基地局に有線ＬＡＮで接続され、この基地局と上記移動局とを統括的に制御する制御局とを備えた無線ネットワーク制御システムが知られている。
【０００３】
このような無線ネットワーク制御システムは、基地局における表示装置に各移動局の位置を表示させて、各移動局を監視することを目的としたシステム運用であるため、移動局側においては自局のみの位置情報しか表示されない。一方で、例えば、目視が不可能な状態での危険回避を行うために自局の周辺に存在する他の移動局の動向を知りたい等の要求がある。
【０００４】
このような場合、この方式では、各移動局は、その周辺に存在する他の移動局（例えば、車両）の位置情報を表示する機能（周辺車両監視機能）を持たないため、上記要求に応えることができないという問題がある。
【０００５】
上記システムにおいて、周辺車両監視機能を実現するためには、制御局（もしくは基地局）に設置されている位置情報データベースに保管されている各移動局の最新の移動局位置情報を、基地局を介して制御局から必要とする移動局へ下り回線を用いて通信する（ダウンロード）ことで可能となる（以下「ダウンロード方式」と称する）。他方、このような周辺車両監視機能は、各移動局に受信専用機を設け、周辺移動局から基地局への無線通信を受信専用機を用いて傍受して周辺移動局位置を監視することでも可能である（以下「傍受方式」と称する）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ダウンロード方式では、一度収集した各移動体の位置情報を各基地局へ配信するため測位時間から捕捉までの伝送時間が掛かりすぎ、位置情報のリアルタイム性において問題がある。また、周辺移動体位置情報の配信にシステムの無線部を利用するため通信スループットの劣化を招くという問題がある。
【０００７】
一方、傍受方式では、各移動局に受信専用機が設けられており、各移動局には傍受用受信機と、システムにおける移動局として、基地局との無線通信を行うための受信機との２つの受信機を設ける必要があり、システムが大型化するといった問題がある。また、移動局無線機と周辺移動体監視装置とのインターフェースが別途必要となる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上述したダウンロード方式や受信専用機による傍受方式で課題とされていた、リアルタイム性とスループット及び装置の小型化等を改善することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、複数の基地局と、該基地局に無線で接続され、自局位置を検出する位置検出手段を有する移動可能な移動局と、上記複数の基地局に有線で接続され、上記基地局と上記移動局とを統括的に制御する制御局とを備え、基地局を順次切り替えながら運用し、同時に複数の基地局が動作することがないように構成された無線ネットワークシステムにおいて、上記基地局と各基地局の稼働エリアに所属する各移動局との無線通信は、すべての基地局及び移動局間で同一の周波数帯を用いて、同一のパターンに設定されているフレームパターンを有する無線フレームを用いて行われており、前記無線フレームは、送信元を特定する送信元コードと、宛先を特定する宛先コードとから構成されるアドレスフィールドを有して構成され、各移動局は、他の移動局と上記基地局間の無線通信を傍受可能であり、傍受によって得られた通信情報から他の移動局の位置情報を取得し、その位置情報と、自局の上記位置検出手段によって得られた自局の位置情報とから、自局周辺に存在する移動局を監視することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、上記基地局と上記移動局間の無線通信は、プリアンブルと、フレームパターンと、データと、誤り検出コードを順に並べて構成されている無線フレームを用いて行われていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記無線フレームは、情報フレーム、ポーリング開始宣言フレーム、ポーリング問い合わせフレーム及びデータ交換情報フレームを含む前記制御フレームと、データ交換指示フレームの後に送受信されるＩＮＦフレームの２種類からなることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記無線フレームにおける前記制御フレームの前記データは、前記アドレスフィールドと制御フィールドとを順に並べて構成されており、さらに、前記無線フレームにおける前記ＩＮＦフレームの前記データは、前記アドレスフィールドと、制御フィールドと、情報フィールドとを順に並べて構成されており、前記情報フィールドは移動局識別コードと、各移動局の測位情報を含む情報から構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、各移動局では、自局宛の指示かどうかの判定と、送受信相手の基地局の識別を、前記制御フレームと前記ＩＮＦフレームに含まれるデータ内にあるアドレスフィールドの中の送信元コードと宛先コードを参照することによって行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、各移動局が有する位置検出手段がＧＰＳからなることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、前記移動局と前記基地局との通信が、スペクトル拡散通信に基づくものであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の無線ネットワークシステムによれば、移動局が周辺車両監視機能を持ち、自局において、その周辺に存在する他の移動局の動向を知り得るので、目視が不可能な状態での危険回避を行うことができる。また、傍受型であるためシステムに影響を与えず、リアルタイムに周辺（無線到達可能距離以内）で稼働する移動局（移動車両）をリアルタイムに捕捉することが可能で、傍受用の専用受信機がいらないため小型化が可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付した図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本実施態様の無線ネットワークシステムの概略を説明するための概念図である。具体的には、各基地局の稼働エリア内で、移動局Ｍの移動・停止時、さらに各エリアからの離脱・各エリアへの加入時に、そのエリアを管理する基地局との間で各移動局の位置情報を含むデータ通信が行われている状況を示したものである。これらのデータ通信により各基地局はその稼働エリアに所属する移動局の位置情報データを収集している。また、各基地局は有線ＬＡＮ(例えば、イーサネット（登録商標）等)により少なくとも一つの制御局と接続されており、この制御局によりすべての基地局１、２，３が統括的に制御されている。各移動局の位置情報は各基地局からこの制御局へ送信され、統括的に管理されている。
【００１８】
本実施態様では、各移動局はその周辺の移動局と基地局とのデータ通信を傍受することで他の移動局の位置情報を取得する、いわゆる通信傍受型方式を採用するものである。
【００１９】
図２は、ある移動局（モニター局Ｍとする）により、他の周辺移動局Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５と各周辺移動局の所属するエリアの基地局１，２との無線データ通信が傍受され、各周辺移動局の位置情報が取得される状況を示したものである。
【００２０】
本実施態様では、図２より示されているように、モニター局Ｍは、自局が属する無線基地局１の稼働エリア内で稼働する移動局Ｍ１，Ｍ２のみならず、自局が属さない無線基地局２内で稼働する移動局３，４，５の位置情報をも、それら移動局と各無線基地局１，２との無線データ通信を傍受することで取得することができる。
【００２１】
以下、本実施態様の通信傍受について説明する。
【００２２】
一般に、ＳＳ無線ネットワークシステムでは、移動局位置情報は、ＩＮＦフレーム（情報フレーム）という無線フレームで各移動局から基地局へ送信され、各基地局（もしくは制御局）がファイルサーバ上の移動局位置管理ＤＢ（データベース）に格納することで移動局を監視することが可能となっている。本実施態様では、ＳＳ無線ネットワークシステムで利用されているＩＮＦフレームを傍受することで、各移動局から基地局への位置情報を特定の専用受信機を用いることなく取得する。
【００２３】
図３は、基地局毎に１台の移動局が加入しているとした場合の、従来の傍受方式と本実施態様の傍受方式における無線フレームの通信の流れを示したものである。図中、ＳＮＲＭは基地局から各移動局へポーリング通信方式の開始を示した“ポーリング開始宣言フレーム”であり、ＰＭは“ポーリング問い合わせフレーム”、ＰＡは“ポーリング応答フレーム”であり、ＳＭはデータ交換の開始を指示する“指示フレーム”である。なお、以下、制御フレーム及びＩＮＦフレームを含めて無線フレームという。
【００２４】
後述するように、従来の傍受方式では、各移動局はそれが所属するエリアの基地局以外の基地局の制御フレーム（ＳＮＲＭ，ＰＭ，ＰＡ，ＳＭフレーム）は受信できない。これに対して、本実施態様の傍受方式では、すべての基地局の制御フレームを受信しつつ自局の所属する基地局以外のフレームには応答しないように処理される。
【００２５】
図３で示されているように、従来方式では、各基地局１，２，３からの制御フレーム（ＳＮＲＭフレーム，ＰＭフレーム，ＳＭフレーム）は、そのエリアに属する移動局のみに受信され、従ってこれらの制御フレームに応じて各移動局から基地局へ送信される位置情報を含むＩＮＦフレームは、それが属する基地局のみにより受信されることになる。一方、本実施態様の傍受方式では、各基地局から送信された制御フレームはすべての移動局で受信されることになり（ただし無関係な移動局は応答はしない）、また、この制御フレームに応じて送信された各移動局からの位置情報を含むＩＮＦフレームも、それが属する基地局のみならず、周辺の移動局にも受信されることになる。なお、本実施態様の方式では、上述したように、各移動局は制御フレームを受信しつつも自局の属する基地局以外のフレームには応答しない。
【００２６】
これは、従来方式では、複数の基地局の同時運用に備え誤受信動作を抑制するために、無線フレームの受信データ開始点を捕捉するために使用するフレームパターン（物理コード）を基地局毎に変えていたが、基地局を順次切り替えながら運用し、同時に複数の基地局が動作することがないように構成されたシステムの場合、無線フレームパターンを基地局毎に変える必要性があまりない。本実施態様では、上記システムの運用法において、各基地局の無線フレームパターンを同一にすることにより１つの無線機（各移動局に基地局とのデータ通信のために備わっている無線機）でデータ通信サービスと傍受型の周辺移動局監視を実現することができる。すなわち、本実施態様においては、各基地局の無線フレームパターン（制御フレーム、ＩＮＦフレーム）が同一であるので、すべての移動局の受信機でそのフレームを受信することができ、特別な傍受のための専用受信機を必要としない。
【００２７】
ここで、本実施態様の方式では、無線フレームパターンがすべての基地局で同じなので、各移動局はすべての基地局からのデータを受信してしまうことになる。しかしながら、後述するように、各移動局はデータフレーム内にあるアドレスフィールドに格納される宛先コード及び送信元コードに基づいて、自局宛の指示かどうかの判定と基地局の振り分けを行うことができる（論理コードに基づいた受信識別方式）。これにより所属の基地局の無線フレームにのみ、応答することが可能となり、通常の運用のデータ通信を行うことができる。
【００２８】
図４（Ａ）、４（Ｂ）は、本実施態様のシステムで使用する無線フレーム（ＩＮＦフレーム及び制御フレーム）の構成を示したものである。
【００２９】
図４（Ａ）、４（Ｂ）に示されているように、本実施態様の無線フレームは、プリアンブルと、フレームパターンと、データと、誤り検出コード（ＣＲＣ）とを順に並べて構成されている。上述したように、無線フレーム中のフレームパターンが、すべての基地局と移動局の通信において同一のパターンに設定されている。また、無線フレームは、ポーリング開始宣言フレーム、ポーリング問い合わせフレーム及びデータ交換指示フレームを含む制御フレームと、データ交換指示フレームの後に送受信される情報フレーム（ＩＮＦフレーム）の２種類からなる。ここで、ＩＮＦフレーム中のデータは、アドレスフィールドと、制御フィールドと、情報フィールドとを順に並べて構成されており、また、制御フレーム中のデータは、アドレスフィールドと制御フィールドとを順に並べて構成されている。
【００３０】
ＩＮＦフレームと制御フィールドの各アドレスフィールドは送信元を特定する送信元コードと、宛先を特定する宛先コードとから構成されている。また、ＩＮＦフレームのデータ中の情報フィールドは移動局識別コードと測位情報（位置情報）とを含む情報から構成されている。各移動局は、自局宛の指示かどうかの判定と、送受信相手の基地局の識別とを、制御フレームとＩＮＦフレームに含まれるデータ内にあるアドレスフィールドの中の送信元コードと宛先コードを参照することで行う。
【００３１】
なお、本実施態様では、各移動局と基地局とのデータ通信は、スペクトル拡散通信方式を用いたＳＳ（スペクトル拡散）無線ネットワークを利用したものであるが、他の通信方式を用いても同様な効果が得られる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明では、移動局が周辺車両監視機能を持ち、自局において、その周辺に存在する他の移動局の動向を知り得るので、目視が不可能な状態での危険回避を行うことができる。また、傍受型であるためシステムに影響を与えず、リアルタイムに周辺（無線到達可能距離以内）で稼働する移動局（移動車両）をリアルタイムに捕捉することが可能で、傍受用の専用受信機がいらないため小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＳＳ無線ネットワーク制御局による基地局稼働管理を示す図である。
【図２】モニター局Ｍによる周辺移動局の位置情報傍受を示した図である。
【図３】基地局毎に１台の移動局が加入している場合の無線フレームの流れを示した図である。
【図４】（Ａ）はＩＮＦフレームのフレーム構成を示した図であり、（Ｂ）は制御フレームのフレーム構成を示した図である。
【符号の説明】
１，２，３ 基地局
Ｍ モニター局
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５
７ 制御局

Claims (7)

1. 複数の基地局と、該基地局に無線で接続され、自局位置を検出する位置検出手段を有する移動可能な移動局と、上記複数の基地局に有線で接続され、上記基地局と上記移動局とを統括的に制御する制御局とを備え、基地局を順次切り替えながら運用し、同時に複数の基地局が動作することがないように構成された無線ネットワークシステムにおいて、
   上記基地局と各基地局の稼働エリアに所属する各移動局との無線通信は、すべての基地局及び移動局間で同一の周波数帯を用いて、同一のパターンに設定されているフレームパターンを有する無線フレームを用いて行われており、前記無線フレームは、送信元を特定する送信元コードと、宛先を特定する宛先コードとから構成されるアドレスフィールドを有して構成され、
   各移動局は、他の移動局と上記基地局間の無線通信を傍受可能であり、傍受によって得られた通信情報から他の移動局の位置情報を取得し、その位置情報と、自局の上記位置検出手段によって得られた自局の位置情報とから、自局周辺に存在する移動局を監視する無線ネットワークシステム。
2. 上記基地局と上記移動局間の無線通信は、プリアンブルと、フレームパターンと、データと、誤り検出コードを順に並べて構成されている無線フレームを用いて行われていることを特徴とする請求項１記載の無線ネットワークシステム。
3. 前記無線フレームは、情報フレーム、ポーリング開始宣言フレーム、ポーリング問い合わせフレーム及びデータ交換情報フレームを含む前記制御フレームと、データ交換指示フレームの後に送受信されるＩＮＦフレームの２種類からなることを特徴とする請求項２記載の無線ネットワークシステム。
4. 前記無線フレームにおける前記制御フレームの前記データは、前記アドレスフィールドと制御フィールドとを順に並べて構成されており、さらに、前記無線フレームにおける前記ＩＮＦフレームの前記データは、前記アドレスフィールドと、制御フィールドと、情報フィールドとを順に並べて構成されており、前記情報フィールドは移動局識別コードと、各移動局の測位情報を含む情報から構成されていることを特徴とする請求項３記載の無線ネットワークシステム。
5. 各移動局では、自局宛の指示かどうかの判定と、送受信相手の基地局の識別を、前記制御フレームと前記ＩＮＦフレームに含まれるデータ内にあるアドレスフィールドの中の送信元コードと宛先コードを参照することによって行うことを特徴とする請求項４記載の無線ネットワークシステム。
6. 各移動局が有する位置検出手段はＧＰＳからなることを特徴とする請求項１乃至５記載の無線ネットワークシステム。
7. 前記移動局と前記基地局との通信は、スペクトル拡散通信に基づくものであることを特徴とする請求項１乃至６記載の無線ネットワークシステム。

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