JP4951483B2

JP4951483B2 - 移動体通信システム

Info

Publication number: JP4951483B2
Application number: JP2007319700A
Authority: JP
Inventors: 健一郎丸田; 良幸佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2027-12-11
Also published as: JP2009147427A

Description

本発明は、サーバを介して情報を授受する方式の通信システムに係り、特に、列車を対象とした情報通信に好適な移動体通信システムに関する。

近年、通信システムにおいては、情報の授受にサーバを用い、サーバ間で情報を中継する方式が使用されるようになっているが、このとき移動体内のユーザが無線ＬＡＮを介して地上にあるサーバにアクセスできるようにした従来技術があり、この場合、一時保存サーバと呼ばれるサーバを移動体に搭載し、ユーザは、この一時保存サーバを介することにより、他の各種サーバから情報がダウンロードできると共に、ユーザは、この一時保存サーバを介することにより、各種のサーバに情報をアップロードできるようにしている(例えば特許文献１参照)。

更に詳しく説明すると、この従来技術の場合、その一時保存サーバは、ユーザからダウンロード命令を受け付けたとき、まず、各種サーバと通信が可能な状態にあることを確認する。そして通信が可能になったとき、通信ネットワークを介して各種サーバにアクセスし、当該サーバからダウンロードデータを取得し、当該ダウンロードデータを一時保存した上でユーザに送信する。一方、ユーザからのアップロードデータが、一時保存サーバに取得された場合、この一時保存サーバは、まず、各種サーバと通信が可能な状態にあることを確認し、通信が可能になったとき、ユーザからのデータ(アップロードデータ)を、通信ネットワークを介して各種サーバにアップロードするのである。

ところで、鉄道施設においては、列車の運行に際して、走行中の振動状態などの列車情報を地上端末に伝送し、これにより列車運行の安全性保持を図るようにしているが、このとき、車上と地上の双方にサーバを設け、振動状態などの列車情報を、列車から地上に確実に伝送できるようにした移動体通信システムが提案されている。
この場合、列車に搭載されるサーバを車上サーバと呼び、地上に設置されるサーバはクライアントサーバと呼ばれるが、このとき車上サーバは移動するので、車上サーバとクライアントサーバの間に通信サーバと呼ぶ無線中継用のサーバを設け、車上サーバは、通信サーバによる無線ＬＡＮを介してクライアントサーバの間での情報の伝送が得られるようにしたシステム構成となる。

そうすると、この場合、少なくとも３基のサーバを備えていることになるので、ここでは三段サーバ方式のシステムと呼ぶことにし、以下、この三段サーバ方式の移動体通信システムとして提案されてるシステムについて更に詳しく説明すると、この場合、システムで扱われる情報は取得情報と状態情報及び振動情報であり、まず、取得情報は、ユーザによりクライアントサーバから送信される情報で、次に状態情報と振動情報は車上サーバから送信される情報である。そして、通信サーバは、クライアントサーバから取得情報ファイルを受信したらバッファに一時保存した後、当該取得情報ファイルを電文データ化して車上サーバに送信し、車上サーバも、情報は電文データとして通信サーバに送信することになる。

ここで、電文とは、列車無線システムでの情報の呼び名であり、通信サーバは、車上サーバから受信した電文データをファイル化し、バッファに一時保存した上でクライアントサーバに送信する。ここで電文データをファイル化する際、情報が振動情報のときは複数電文として受信されるため、それらを一つのファイルに結合する処理まで施した上でバッファに一時保存する。
従って、この三段サーバ方式の移動体通信システムでは、通信サーバが取得情報を受信した場合はバッファに一時保存した後で電文データ化し、状態情報を受信した場合は、ファイル化した後でバッファに一時保存することになる。また、通信サーバが振動情報を取得する場合、通信サーバは複数の電文データとして受け取ることになるので、各々を全てファイル化した後、一つのファイルに結合し、その上でバッファに一時保存することになる。このときメモリ上に残る各々の振動情報電文データは、結合処理を終えた後、即座に消去されるようになっている。

特開２００５−２６０４６９号公報

上記従来技術は、クライアントサーバによる情報の取り込み処理の簡素化に配慮がされておらず、移動体からの情報取得の迅速化に問題があった。
すなわち、三段サーバ方式のシステムの場合、クライアントサーバと車上サーバの間に無線中継用の通信サーバがあるので、移動体からの情報の取得処理に時間がかかり、従って効率化に問題が生じてしまうのである。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、情報取得処理の効率化が図れるようにした三段サーバ方式による移動体通信システムを提供することにある。

上記目的は、地上局のサーバと移動局のサーバの間の情報伝達を、有線伝送系と無線伝送系の間でのインターフェースとして機能する通信サーバを介して行う方式の移動体通信システムにおいて、前記通信サーバに、前記移動局のサーバから送信された電文データをファイル化して前記通信サーバのバッファに一時保存する第１の通信処理と、前記通信サーバから前記地上局のサーバにファイルデータを送信する第２の通信処理と、前記通信サーバから前記移動局のサーバに電文データ化したファイル取得要求を送信する第３の通信処理の３種の通信処理をそれぞれ独立して実行させるための通信制御部を設け、当該通信制御部は、前記移動局のサーバから電文データが送信されたとき、前記第１の通信処理を実行させ、前記地上局のサーバから前記通信サーバにファイル取得が要求されたとき、前記第２の通信処理を実行させ、前記地上局のサーバによるファイル取得要求が前記通信サーバになされたにもかかわらず、当該取得要求に係るファイルが前記通信サーバのバッファに保存されていなかったとき、前記第３の通信処理を実行させるようにして達成される。

このとき更に、前記移動局のサーバは、列車に搭載された車上サーバであり、前記電文データは、前記列車の状態情報と振動情報であるようにしても上記目的が達成される。

本発明によれば、三段サーバ方式を適用したシステムにおいても効率的に情報が取得できるので、振動情報など一刻を争う情報の伝達にも容易に対応することができ、列車運行の安全性確保に万全を期すことがきる。
ここで、列車が走行中に振動が発生した場合、振動の大きさによっては後続の列車に危険が及ぶ虞があり、従って、１秒でも早く停止警告を出す必要があることは言うまでもない。
また、本発明によれば、通信サーバとクライアントサーバの間での通信が確保されている限り、基本的にはファイルの送受信が可能な状態が保ているので、通信障害の発生に高い耐性を持ち、従って、この点でも列車運行の安全性確保に寄与できる。

以下、本発明による移動体通信システムについて、図示の実施形態により詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示したもので、ここには、図示の通り、移動局のサーバである車上サーバ１００と、地上サーバ４００により有線伝送系と無線伝送系の間でのインターフェースとして機能する通信サーバ２００、地上局のサーバであるクライアントサーバ３００、それに複数の任意の個数の地上端末５００が備えられている。
この図１は、本発明による移動体通信システムを列車無線制御システムに適用した場合の一実施の形態であり、従って、この場合、例えば運転指令員などの列車運行を司るユーザ(クライアント)は、クライアントサーバ３００に任意アクセスし、必要な情報の授受が行えるようになっているものである。
また、この実施形態では、更に任意の台数の複数の地上端末５００の夫々からもクライアントサーバ３００にアクセスできるようにしてある。

一方、車上サーバ１００は、その名称の通り、列車に搭載されているもので、地上サーバ４００及び通信サーバ２００を介してクライアントサーバ３００と相互にアクセスし、各種のデータの授受を行う。なお、このとき車上サーバ１００と通信サーバ２００の間で授受されるデータが電文と呼ばれていることは、既に説明した通りである。
次に、通信サーバ２００は、移動体通信において必要となるサーバであることは、既に説明した通りであり、この通信サーバ２００の存在が三段サーバ方式と呼ばれる所以であることも、上述した通りである。
地上サーバ４００は、通信サーバ２００と車上サーバ１００の間に位置し、有線ＬＡＮによる通信区間と無線ＬＡＮによる通信区間のインターフェース機能を果たすもので、従って機能上は通信サーバ２００に含まれているものと見做せるので、この実施形態が三段サーバ方式であることに変りない。

従って、この実施形態は、図示のように、通信サーバ２００を境界として、下側を列車無線側Ａとし、上側をクライアント側Ｂとして通信サーバ２００がデータの中継装置として機能する。このとき地上サーバ４００による機能は、上記したように、通信サーバ２００に含まれているものとする。
そして、通信サーバ２００は、クライアントサーバ３００とは有線ＬＡＮによりに結合され、車上サーバ１００とは、地上サーバ４００を介して無線ＬＡＮにより結合されていることになる。そして、車上サーバ１００とは電文によってデータ伝送を行い、クライアントサーバ３００とは、ファイルによってデータ伝送を行い、これにより列車の走行と停止にかかわらずデータの授受が保証されるようになっている。

そこで、次に、この実施形態の動作について説明する。
まず、この実施形態における通信処理は、通信サーバ２００に設けてある通信制御部により、そこに搭載されているソフトウエアに従って実行される。そして、このときに実行される通信処理は、主として次の３種に大別されている。
・通信処理Ｘ
車上サーバ１００⇒電文データ⇒通信サーバ２００
・通信処理Ｙ
クライアントサーバ３００⇔ファイルデータ⇔通信サーバ２００
・通信処理Ｚ
クライアントサーバ３００⇒ファイルデータ⇒通信サーバ２００⇒
電文データ⇒車上サーバ１００⇒通信サーバ２００⇒
ファイルデータ⇒クライアントサーバ３００
そして、これら３種の通信処理を設定した上で、これらは夫々独立に実行されるようになっており、これが、この実施形態の特徴であり、ひいては本発明の特徴にもなっているものである。

まず、通信処理Ｘについて説明すると、これは、図２において、通信サーバ２００と車上サーバ１００の間、つまり列車無線側Ａだけで、電文データにより実行される通信処理のことである。
このとき車上サーバ１００から通信サーバ２００に送信される電文データは、図２に示されているように、列車の通常の状態情報と上記した振動情報であり、このとき、例えば状態情報は常時、電文データとして定期的に送られ、振動情報は車体の状態が変化したとき逐次、複数の電文データとして送られる。

ここで、状態情報とは、例えば列車番号が変更されたり、編成番号が変更されたなどの車体に変化を生じた場合に発生する情報のことで、振動情報とは、例えば車体に取り付けてある振動センサにより検出されてきた場合に発生する情報のことであり、車上サーバ１００から通信サーバ２００に伝送された上でファイル化され、通信サーバ２００のバッファに一時保存される。
従って、この通信処理Ｘが実行されることにより、通信サーバ２００のバッファには、状態情報は定期的に一時保存され、振動情報は逐次、一時保存されていることになる。

次に、通信処理Ｙについて説明すると、これは、図２において、クライアントサーバ３００と通信サーバ２００の間、つまりクライアント側Ｂだけで、ファイルデータにより実行される通信処理のことである。
クライアントサーバ３００からファイル取得要求が送信され、それが通信サーバ２００により受信された場合、通信サーバ２００は、そのバッファ内にあるファイル名を調べ、そこにファイル取得要求されたファイルと一致するものがあった場合は、そのファイルをクライアントサーバ３００に送信する。
従って、この通信処理Ｙが実行されることにより、クライアントサーバ３００は、取得要求を出したファイルについて、車上サーバ１００にアクセスすることなく、通信サーバ２００にアクセスしただけで即座に必要な状態情報や振動情報が取得できることになり、この結果、振動情報など一刻を争う情報についても、短時間で取得することができる。

次に、通信処理Ｚについて説明すると、これは、図３に示すように、クライアントサーバ３００から通信サーバ２００を介して車上サーバ１００にアクセスし、その結果、車上サーバ１００から通信サーバ２００を介してクライアントサーバ３００にデータがもたらされるようにするという、列車無線側Ａとクライアント側Ｂの双方にわたり実行される通信処理のことであるが、ここで、この通信処理Ｚは、通信処理Ｙを実行したとき、通信処理Ｘが実行されているにもかかわらず、取得要求を出したファイルが通信サーバ２００のバッファ内に一時保存されていない場合を想定して設定されているものである。

いま、クライアントサーバ３００からファイル取得要求が送信され、それが通信サーバ２００により受信され、通信サーバ２００でバッファ内にあるファイル名が調べられた結果、そこにファイル取得要求されたファイルと一致するものがなかったとする。
そうすると、この場合、当然のこととして、クライアントサーバ３００では、取得要求を出したファイルが取得できない。
そこで、この場合、通信サーバ２００は、この通信処理Ｚを実行する。そして、まず、通信サーバ２００は、クライアントサーバ３００からファイルデータにより受信されたファイル取得要求を電文データ化し、車上サーバ１００に送信する。このとき車上サーバ１００のバッファに取得要求された目的の情報があったら、それを電文データとして通信サーバ２００に返送する。

通信サーバ２００は、受信された電文データをファイル化して一時保存すると共に当該ファイル化されたデータをクライアントサーバ３００に送信する。
従って、この通信処理Ｚが実行されることにより、クライアントサーバ３００からファイル取得要求されたファイルが通信サーバ２００に一時保存されていなかった場合でも、多少の時間が余分にかかるだけで確実に取得することができ、よって、この実施形態によれば、取得要求したファイルの取得が失敗する虞を少なくすることができる。

次に、この実施形態におけるソフトウエアと各種情報のフローについて説明する。
まず、図４は、ソフトウエア構成の一例を示したもので、ここに図示したソフトウエアＯＳ１は、既に説明したように、通信サーバ２００に設けられている通信制御部に搭載されるが、このとき、その先に送受信ソフトウエアを２種類用意する。
すなわち、ソフトウエアＯＳ１の車上サーバ側には、電文データの送受信に適したミドルウエアを選定して電文送受信ソフトＳ２とし、フクライアントサーバ側には、ファイルの送受信に適したミドルウエアを選定してファイル送受信ソフトＳ３とするのである。

ここで、このファイル送受信ソフトＳ３については、それがクライアント側であることから、車上サーバ側、つまり列車無線側の仕様や性能の特異性に左右されることがないような汎用性に富んだソフトを適用するのが望ましい。同様に、そのアプリケーションについても、クライアント側に情報を送信したとき、列車無線側の特異性が現れないようにするため、電文データとファイルの間でデータ変換しておくようにするのが望ましい。
クライアント側から有線ＬＡＮを介して送られてくる取得情報４は、図示のように、地上サーバ４００により無線ＬＡＮに乗せられて車上サーバ側に伝送され、他方、車上サーバ側から送られてくる状態情報５と振動情報６は、地上サーバ４００により有線ＬＡＮに乗せられてクライアント側に伝送される。

ところで、これら状態情報５と振動情報６は通信サーバ２００のバッファに一時保存されるが、このとき振動情報６は、上記したように、複数の電文データにより送信されるようになっているので、通信サーバ２００は、これら複数の電文データをファイルして一時保存する前に、図５に示す通り、一つのファイルに結合するための処理を施し、その後、一時保存する。
ところで、このように複数の電文データが送信され、受信される場合、電文データの中に伝送誤りを生じた電文データが存在してしまう可能性がある。

そこで、この実施形態では、通信サーバ２００は、指定された回数、例えば図６に示すように２回、車上サーバ１００に再送要求を送り、誤りの無い電文データだけが一つのファイルに結合されるようにする。
しかし、再送されたにもかかわらず、誤りが改善されない場合は、正常分だけを一つのファイルに結合してバッファに一時保存し、このとき異常分については異常ファイルとしてバッファに一時保存する。そして、クライアントサーバ３００から要求があった場合に、正常分と異常分の双方をクライアントサーバ３００に送信するのである。

次に、このときのデータとファイルの詳細について説明する。
まず、図７は、取得情報４の詳細を示したもので、これは、通信処理Ｙにより、矢印で示すように、目的のファイル取得を通信サーバ２００に要求して得たものであり、そのデータ部には、図１０により後述するが、状態情報若しくは振動情報のファイル名を、夫々目的のファイル名Ｎとして記述する。
そして通信サーバ２００のバッファ内にあるファイル名を調べ、そこに取得情報４のバッファ名Ｎと一致するものがあった場合は、そのファイルをクライアントサーバ３００に送信する。

一方、取得情報４のバッファ名Ｎと一致するものが見当らず、通信処理Ｚにより、車上サーバ１００まで取得しに行く場合は、通信サーバ２００内で取得情報４を、図７の左側に示すように、列無ヘッダ１(図１１)、動揺ヘッダ２(図１２)と取得情報４を構成とする電文データ化し、大きな矢印で示すように、車上サーバ１００に送信する。
ここで「列無ヘッダ」とは列車無線ヘッダのことで、「動揺ヘッダ」とはファイル名ヘッダのことであり、このときの電文データ化に際して、ファイル名Ｎは、そのまま動揺ヘッダ２内に組み込まれるようになっている。

次に、図８は、状態情報５の詳細を示したもので、通信処理Ｙにおいて車上サーバ１００から通信サーバ２００に送信されるものであり、この場合、データの構成は、状態情報５が図７における取得情報４に変わっている点と、伝送方向を示すが大きな矢印が右側を向いている点で異なっているだけである。
状態情報５は、上記したように、例えば列車番号が変更されたり、編成番号が変更されたなどの車体に変化を生じた場合の情報で、これが電文データにより車上サーバ１００から送信され、通信サーバ２００で受信れると、ここで列無ヘッダ１と動揺ヘッダ２が取り除かれてファイル化され、バッファに一時保存された後、クライアントサーバ３００から取得要求されたとき、ファイル送信される。

次に、図９は、振動情報６の詳細を示したもので、これも通信処理Ｙにおいて車上サーバ１００から通信サーバ２００に送信されるものであるが、このとき、既に説明したように、他の情報とは異なり、複数の電文により伝送されるので、受信した複数の電文の中の欠損が判別できるように、各振動情報の本文であるレコード８の夫々にブロック番号７が付加してある。
このデータが通信サーバ２００で受信されると、ここで列無ヘッダ１と動揺ヘッダ２、それにブロック番号７が取り除かれ、既に図５で説明したように、全ファイルが一つのファイルに結合される。

そして、このデータは、バッファに一時保存された後、クライアントサーバ３００から取得要求されたとき、ファイル送信される。
このとき、これも既に図６で説明したように、再送が繰り返され、それでも電文データから欠損や障害が取り除けない場合は、図６に示すように、正常分と異常分に分け、正常分だけでファイル結合処理を施した後、正常分と異常分の双方のファイルをクライアントサーバ３００に送信するのである。

次に、ファイルデータを送信するときの取得情報４と状態情報５、振動情報６それに損傷情報９のファイル名の構成について、図１０により説明する。
ここで、(1)の取得情報４と(2)の状態情報５、(3)の振動情報６は、それぞれ種別Ｃと列番Ｒ、編番Ｅ、号車Ｇ、日付Ｄ、時刻Ｔ、それにステータスＳの各ビットで構成されている。
ここで、列番は列車番号のことで、編番は編成番号のことであり、ステータスＳはファイルに損傷が発生しているか否かを表わす。
このときクライアントサーバ３００は、種別Ｃによりファイルの種類を判別する。

一方、(4)の損傷情報９については種別Ｃと日付Ｄ、時刻Ｔ、それにステータスＳのビットだけで構成されるが、ここで、この損傷情報９は、振動情報６に異常が生じたとき、それに置き換わるものとして設けたものであり、これにより、振動情報６と損傷情報９とでステータスの対応した部分にビットを立てることにより、損傷の原因が判別できるような仕組みにしてある。
なお、取得情報４と状態情報５については、本来、ステータスは不要であるが、敢えて残してあるのは、これにより振動情報６とフォーマットが合わせられるからであり、動揺ヘッダ内に挿入するとき、フォーマットが合わせてあれば、ファイル名を部分的に除去する処理を別途、盛り込む必要がないからである。

次に、列無ヘッダ１の詳細について、図１１により説明する。
ここで、ヘッダ識別１１はヘッダを識別するための情報で、バージョン１２はヘッダのバージョンを表わす。
また、電文ＩＤ１３は電文毎のＩＤで、応答要不要１４は隣接装置の応答が要るのか要らないのかを要求する情報であり、送信結果１５は最終着信元に対して送信結果が要るのか要らないのかを要求する情報である。
電文識別子１６は受信応答が送信結果要の場合、それが何れの電文のものかを表わす情報であり、チェックサム１７は列無ヘッダ１の合計ビット値が格納され、これはサムチェックに用いられるものである。

最後に、動揺ヘッダ２の詳細について、図１２により説明する。
ここで、通番１は、振動情報を扱う場合、各情報の番号を表わし、通番２は、合計電文数を表わす。
一方、チェックサム２０には、サムチェックに必要な動揺ヘッダ２の合計ビット値が格納される。

以上、説明したように、この実施形態によれば、まず、通信処理Ｘが実行されることにより、通信サーバ２００のバッファには、状態情報は定期的に一時保存され、振動情報は逐次、一時保存されていることになり、次に通信処理Ｙが実行されることにより、クライアントサーバ３００は、取得要求を出したファイルについて、車上サーバ１００にアクセスすることなく、通信サーバ２００にアクセスしただけで即座に必要な状態情報や振動情報が取得できることになり、この結果、振動情報など一刻を争う情報についても、短時間で取得することができるようになる。

また、このとき、更に通信処理Ｚが実行されることにより、クライアントサーバ３００からファイル取得要求されたファイルが通信サーバ２００に一時保存されていなかった場合でも、多少の時間が余分にかかるだけで確実に取得することができ、よって、この実施形態によれば、取得要求したファイルの取得が失敗する虞を少なくすることができ、従って、この実施形態によれば、いわゆる三段サーバ方式を適用したシステムにおいても効率的に情報が取得できることが判る。
また、この実施形態によれば、通信サーバとクライアントサーバの間での通信が確保されている限り、基本的にはファイルの送受信が可能な状態が保たれているので、通信障害の発生に高い耐性を持ち、従って、この点でも列車運行の安全性確保に寄与できることが理解される。

本発明による移動体通信システムの一実施形態を示す構成図である。本発明の一実施形態による通信動作の第１のフロー図である。本発明の一実施形態による通信動作の第２のフロー図である。本発明の一実施形態におけるソフトウエアの構成図である。本発明の一実施形態による通信動作の第３のフロー図である。本発明の一実施形態による通信動作の第４のフロー図である。本発明の一実施形態におけるデータとファイルの第１の説明図である。本発明の一実施形態におけるデータとファイルの第２の説明図である。本発明の一実施形態におけるデータとファイルの第３の説明図である。本発明の一実施形態におけるファイルの構成図である。本発明の一実施形態における列無ヘッダの構成図である。本発明の一実施形態における動揺ヘッダの構成図である。

符号の説明

１００：車上サーバ
２００：通信サーバ
３００：クライアントサーバ
４００：地上サーバ

Claims

地上局のサーバと移動局のサーバの間の情報伝達を、有線伝送系と無線伝送系の間でのインターフェースとして機能する通信サーバを介して行う方式の移動体通信システムにおいて、
前記通信サーバに、
前記移動局のサーバから送信された電文データをファイル化して前記通信サーバのバッファに一時保存する第１の通信処理と、前記通信サーバから前記地上局のサーバにファイルデータを送信する第２の通信処理と、前記通信サーバから前記移動局のサーバに電文データ化したファイル取得要求を送信する第３の通信処理の３種の通信処理をそれぞれ独立して実行させるための通信制御部を設け、
当該通信制御部は、
前記移動局のサーバから電文データが送信されたとき、前記第１の通信処理を実行させ、
前記地上局のサーバから前記通信サーバにファイル取得が要求されたとき、前記第２の通信処理を実行させ、
前記地上局のサーバによるファイル取得要求が前記通信サーバになされたにもかかわらず、当該取得要求に係るファイルが前記通信サーバのバッファに保存されていなかったとき、前記第３の通信処理を実行させることを特徴とする移動体通信システム。
請求項１に記載の移動体通信システムにおいて、
前記移動局のサーバは、列車に搭載された車上サーバであり、
前記電文データは、前記列車の状態情報と振動情報であることを特徴とする移動体通信システム。