JP5684163B2 - 通信装置、及び故障検出方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、通信装置、及び故障検出方法に関する。

従来から、無線通信を用いて様々な装置を制御する制御システムが提案されている。制御システムでは、アクセスポイントと呼ばれる無線中継装置が、制御対象となる無線端末に対して無線で情報を送受信することで実現する。制御システムとしては、例えば列車制御システムが近年提案されている。この列車制御システムでは、線路に沿って複数の無線中継装置を配置し、当該複数の無線中継装置と、制御対象となる列車との間で双方向で情報の送受信を行うことで、列車を制御する。

このような制御システムでは、無線信号を受信できなかった場合に、どの無線中継装置で故障などの異常が発生しているのか、その特定が困難であった。

特開２００９−２８４４２３号公報

本発明が解決しようとする課題は、異常の発生している無線中継装置の特定を容易にすることが可能とする仕組みを提供することである。

実施形態の通信装置は、予め定められた経路上に配置された無線通信インタフェースを有する無線中継装置であり且つ当該経路上で隣接する他の無線中継装置と無線で通信可能な間隔毎に配置された無線中継装置の各々と、有線接続された通信装置において、記憶手段と、受信手段と、判定手段と、を備える。記憶手段は、無線中継装置毎に、当該無線中継装置を識別する識別情報と、当該無線中継装置が配置された経路上の位置と、を対応付けて記憶する。受信手段は、無線中継装置から、他の無線中継装置と通信が行われたか否かを示した通信結果情報を受信する。判定手段は、１つの無線中継装置が配置された位置と、無線で通信可能な範囲内の位置と記憶手段で対応付けられた識別情報で識別される、無線中継装置から受信した通信結果情報に、当該１つの無線中継装置と通信が行われた結果が含まれていない場合に、当該１つの無線中継装置が故障していると判定する。

図１は、第１の実施形態にかかる列車制御システムの構成例を示した図である。 図２は、第１の形態にかかる第１の通信装置の構成を示したブロック図である。 図３は、第１の実施形態にかかる中継装置情報記憶部のテーブル構造を示した図である。 図４は、第１の実施形態にかかる、一方の無線中継装置が受信したBeaconフレームを記憶するBeacon情報テーブルの例を示した図である。 図５は、第１の実施形態にかかる、他方の無線中継装置が受信したBeaconフレームを記憶するBeacon情報テーブルの例を示した図である。 図６は、第１の実施形態にかかる第１の通信装置における、故障判定処理の手順を示すフローチャートである。 図７は、第２の実施形態にかかる第１の通信装置の構成を示すブロック図である。 図８は、第２の実施形態にかかる通信装置情報記憶部のテーブル構造を示した図である。 図９は、第２の実施形態にかかる無線中継装置の受信Beacon情報のテーブル構造を示した図である。 図１０は、第２の実施形態にかかる無線中継装置の受信Beacon情報のテーブル構造を示した図である。 図１１は、第３の実施形態にかかる第１の通信装置の構成を示すブロック図である。 図１２は、第３の実施形態にかかるネットワーク構成による故障検出を示した図である。 図１３は、第３の実施形態にかかる列車制御システムのネットワーク構成を示した図である。 図１４は、第４の実施形態にかかる第１の通信装置の構成を示すブロック図である。 図１５は、第５の実施形態にかかる第１の通信装置の構成を示すブロック図である。 図１６は、第６の実施形態にかかる無線中継装置の構成を示したブロック図である。 図１７は、第６の実施形態にかかる中継装置情報記憶部のテーブル構造を示した図である。 図１８は、通信装置、及び無線中継装置のハードウェア構成を示した図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態では、無線通信を用いる制御システムの例として、列車制御システムに適用した例について説明する。図１は、第１の実施形態にかかる列車制御システムの構成例を示した図である。図１に示すように、本実施形態にかかる列車制御システムは、第１の通信装置１０１と、第２の通信装置１０２と、無線中継装置１５１〜１５５、１６１〜１６５と、列車１８１とで構成されている。

列車１８１の位置は、線路内に設置された地上子が記憶する絶対位置を示す情報と、車輪の回転数と、に基づいて特定可能とする。しかしながら、本実施形態は、列車１８１の位置の特定手法を制限するものではなく、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）等を用いても良い。

列車制御システムのネットワークは、ＩＰ(Internet Protocol)ネットワークで構成されている。そして、第１の通信装置１０１と、第２の通信装置１０２と、無線中継装置１５１〜１５５、１６１〜１６５と、列車１８１とは、それぞれ異なるＭＡＣアドレス及びＩＰアドレスが予め割り当てられているものとする。本実施形態では、ＵＤＰ(User Datagram Protocol)で通信する例とするが、他のプロトコルを用いても良い。

そして、無線中継装置―無線中継装置間、並びに無線中継装置―通信装置を接続する有線ネットワークは、IEEE802.3準拠のEthernet（登録商標）で構成されている。無線中継装置―列車間をつなぐ無線ネットワークは、IEEE802.11準拠のＷＬＡＮ(Wireless Local Area Network)で構成されている。

第１の通信装置１０１は、無線中継装置１５１〜１５５と有線ネットワークを介して接続されている。本実施形態では、通信装置と複数の無線中継装置とを接続するネットワーク構成がスター型のネットワークとなる例について説明するが、当該ネットワーク構成に限定するものではない。例えば、リングネットワークで通信装置と複数の無線中継装置とが接続されていても良い。

そして、第１の通信装置１０１は、無線中継装置１５１〜１５５を介して、列車１８１との間で情報の送受信を行う。

第２の通信装置１０２は、無線中継装置１６１〜１６５と有線ネットワークを介して接続されている。そして、第２の通信装置１０２は、無線中継装置１６１〜１６５を介して、列車１８１との間で情報の送受信を行う。

無線中継装置１５１〜１５５、及び無線中継装置１６１〜１６５における、無線中継装置―無線中継装置のネットワーク構成は、無線中継装置―通信装置と同様にネットワーク構成を制限するものではない。

図１に示す列車制御システムでは、無線中継装置１５１〜１５５、１６１〜１６５は、列車１８１が走行する線路に従って配置されている。そして、無線中継装置１５１〜１５５、１６１〜１６５は、少なくとも隣接する無線中継装置と通信可能な間隔毎に配置されている。これにより、隣接している他の無線中継装置からのBeaconフレームを受信可能となる。

Beaconフレームには、当該フレームの送信元である無線中継装置を識別するＭＡＣアドレスや、当該無線中継装置の能力、当該無線中継装置が含むＢＳＳ（Basic Service Set）名などが含まれている。当該ＢＳＳ名により、無線中継装置が接続されているネットワークグループを識別できる。

そして、本実施形態にかかる無線中継装置１５１〜１５５、１６１〜１６５は、同一の周波数チャネルが設定されている。本実施形態では、設定されている周波数チャネルをＣｈ１とする。従って、無線中継装置１５１〜１５５、１６１〜１６５は、隣接する他の無線中継装置からBeaconフレームを受信可能となる。

本実施形態にかかる無線中継装置１５１〜１５５、１６１〜１６５は、有線通信及び無線通信のネットワークインタフェースを備え、有線・無線ネットワークをブリッジする機能を有する。例えば、列車１８１から通信装置（例えば、第１の通信装置１０１、第２の通信装置１０２）に対して送信された情報は、無線チャネルを介して無線中継装置により受信される。その後、無線中継装置が、列車１８１から受信した情報を、有線チャネルを介して通信装置に対して送信する。これにより、通信装置は、列車１８１からの情報を受信できる。

一方、通信装置（例えば、第１の通信装置１０１、第２の通信装置１０２）から列車１８１に送信された情報は、有線チャネルを介し無線中継装置に送信される。その後、無線中継装置が、無線チャネルを介し列車１８１に対して送信する。これにより、列車１８１は、通信装置からの情報を受信できる。

そして、第１の通信装置１０１及び第２の通信装置１０２等の通信装置は、無線中継装置１５１〜１５５、１６１〜１６５を介して、走行中の列車１８１との間で情報の送受信を行うことができる。さらに、情報の送受信を行うことで、走行中の列車１８１の制御を行うことができる。

また、無線中継装置１５１〜１５５、１６１〜１６５は、無線ネットワークの機能としてＷＬＡＮにおけるＡＰ(Access Point)の機能を有する。当該ＡＰ機能に従って、各無線中継装置は、定期的にBeaconフレームを送信する。本実施形態では、各無線中継装置が、隣接する他の無線中継装置からのBeaconフレームを受信可能な位置に配置されている。

そして、無線中継装置１５１〜１５５、１６１〜１６５は、無線通信可能な範囲（例えば両隣）に位置する無線中継装置から受信し、この受信したBeaconフレームに関する情報を有線接続された通信装置（例えば第１の通信装置）に対して送信する。

列車１８１は、定期的に位置情報と速度、また列車番号など列車制御に関する情報を、通信装置に対して送信している。この時、列車１８１が通信装置に対して送信する手法は、全ての通信装置宛にブロードキャスト送信やマルチキャスト送信してもよい。また、列車１８１が、線路上の位置情報と通信可能な通信装置と対応付けたデータベースを有し、当該データベースを参照して、列車１８１自身の位置情報に従って送信する通信装置を特定し、特定した通信装置にユニキャスト送信を行う方法でも良い。

本実施形態では列車１８１から通信装置に対して情報の送信が可能であればよく、情報を送信するための実現方法は問わない。列車１８１の位置情報の取得する手法も、軌道に敷設される地上子で絶対位置を把握しても良く、速度発電機を用いて相対位置を求めても良く、ＧＰＳを利用した位置把握でもよく、これら以外の手法で位置を把握しても良い。

次に通信装置について説明する。図２は、本実施形態にかかる第１の通信装置の構成を示したブロック図である。図２に示すように第１の通信装置１０１は、中継装置情報記憶部２０１と、通信制御部２０２と、判定部２０３と、を備える。例えば、第１の通信装置１０１は、該経路上で隣接する他の無線中継装置と無線で通信可能な間隔毎に配置された無線中継装置の各々と有線接続されている。なお、第２の通信装置１０２は、第１の通信装置１０１と同様の構成を備えているものとして説明を省略する。なお、通信装置が備える通信制御部や判定部の各機能は、本実施形態ではソフトウェアによって実現されるが、これに限定されず、適宜ハードウェアを用いて構成することも可能である。

中継装置情報記憶部２０１は、無線中継装置毎に、当該無線中継装置に関する情報を記憶する。図３は、本実施形態にかかる中継装置情報記憶部２０１のテーブル構造を示した図である。図３に示すように、中継装置情報記憶部２０１は、ＭＡＣアドレスと、キロ程と、ＲＳＳＩと、タイムスタンプと、受信Beacon数と、を対応付けて記憶している。通信装置は、中継装置情報記憶部２０１を参照することで、無線中継装置の位置や、どの無線中継装置とどの通信装置とが接続しているのか把握できる。

ＭＡＣアドレスは、ネットワーク上で無線中継装置を識別する識別情報となる。“XX.XX.XX.XX.XX.11”は、無線中継装置１５１を示すＭＡＣアドレスとする。“XX.XX.XX.XX.XX.12”は、無線中継装置１５２を示すＭＡＣアドレスとする。“XX.XX.XX.XX.XX.13”は、無線中継装置１５３を示すＭＡＣアドレスとする。“XX.XX.XX.XX.XX.14”は、無線中継装置１５４を示すＭＡＣアドレスとする。“XX.XX.XX.XX.XX.15”は、無線中継装置１５５を示すＭＡＣアドレスとする。

キロ程は、所定の駅からの距離を示しており、線路（経路）上の位置を示す情報である。ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）は、他の無線中継装置が、当該無線中継装置から受信したBeaconフレームの信号強度を示している。タイムスタンプは、他の無線中継装置が、当該無線中継装置から最後にBeaconフレームを受信した時刻を示している。受信Beacon数は、当該無線中継装置から他の無線中継装置が受信したBeaconフレームの合計数を示している。

通信制御部２０２は、送信制御部２１１と受信制御部２１２とを備え、ネットワークを介して接続された他の装置との間でデータを送受信する。送受信先となる他の装置は、無線中継装置１５１〜１５５の他に、第２の通信装置１０２などがある。さらには、有線ネットワークを介して、ユーザが使用する通信端末であってもよい。

また、通信制御部２０２は、列車１８１から定期的に送信される列車１８１の位置情報や速度情報を受信するほか、列車１８１から受信した位置情報や速度情報に基づいて、列車１８１が走行可能な範囲を通知する。

受信制御部２１２は、無線中継装置１５１〜１５５から、他の無線中継装置から受信したBeaconフレームに関する通信結果情報を受信する。本実施形態では、他の無線中継装置と通信が行われたか否かを示した通信結果情報の例として、Beaconフレームに関する情報を用いた例について説明するが、他の情報を用いても良い。

判定部２０３は、無線中継装置１５１〜１５５から受信した通信結果情報と、中継装置情報記憶部２０１と、に基づいて、無線中継装置１５１〜１５５の各々について故障したか否かを判定する。

本実施形態にかかる判定部２０３は、１つの無線中継装置のキロ程（位置）と、無線で通信可能な範囲内のキロ程（位置）と中継装置情報記憶部２０１で対応付けられたＩＰアドレスで識別される、複数の無線中継装置から受信した通信結果情報に、当該１つの無線中継装置から受信したBeaconフレームの情報が含まれていない場合に、当該１つの無線中継装置が故障していると判定する。本実施形態にかかる判定部２０３は、当該１つの無線通中継装置が故障しているか否かを判定するために、少なくとも、当該１つの無線中継装置に隣接している２つの無線中継装置の通信結果情報に基づいて判定する。

そして、送信制御部２１１は、判定部２０３が故障しているかと判定した場合に、当該判定結果を、ネットワークを介して接続されている（図示しない）ユーザの通信端末に通知する。これにより、ユーザはどの無線中継装置が故障しているのか、すぐに認識することができる。なお、故障しているか否かを示した判定結果は、送信することに制限するものではなく、（図示しない）表示装置等に出力しても良い。判定結果の出力は、ユーザが故障していることを認識できればどのような出力手法を用いても良い。

図１に戻り、本実施形態にかかる列車制御システムにおいて、無線中継装置１５３が故障した場合に行われる故障検知の手順について説明する。

図１に示す例では、無線中継装置１５２は、隣接する無線中継装置１５１及び無線中継装置１５３の他に、無線中継装置１５４の送信するBeaconフレームの受信が可能な位置に配置されている。

そして、無線中継装置１５１〜１５５、１６１〜１６５は、受信したBeaconフレームを保持するためのテーブルを備える。そして、各無線中継装置は、他の無線中継装置から受信したBeaconフレームを復調処理した後、復調処理した情報から送信元アドレスやタイムスタンプ情報などを取得し、受信信号強度と対応付けてテーブルで記憶する。

図４は、無線中継装置１５２が受信したBeaconフレームを記憶するBeacon情報テーブルの例を示した図である。図４に示すように、Beacon情報テーブルでは、ＭＡＣアドレスと、ＲＳＳＩと、タイムスタンプと、受信Beacon数とが対応付けられている。ＭＡＣアドレスは、Beaconフレームを送信した無線中継装置を識別するアドレスとする。無線中継装置１５２は、図４に示すBeacon情報テーブルで、受信したBeaconフレームに関する情報（以下、受信Beacon情報とも称す）を記憶する。

無線中継装置が記憶する情報は、上述した情報以外でもよい。例えば、Beacon情報テーブルに、ＢＳＳ内のロード情報や、接続しているＳＴＡ情報やＳＴＡ数などが含まれていても良い。また、無線中継装置が保持する情報は、隣接する無線中継装置から受信した情報に限らず、例えば２つ隣の無線中継装置等から受信したBeaconフレームに関する情報を保持しても良い。

無線中継装置１５３が故障している場合、無線中継装置１５３からBeaconフレームを送信できないため、無線中継装置１５２のBeacon情報テーブルは、ＭＡＣアドレス“XX.XX.XX.XX.XX.11”（無線中継装置１５１）及び“XX.XX.XX.XX.XX.14”（無線中継装置１５４）からの受信したBeaconフレームに関するエントリが存在するが、“XX.XX.XX.XX.XX.13”（無線中継装置１５３）から受信したBeaconフレームに関するエントリは存在しない。

そして、無線中継装置１５２は、Beacon情報テーブルに格納されているBeacon情報を参照し、受信Beacon数が“１００”になったエントリの情報を、第１の通信装置１０１に送信する。その後、無線中継装置１５２は、当該エントリの受信Beacon数をリセットする。なお、本実施形態では、第１の通信装置１０１に送信するための受信Beacon数が１００の場合について説明したが、他の数値でも良い。さらには、無線中継装置の各々から受信した受信Beacon数に従って送信することに制限するものではなく、複数の無線中継装置から受信した受信Beacon数の合計が、所定の値（例えば１００）になった場合に送信するように制御しても良い。また一つのエントリの受信Beacon数が“１００”になった場合に、Beacon情報テーブルに格納されている情報を全て送信するようにしても良い。

なお、本実施形態以外の形態として、第１の通信装置１０１に送信するためのトリガーは、受信Beacon数以外を条件にしても良い。例えば、無線中継装置がタイマーを有し、タイマーで一定時間経過する毎に受信Beacon情報の送信を行っても良い。他の例としては、接続されている第１の通信装置１０１が無線中継装置１５２に対して受信Beacon情報を要求しても良い。第１の通信装置１０１が各無線中継装置に対し、受信Beacon情報を要求するコマンドはＳＮＭＰ(Simple Network Management Protocol)といった既存のプロトコルを用いても良い。また独自のソフトウェアによって実現しても良い。

本実施形態にかかる無線中継装置１５４も、同様に、通信可能な範囲に位置する無線中継装置の受信Beacon情報を、第１の通信装置１０１に対して送信する。図１に示す例では、無線中継装置１５４は、隣接する無線中継装置１５３及び無線中継装置１５５の他に、無線中継装置１６１のBeaconフレームの受信が可能な位置に配置されている。

図５は、無線中継装置１５４が受信したBeaconフレームを記憶するBeacon情報テーブルの例を示した図である。図５に示すように、Beacon情報テーブルでは、ＭＡＣアドレスと、ＲＳＳＩと、タイムスタンプと、受信Beacon数とが対応付けられている。無線中継装置１５４は、図５に示すBeacon情報テーブルで、受信したBeaconフレームに関する情報（受信Beacon情報）を記憶する。

無線中継装置１５３が故障している場合、無線中継装置１５３からBeaconフレームを送信できないため、無線中継装置１５４のBeacon情報テーブルは、ＭＡＣアドレス“XX.XX.XX.XX.XX.15”（無線中継装置１５５）及び“XX.XX.XX.XX.XX.16”（無線中継装置１６１）からの受信したBeaconフレームに関するエントリが存在するが、“XX.XX.XX.XX.XX.13”（無線中継装置１５３）から受信したBeaconフレームに関するエントリは存在しない。

そして、無線中継装置１５４は、Beacon情報テーブルに格納されているBeacon情報を参照し、受信Beacon数が“１００”になったエントリの情報を、第１の通信装置１０１に送信する。その後、無線中継装置１５４は、当該エントリの受信Beacon数をリセットする。なお、本実施形態では、第１の通信装置１０１に送信するための受信Beacon数が“１００”の場合について説明したが、他の数値でも良い。さらに、送信するためのトリガーは、受信Beacon数に制限するものではなく、上述した無線中継装置１５２と同様に、他の手法を用いても良い。

このように無線中継装置１５２、１５４は、定期的に第１の通信装置１０１に受信Beacon情報を送信する。そして、第１の通信装置１０１は、受信したBeacon情報に基づいて、故障している、または故障している可能性の高い（以下、“故障している”は、“故障している可能性の高い”を含むものとする。）無線中継装置があるか否かを判定する。本実施形態で判定を行うタイミングは、無線中継装置から受信Beacon情報を受信した場合、一定時間間隔、営業開始時、営業終了時とする。なお、本実施形態は、判定を行うタイミングを制限するものではなく、実施の態様に応じて、適切なタイミングで行われればよい。

そして、第１の通信装置１０１は、中継装置情報記憶部２０１を参照し、無線中継装置の位置を認識した後、無線中継装置から受信した受信Beacon情報に基づいて、無線中継装置が故障しているか否かを判定する。

本実施形態では、線路上の両隣の無線中継装置から通信できるような位置に無線中継装置が配置されている。このため、１つの無線中継装置（例えば無線中継装置１５３）が正常に動作している場合、両隣の無線中継装置（例えば、無線中継装置１５２、１５４）は、当該１つの無線中継装置から送信されるBeaconフレームを受信できる。換言すれば、両隣の無線中継装置（例えば、無線中継装置１５２、１５４）は、当該１つの無線中継装置が故障しているときは、当該無線中継装置の両隣に位置する無線中継装置ではBeaconフレームを受信できない。そこで、本実施形態にかかる第１の通信装置１０１は、この条件に基づいて、無線中継装置が故障しているか否かを判定する。

つまり、本実施形態にかかる第１の通信装置１０１の判定部２０３は、無線中継装置１５２、１５４から受信した受信Beacon情報に、（無線中継装置１５２、１５４の隣に位置する）無線中継装置１５３から受信したBeaconフレームに関する情報が含まれていない場合に、無線中継装置１５３が故障していると判定する。

本実施形態では、判定部２０３が、隣接する無線中継装置の両方から受信Beacon情報が含まれていない無線中継装置を故障と判定している。本実施形態では、線路上に従って通信可能な間隔毎に無線中継装置が配置されているため、線路の両端に配置された無線中継装置を除き、１つの無線中継装置に対して複数の無線中継装置が情報の送受信を可能としている。これにより、判定部２０３は、複数の無線中継装置からの受信Beacon情報に基づいて、１つの無線中継装置について故障しているか否かを判定できる。これにより、判定精度の向上を図ることができる。

次に、本実施形態にかかる第１の通信装置１０１における、故障判定処理について説明する。図６は、本実施形態にかかる第１の通信装置１０１における上述した処理の手順を示すフローチャートである。

まず、受信制御部２１２は、有線で接続されている無線中継装置１５１〜１５５の各々から、受信Beacon情報を受信する（ステップＳ６０１）。本実施形態では、無線中継装置１５１〜１５５は、１００回Beaconフレームを受信する毎に、第１の通信装置１０１に対して、受信Beacon情報を送信する。

そして、判定部２０３は、始業時又は前回の判定から所定の時間が経過した、又は営業終了時間になったか判定する（ステップＳ６０２）。所定の時間が経過した、又は営業終了時間になっていないと判定した場合（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、所定の時間が経過した、又は営業終了時間になるまで待機する。なお、本実施形態では、所定の時間経過時又は営業終了時に判定を行うこととしたが、判定するタイミングを制限するものではなく、例えばBeaconフレームの受信時や始業時などであっても良い。

一方、判定部２０３が、所定の時間が経過した又は営業終了時間になったと判定した場合（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、受信した受信Beacon情報に基づいて、１つの無線中継装置について、両隣を含む複数の無線中継装置のうちいずれか１つ以上がBeaconフレームを複数回又は一定時間連続で受信しているか否かを判定する（ステップＳ６０３）。複数回又は一定時間連続で受信していると判定した場合（ステップＳ６０３：Ｙｅｓ）、当該無線中継装置は故障していないものとして、ステップＳ６０６の処理に移行する。

一方、判定部２０３が、複数の無線中継装置全てが、一つの無線中継装置から複数回又は一定時間連続で受信していないと判定した場合（ステップＳ６０３：Ｎｏ）、Beaconフレームを送信しているはずの、当該１つの無線中継装置が故障しているものと判定する（ステップＳ６０４）。

そして、送信制御部２１１が、当該１つの無線中継装置が故障していることを、ユーザ（が使用している端末）に対して通知する（ステップＳ６０５）。

その後、判定部２０３が、全ての無線中継装置に対して故障判定が終了したか否かを判定する（ステップＳ６０６）。故障判定が終了していない場合（ステップＳ６０６：Ｎｏ）、ステップＳ６０３から処理を開始する。

一方、判定部２０３が、全ての無線中継装置に対して故障判定を終了したと判定した場合（ステップＳ６０６：Ｙｅｓ）、再びステップＳ６０１から処理を行う。なお、営業終了時の場合には、全ての処理を終了する。

ところで、無線通信では、通信路の見通しが確保されている場合でもフェージングや雑音の影響により常時連続して正しくBeaconフレームを受信することは困難である。そのため、Beaconフレームをたまたま１回受信できなかった場合に、判定部２０３が、当該Beaconフレームの送信元となる無線中継装置を故障と判定すると、誤った判定を行う可能性がある。そこで、本実施形態にかかる判定部２０３の故障の判定方法として、複数の無線中継装置が複数回または一定時間連続して受信できなかった場合に限り、故障と判定する。これにより、故障検知の精度をさらに高めることができる。

本実施形態では、判定部２０３が、各無線中継装置がBeaconフレームを受信したか否かに基づいて、無線中継装置が故障したか否かを検出する例について説明した。しかしながら、受信した回数で故障を検知する例に制限するものではなく、例えば、ＲＳＳＩといった電波の強さを用いて、無線中継装置の故障検知、及び故障の予兆、また設置環境の変化を検知してもよい。例えば、ある無線中継装置で受信したBeaconフレームのＲＳＳＩが、全て小さい場合は当該無線中継装置の受信機能の故障の可能性がある。また、ある特定の無線中継装置から送信されたBeaconフレームのＲＳＳＩが所定の値より小さいと複数の無線中継装置で測定された場合、当該特定の無線中継装置の送信機能の故障の可能性がある。なお、所定の値は、実施態様に応じて定められるものとする。また、無線中継装置の位置は固定されているので、定常的にＲＳＳＩの平均値は大きく変化しない。そこでＲＳＳＩを一定時間間隔で監視し、平均値の変位を観測することで、故障の前兆や、無線中継装置感に何らかの遮蔽物が存在するといった環境の変化も読み取ることもできる。

本実施形態にかかる列車制御システムにおいて、故障検知手法を通常営業時に行うと、故障検知用の情報を取得するためのパケットがネットワーク内を流れるため、ネットワークの負担が増大する。そこで、故障検知を通常営業時には行わず、異常発生時の故障要因の特定、営業開始前のシステム起動直後、営業終了後のシステム停止直前などに行っても良い。このように特定の状況に限定して故障検知を行うことで、ネットワーク帯域を消費してもシステムに大きな影響を与えることを抑止できる。

本実施形態では、故障の判定を通信装置側で行う例について説明したが、故障の判定を通信装置で行うことに制限するものではなく、無線中継装置と有線で接続された装置であればよい。例えば、無線中継装置が有線で他の無線中継装置と接続されている場合に、通信装置のように別途装置を備えるのではなく、１つの無線中継装置に、通信装置の機能を含めても良い。

本実施形態にかかる通信装置では、１つの無線中継装置の故障か否かの判定を、複数の無線中継装置からの受信Beacon情報に基づいて行う。通信装置は、この受信Beacon情報を受信するか否かにより、有線ネットワークが故障しているか否かを判定できる。そして、受信した受信Beacon情報に、一つの無線中継装置からのBeaconフレームに関する情報が含まれているか否かにより、当該一つの無線中継装置が故障しているか否かを判定する。当該手法により、通信装置は、無線ネットワーク、有線ネットワークのどちらが故障しているのか判定することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、第１の通信装置１０１が、有線で接続された無線中継装置１５１〜１５５からの受信Beacon情報に基づいて故障判定を行う例について説明した。しかしながら、このような判定手法に制限するものではない。そこで、第２の実施形態では、１つの通信装置が管理している無線中継装置と、他の通信装置が管理している無線中継装置と、が隣接している場合の判定手法について説明する。

なお、列車制御システムのネットワーク構成は、第１の実施形態で示した図１と同様として説明を省略する。第２の実施形態では、第１の通信装置、及び第２の通信装置の処理が、第１の実施形態と異なる。

図７は、第２の実施形態にかかる第１の通信装置の構成を示すブロック図である。本実施形態にかかる第１の通信装置７００は、上述した第１の実施形態にかかる第１の通信装置１０１とは、通信装置情報記憶部７０１が追加され、通信制御部２０２とは処理が異なる通信制御部７０２に変更され、判定部２０３とは処理が異なる判定部７０３に変更されている点で異なる。なお、第２の通信装置は、第１の通信装置７００と同様の構成を備えているものとして、説明を省略する。

そして本実施形態にかかる第１の通信装置７００は、第２の通信装置に接続されている無線中継装置１６１からの受信Beacon情報をさらに用いて、無線中継装置（例えば無線中継装置１５５）の故障を検出する。図１に示すように、第２の通信装置に接続されている無線中継装置１６１は、無線中継装置１５５と隣接している。このため、第１の通信装置７００は、無線中継装置１５５の故障を検出する際に、無線中継装置１６１の受信Beacon情報を用いることで、無線中継装置１５５の故障の検出精度を向上できる。

通信装置情報記憶部７０１は、第１の通信装置７００の受信Beacon情報の要求先となる通信装置の情報を記憶している。図８は、通信装置情報記憶部７０１のテーブル構造を示した図である。図８に示すように、通信装置情報記憶部７０１は、装置ＩＤと、ＩＰアドレスと、ＭＡＣアドレスと、位置と、を対応付けて記憶している。

装置ＩＤは、要求先の通信装置を識別するＩＤとする。位置は、線路上における第１の通信装置１０１との相対的な位置関係を示している。例えば、位置が“上”とは、無線中継装置１５１と隣接する上流側に配置されていることを意味し、位置が“下”とは、無線中継装置１５５と隣接する下流側に配置されていることを意味する。これにより、通信装置情報記憶部７０１を参照することで、受信Beacon情報の送信要求先となる通信装置を特定できる。

通信制御部７０２は、第１の実施形態にかかる通信制御部２０２とは、送信制御部２１１と処理が異なる送信制御部７１１に変更され、受信制御部２１２と処理が異なる受信制御部７１２に変更されている点で異なる。

送信制御部７１１は、第１の実施形態にかかる送信制御部２１１による送信制御の他に、通信装置情報記憶部７０１に記憶された通信装置の情報に基づいて、通信装置に対して、当該通信装置が管理する無線中継装置からの受信Beacon情報の送信要求を送信する。

例えば、送信制御部７１１は、有線ネットワークを介して、第１の通信装置７００と接続された１つの無線中継装置（例えば無線中継装置１５５）と通信可能な範囲に位置し且つ当該第１の通信装置７００との間で送受信できない他の無線中継装置（例えば無線中継装置１６１）と接続された第２の通信装置に対して、受信Beacon情報の送信要求を送信する。

受信制御部７１２は、第１の実施形態にかかる受信制御部２１２による送信制御の他に、他の通信装置（例えば、第２の通信装置）から、送信制御部７１１が送信した送信要求に対応する受信Beacon情報（例えば、無線中継装置１６１から受信したBeaconフレームに関する情報を含む）を受信する。

判定部７０３は、第１の通信装置７００と有線で接続された複数の無線中継装置１５１〜１５５から受信した受信Beacon情報に加えて、他の無線中継装置（例えば第２の通信装置）から受信した受信Beacon情報に基づいて、１つの無線中継装置が故障しているか否かを判定する。

本実施形態にかかる列車制御システムは、図１と同様のネットワーク構成のため、図１を用いて説明する。図１に示すように、接続先の通信装置に拘わらず、無線中継装置は、隣接している無線中継装置からBeaconフレームを受信可能な間隔毎に配置されている。このため、本実施形態にかかる第１の通信装置７００は、無線中継装置１６１の受信Beacon情報を用いて、無線中継装置１５５の故障検知を行う。以下に、無線中継装置１５５が故障している場合の手順について説明する。

無線中継装置１５４は、隣接する無線中継装置の受信Beacon情報を第１の通信装置７００に送信する。図１に示すように、無線中継装置１５４は無線中継装置１５３と無線中継装置１５５のBeaconフレームの受信が可能である。

そして、無線中継装置１５５が故障している場合、無線中継装置１５４は、無線中継装置１５５からBeaconフレームを受信できない。このため、無線中継装置１５４の受信Beacon情報には、無線中継装置１５５のＭＡＣアドレスに関するエントリが含まれなくなる。図９は、無線中継装置１５４の受信Beacon情報のテーブル構造を示した図である。図９に示すように、無線中継装置１５４の受信Beacon情報には、無線中継装置１５３のエントリのみ含まれている。無線中継装置１５４は、図９に示す受信Beacon情報に基づいて、無線中継装置１５３の受信Beacon数が“１００”となった時に、当該テーブルの情報を、第１の通信装置７００に送信し、受信Beacon数をリセットする。無線中継装置１５４のテーブルの情報を送信するトリガーは、第１の実施形態と同様に、その他の条件であっても構わない。

同様に無線中継装置１５５に隣接する無線中継装置１６１も、隣接する無線中継装置の受信Beacon情報を、第２の通信装置に送信する。図１に示す例では、無線中継装置１６１は無線中継装置１５５と無線中継装置１６２からBeaconフレームを受信できる。しかし、無線中継装置１５５が故障しているため、無線中継装置１６１は無線中継装置１５５からBeaconフレームを受信できない。そのため、無線中継装置１６１の受信Beacon情報のテーブルには、無線中継装置１５５のＭＡＣアドレスのエントリは存在せず、無線中継装置１６２のエントリのみ含まれることになる。図１０は、無線中継装置１６１の受信Beacon情報のテーブル構造を示した図である。無線中継装置１６１は、図１０に示す受信Beacon情報に基づいて、無線中継装置１６２の受信Beacon数が“１００”となった時に、当該テーブルの情報を第２の通信装置に送信し、受信Beacon数をリセットする。無線中継装置１６１のテーブルの情報を送信するトリガーは、第１の実施形態と同様に、その他の条件であっても構わない。

このように無線中継装置１５４は第１の通信装置７００に、無線中継装置１６１は第２の通信装置に、受信Beacon情報を定期的に送信している。また、各通信装置も、定期的に受信した受信Beacon情報を、隣接している通信装置に送信している。隣接している通信装置に送信するために、通信装置は、通信装置情報記憶部を参照する。

図８に示す、第１の通信装置７００が記憶する通信装置情報記憶部７０１の場合、第１の通信装置７００の上流に第０の通信装置が、第２の通信装置の下流に第２の通信装置が接続されていることを認識できる。第２の通信装置も、同様の形式の通信装置情報記憶部を保持している。各通信装置は、通信装置情報記憶部に基づいて、通信装置に対して受信Beacon情報を送信する。例えば、第１の通信装置７００は、無線中継装置１５１〜１５５の受信Beacon情報を、第０の通信装置及び第２の通信装置に送信する。また、第２の通信装置は、無線中継装置１６１〜１６５の受信Beacon情報を、第１の通信装置及び第３の通信装置に送信する。

そして、各通信装置は、各無線中継装置から受信した受信Beacon情報の他に、他の通信装置から受信した受信Beacon情報を用いて、故障している無線中継装置があるか否かを判定する。

第１の通信装置７００は、無線中継装置がどの位置に設置されているか中継装置情報記憶部２０１を参照して認識できる。無線中継装置１５５が故障していない場合、第１の通信装置７００は、無線中継装置１５５からのBeaconが少なくとも無線中継装置１５４及び無線中継装置１６１に通知されると認識している。しかしながら、無線中継装置１５５が故障している場合、第１の通信装置７００は、無線中継装置１５５から受信Beacon情報を受信せず、無線中継装置１５４及び無線中継装置１６１から受信Beacon情報を受信するが、受信した受信Beacon情報には、無線中継装置１５５の情報が欠落している。

そして、第１の通信装置７００の判定部７０３は、隣接する無線中継装置の両方から受信した受信Beacon情報に、無線中継装置から送信されたBeaconフレームに関する情報が含まれていない場合に、故障と判断する。これにより、判定部７０３は、無線中継装置１５５を故障していると判定する。

一方、第２の通信装置は、隣接する無線中継装置の両方から受信した受信Beacon情報に、Beaconフレームのエントリのない無線中継装置が存在しないため、故障している無線中継装置はないと判定する。

このように、隣接する無線中継装置で接続されている通信装置が異なる場合でも、通信装置間で無線中継装置からの受信Beacon情報を送受信している。これにより、各通信装置は、無線中継装置の故障検知が可能となる。

本実施形態にかかる通信装置では、故障検出対象の無線中継装置に隣接する無線中継装置の接続先が、自装置と異なる場合でも、受信Beacon情報を取得できるので、検出精度の向上を図ることができる。

このように、第１〜第２の実施形態にかかる通信装置では、上述した判定を行うことで、列車１８１を用いずに、無線中継装置の故障を検知することができる。

（第３の実施形態）
第１〜第２の実施形態では、列車を用いずに無線中継装置の故障を判定する例について説明した。第３の実施形態では、列車を用いて、無線中継装置の故障を検出する例について説明する。

図１１は、第３の実施形態にかかる第１の通信装置の構成を示すブロック図である。本実施形態にかかる第１の通信装置１１００は、上述した第２の実施形態にかかる第１の通信装置７００とは、通信制御部７０２とは処理が異なる通信制御部１１０１に変更され、判定部７０３とは処理が異なる判定部１１０２に変更されている点で異なる。なお、第２の通信装置１２００は、第１の通信装置１１００と同様の構成を備えているものとして、説明を省略する。

通信制御部１１０１は、第２の実施形態にかかる通信制御部７０２とは、送信制御部７１１と処理が異なる送信制御部１１１１に変更され、受信制御部７１２と処理が異なる受信制御部１１１２に変更されている点で異なる。

送信制御部１１１１は、無線通信インタフェースを有し且つ線路に従って移動する無線通信端末を含む列車１８１が所定の位置（例えば図１２の位置Ｂ）に移動する予定の場合、当該所定の位置（位置Ｂ）から無線で通信可能な位置に存在する所定の無線中継装置（通信中継装置１５３）に対する通信要求を、当該所定の無線中継装置以外の無線中継装置（無線中継装置１５１）を介して、列車１８１に送信する。

受信制御部１１１２は、列車１８１から、所定の無線中継装置（例えば無線中継装置１５３）以外の無線中継装置（例えば無線中継装置１５４）を介して、送信制御部１１１１から送信された通信要求に基づいて、所定の無線中継装置（例えば無線中継装置１５３）との間で通信が行われたか否かを示した通信結果情報を受信する。

判定部１１０２は、列車１８１から受信した通信結果情報に、列車１８１が所定の位置から通信可能な位置に存在する所定の無線中継装置と通信が行われた結果が含まれていない場合に、所定の無線中継装置が故障していると判定する。

図１２は、本実施形態にかかるネットワーク構成による故障検出を示した図である。図１２に示すネットワーク構成は、第１〜第２の実施形態で示した構成と同様とする。

図１２に示す例では、列車１８１が移動している場合とする。そして、第１の通信装置１１００が、無線中継装置１５３の故障を検知する例について説明する。列車１８１は、通信装置に対して定期的に位置や速度情報を送信している。このため、各通信装置は、常に列車１８１の位置などを把握している。また、列車１８１の移動に伴い、隣接する通信装置間で、管理下の列車１８１に関する情報の送受信を定期的に行う。

例えば、列車１８１は、第１の通信装置１１００に対して位置情報を送信する。これにより、第１の通信装置１１００は、列車１８１が地点Ａに存在することを認識する。そして、（１）第１の通信装置１１００の送信制御部１１１１は、無線中継装置１５１を介して、列車１８１に対して、地点Ｂ到達時に無線中継装置１５３に対して試験接続する要求を送信する。

その後、（２）当該要求を受信した列車１８１は、地点Ｂ到達時に、無線中継装置１５３に対して試験接続を行う。試験接続の手法は特に制限するものではないが、例えば、IEEE802.11のＳＴＡがＡＰに対する接続手順に従う。

その後、（３）列車１８１は、試験接続の結果を、地点Ｃで無線中継装置１５３ではない無線中継装置１５５を介して、第１の通信装置１１００に送信する。

そして、第１の通信装置１１００の判定部１１０２は、列車１８１から受信した試験接続の結果に基づいて、無線中継装置１５３が故障しているか否かを判定する。

なお、本実施形態では、列車１８１が試験接続を行い、この試験結果を通信装置に送信する例について説明したが、試験接続ではなく通常の接続を行い、その接続結果を通知しても良い。

なお、本実施形態にかかる列車１８１を用いた故障の検出を、第１〜第２の実施形態で示した故障の検出手法と組み合わせても良い。例えば、第１〜第２の実施形態で示した故障の検出手法で、故障と検出された無線中継装置に対して、列車１８１が試験接続する等が考えられる。

第３の実施形態では、通信装置から、列車１８１に対して試験接続の指示を行い、列車１８１が試験接続結果を通信装置に送信している。第３の実施形態にかかる通信装置は、列車１８１の試験接続結果に基づいて無線中継装置が故障しているか否かを判定することで、隣接する無線中継装置に依存せずに、無線中継装置の故障を検出できる。

（第４の実施形態）
第１〜第３の実施形態では、無線中継装置の各々が使用する周波数チャネルが同一である場合について説明した。しかしながら、干渉を避けるために、複数の周波数チャネルを用いる場合もある。そこで、第４の実施形態では、一つおきに無線中継装置の周波数チャネルを異ならせる例について説明する。

図１３は、本実施形態にかかる列車制御システムのネットワーク構成を示した図である。通信装置と無線中継装置との接続形態といった基本的なネットワーク構成は、上述した実施形態と同様な部分について説明を省略する。

本実施形態にかかる列車制御システムでは、無線中継装置の周波数チャネルが一つおきに異ならせている。図１３に示す例では、通常、無線中継装置１５１、１５３、１５５、１６２、１６４の周波数チャネルがｃｈ１に設定され、無線中継装置１３５１、１３５２、１３６１、１３６２、１３６３の周波数チャネルがｃｈ６に設定されている。このネットワーク構成において、例えば、ｃｈ１の無線中継装置１５３の電波は隣接する無線中継装置１３５１と無線中継装置１３５２に届くものの、無線中継装置１３５１と無線中継装置１３５２の周波数チャネルはｃｈ６のため、受信することはできない。

そこで、通信装置は、有線ネットワークで接続されている無線中継装置に対し、一時的に使用する周波数チャネルを隣接する無線中継装置と合わせるように指示する。指示を行う際に、通信装置は、接続されている無線中継装置に対して、元々使用していたチャネル１番又はチャネル６番にするように指示を行っても良いし、Beaconフレーム受信用に別のチャネル１１番にするように指示を行っても良い。また指示を出す対象は、通信装置置と接続されている全ての無線中継装置であってもよいし、特定の無線中継装置であってもよい。

図１４は、第４の実施形態にかかる第１の通信装置の構成を示すブロック図である。本実施形態にかかる第１の通信装置１３０１は、上述した第２の実施形態にかかる第１の通信装置７００とは、チャネル変更部１４０１が追加され、通信制御部７０２とは処理が異なる通信制御部１４０２に変更されている点で異なる。なお、第２の通信装置１３０２は、第１の通信装置１３０１と同様の構成を備えているものとして、説明を省略する。

チャネル変更部１４０１は、故障か否かを判定するタイミングで、当該判定対象となる無線中継装置に対して、隣接する無線中継装置と同じ周波数チャネルになるように、通信制御部１４０２を介して指示する。

通信制御部１４０２は、第２の実施形態にかかる通信制御部７０２とは、送信制御部７１１と処理が異なる送信制御部１４１１に変更されている点で異なる。

送信制御部１４１１は、送信制御部７０２が行う送信制御の他に、無線中継装置に対して通信結果情報の要求を送信する際、チャネル変更部１４０１からの指示に従って、当該無線中継装置から通信可能な位置に存在する無線中継装置の周波数チャネルに合わせるよう、周波数チャネルの変更要求を送信する。

また、通信制御部１４０２は、受信制御部７１２が受信Beacon情報を受信した後に、無線中継装置に対して、変更前の周波数チャネルに変更する変更要求を送信する。

そして、第１の通信装置１３０１から指示を受けた無線中継装置は、使用する周波数チャネルを変更し、隣接する無線中継装置のBeacon情報を受信する。そして、第１の通信装置１３０１は、周波数チャネル変更を要求してから一定時間後に、周波数チャネルの変更の要求先である無線中継装置に対して、受信Beacon情報を抽出する指示を行う。

当該指示を受け付けた無線中継装置は、有線で接続されている通信装置に対して、受信Beacon情報を送信する。これにより、通信装置は、無線中継装置から受信Beacon情報を受信できる。これにより、上述した実施形態と同様に、無線中継装置の故障検知が可能となる。

本実施形態では、故障検知用に無線中継装置の使用する周波数チャネルを一時的に変更していたため、受信Beacon情報を受信した後に、通信装置の送信制御部１４１１は、無線中継装置の使用する周波数チャネルを元に戻す必要がある。送信制御部１４１１が、無線中継装置の使用する周波数チャネルを元に戻すタイミングは様々なタイミングが考えられる。例えば、通信装置の受信制御部７１２が受信Beacon情報を受信したことトリガーとして、送信制御部１４１１が、無線中継装置に対して元の周波数チャネルに戻すように指示してもよい。また、無線中継装置が、通信装置に対して受信Beacon情報の送信した後に、元の周波数チャネルに自発的に戻っても良い。

本実施形態にかかる通信装置では、無線中継装置の受信Beacon情報を抽出する際に、一時的に無線中継装置の使用する周波数チャネルを変更する。このため、無線中継装置が列車１８１と通信を行っている状況では、列車１８１が通信不可能になる可能性がある。各通信装置は、接続している無線中継装置と、列車１８１とが通信を行っていることは把握できるので、各通信装置が受信Beacon情報を抽出する際、無線中継装置と列車との間で通信を行っていない状況下で、故障検出をするように処理を行うことが好ましい。

本実施形態にかかる列車制御システムでは、通常、周波数チャネルを異ならせることで、隣接する無線中継装置の間で干渉が生じることを抑止できる。そして、故障検出を行う際に、周波数チャネルを合わせることで、上述した実施形態と同様の処理で、故障検出を行うことができる。

（第５の実施形態）
上述した実施形態では、無線中継装置が送信するBeaconフレームの受信状況により、通信装置が、受動的に無線中継装置の故障検知を行っていた。本実施形態では、Beaconフレームを用いず、通信装置が能動的に無線中継装置の故障検知を行う例について説明する。

本実施形態のネットワーク構成は、図１と同様として説明を省略する。本実施形態にかかる無線中継装置は、IEEE802.11準拠のＡＰ機能のみではなくＳＴＡ機能も備えている。そして、本実施形態では、ＳＴＡ機能を用いて故障検出を行う。

図１５は、第５の実施形態にかかる第１の通信装置の構成を示すブロック図である。本実施形態にかかる第１の通信装置１５００は、上述した第２の実施形態にかかる第１の通信装置７００とは、通信制御部７０２とは処理が異なる通信制御部１５０１に変更され、判定部７０３と処理が異なる判定部１５０３に変更されている点で異なる。なお、第２の通信装置は、第１の通信装置１５００と同様の構成を備えているものとして、説明を省略する。

通信制御部１５０１は、第２の実施形態の通信制御部７０２とは、送信制御部７１１と処理が異なる送信制御部１５１１に変更されている点で異なる。

送信制御部１５１１は、他の無線中継装置（例えば無線中継装置１５３）とＳＴＡ機能を用いて通信リンクを確立させる要求を、当該他の無線中継装置に隣接する無線中継装置（例えば無線中継装置１３５１、１３５２）に対して送信する。なお、隣接している無線中継装置（無線中継装置１３５１、１３５２）は、中継装置情報記憶部２０１を参照することで、特定される。

受信制御部７１２は、当該要求の送信先の無線中継装置（例えば無線中継装置１３５１、１３５２）から、他の無線中継装置（例えば無線中継装置１５３）と通信リンクが確立したか否かを示した接続結果情報を受信する。

判定部１５０３は、無線中継装置（例えば無線中継装置１３５１、１３５２）から受信した接続結果情報に、他の無線中継装置（例えば無線中継装置１５３）と通信リンクを確立できた旨を示す結果が含まれていなかった場合に、他の無線中継装置（例えば無線中継装置１５３）が故障していると判定する。本実施形態では、判定部１５０３が、両隣の無線中継装置（例えば無線中継装置１３５１、１３５２）との間で通信リンクを確立しなかった場合に、無線通中継装置（例えば無線中継装置１５３）を故障と検出する。

次に故障を検出するための本実施形態における処理手順について説明する。第１の通信装置１５００の判定部１５０３は、無線中継装置１５３の故障検知を行うため、中継装置情報記憶部２０１から、無線中継装置１５３に隣接する無線中継装置を検索する。そして、判定部１５０３は、無線中継装置１５３の隣接無線中継装置が無線中継装置１５２と無線中継装置１５４であることを認識できる。

そこで、送信制御部１５１１が、無線中継装置１５２と無線中継装置１５４に対して、無線中継装置１５３へ試験接続を行う指示を送信する。その際、送信制御部１５１１が、無線中継装置１５２、１５４に対して、無線中継装置１５３のＩＰアドレスやＭＡＣアドレスを送信しても良い。

指示を受けた無線中継装置１５２は、IEEE802.11におけるＳＴＡがＡＰに接続を行う手順に従い、無線中継装置１５３に対して接続を試みる。そして、無線中継装置１５２は、当該接続結果を、第１の通信装置１５００に送信する。

同様に、無線中継装置１５４も無線中継装置１５３に対し接続を試みる。そして、無線中継装置１５４は、当該接続結果を、第１の通信装置１５００に送信する。

この試験接続の成功、失敗の判断基準は、Authentication手続きの完了まで、Association手続きの完了まで、実際にデータの送受信が可能になるまでのいずれでもよく、本実施形態は制限を設けるものではない。

受信制御部７１２は、無線中継装置１５２、１５４の両方から無線中継装置１５３に対する接続結果を受信する。

判定部１５０３は、接続結果が両方とも失敗の場合、無線中継装置１５３を故障と判定する。本実施形態では、隣接する無線中継装置の両方の接続結果が失敗の場合、該当する無線中継装置を故障と判断しているが、隣接する無線中継装置のうち片方の接続結果が失敗の場合に、該当する無線中継装置を故障と判断しても良い。

なお、本実施形態では、送信制御部１５１１が、隣接する無線中継装置の両方に対して試験接続の指示を送信しているが、必ずしも両方同時に試験接続の指示を送信する必要はなく、片方ずつ試験接続の指示を送信しても良い。

本実施形態では、故障検知開始のタイミングについて制限するものではないが、例えば、システム起動時に全無線中継装置に対して本実施形態の故障検知方法を実施することで、起動時の自動点検に応用可能である。また、第１〜第２の実施形態と組み合わせ、第１〜第２の実施形態で行った故障検出手法を用いて、無線中継装置に異常を検出した場合に、本実施形態の故障検出手法を用いても良い。これにより、故障検知精度を向上させることができる。

本実施形態においては、無線中継装置がＳＴＡ機能を備える。そして、通信装置が、無線中継装置に対して、当該ＳＴＡ機能で他の無線中継装置と接続を指示する。当該指示に従って、無線中継装置が、ＴＡ機能により一時的に疑似列車となり、隣接する無線中継装置に対して試験接続を試みる。当該接続を行うことで、故障の検出精度を向上させることができる。

（第６の実施形態）
第１〜第５の実施形態では、通信装置が無線中継装置の故障検知を行っていた。第６の実施形態では、無線中継装置のみで互いの無線中継装置の故障検知を行う方法を説明する。

本実施形態のネットワーク構成は、図１と同様とする。そして、本実施形態にかかる列車制御システムに含まれる無線中継装置について説明する。

図１６は、第６の実施形態にかかる無線中継装置１６００の構成を示したブロック図である。図１６に示す無線中継装置１６００は、中継装置情報記憶部１６０１と、有線通信制御部１６０２と、判定部１６０３と、無線通信制御部１６０４と、を備える。そして、無線中継装置１６００は、有線ネットワークを介して接続された無線中継装置の故障検出を行う。

中継装置情報記憶部１６０１は、有線ネットワークを介して接続された無線中継装置に関する情報を記憶する。図１７は、中継装置情報記憶部１６０１のテーブル構造を示した図である。図１７に示すように、中継装置情報記憶部１６０１は、ＭＡＣアドレスと、ＲＳＳＩと、タイムスタンプと、受信Beacon数と、隣接フラグと、他無線中継装置のＭＡＣアドレスと、を対応付けて記憶している。無線中継装置は、中継装置情報記憶部１６０１を参照することで、隣接している他の無線中継装置を把握できる。

隣接フラグは、当該エントリが当該隣接している無線中継装置であるか否かを示している。他無線中継装置は、当該エントリの無線中継装置に隣接する無線中継装置であって、無線中継装置１６００と異なる無線中継装置のＭＡＣアドレスを示している。

図１６に示す中継装置情報記憶部１６０１では、ＭＡＣアドレスと、他無線中継装置のＭＡＣアドレスと、を対応付けているため、無線通中継装置は、受信Beacon情報の受信先の無線中継装置を特定できる。

中継装置情報記憶部１６０１が、第１の実施形態にかかる中継装置情報記憶部２０１と異なる点は、常に受信可能であるべき無線中継装置であるか否かが隣接フラグとして含まれている点と、受信可能な無線中継装置に隣接している他の無線中継装置を示すＭＡＣアドレスを含んでいる点である。

有線通信制御部１６０２は、送信制御部１６１１と、受信制御部１６１２と、を備え、ネットワークを介して接続された他の無線中継装置との間でデータを送受信する。送受信するデータには、受信Beacon情報も含まれている。

判定部１６０３は、受信Beacon情報に基づいて、他の無線中継装置が故障しているか否かを判定する。

無線通信制御部１６０４は、列車１８１や、通信可能な範囲に位置する無線中継装置と、の間で情報を送受信する。

本実施形態では、第１の無線中継装置１６００が、２つ隣に存在する第３の無線中継装置の情報を用いて、これらの間に存在する第２の無線中継装置の故障検知を行う方法について説明する。

無線中継装置１６００が、無線通信制御部１６０４が受信する、他の無線中継装置のBeaconフレームに基づいて、他の無線中継装置の故障検知を行う。故障検知の流れは、基本的に第１の実施形態と同様とする。故障検知を行うトリガーは、どのような条件でも良いが、例えば、始業時、営業終了時、所定の期間毎、Beaconフレームを一定数受信時、又は通信装置から故障検知を行う指示があった場合などが考えられる。

故障検知を行うトリガーが生じた場合に、第１の無線中継装置１６００の無線通信制御部１６０４は、当該装置と隣接する第２の無線中継装置から、Beaconフレームを受信する。また、無線通信制御部１６０４は、図１７を参照すると、自装置の他に、第２の無線中継装置のBeaconフレームを受信している装置が、第３の無線中継装置であることが認識できる。

そこで、第１の無線中継装置１６００の送信制御部１６１１は、有線ネットワークを介して、第３の無線中継装置に対し、第２の無線中継装置から受信した受信Beacon情報の送信要求を送信する。

第３の無線中継装置は、第１の無線中継装置１６００に対して、自装置が受信した受信Beacon情報を送信する。この時、第３の無線中継装置は、保持している全ての受信Beacon情報を送信しても良いし、第２の無線中継装置に関わる受信Beacon情報のみ送信しても良い。

これにより、第１の無線中継装置１６００が、第３の無線中継装置から、受信Beacon情報を受信できる。その後、第１の無線中継装置１６００の判定部１６０３は、受信した受信Beacon情報と、自装置の無線通信制御部１６０４で受信された受信Beacon情報と、に基づいて、第２の無線中継装置から送信されたBeaconフレームが正しく受信できたか否かを判定する。

判定部１６０３は、第１の無線中継装置１６００と第３の無線中継装置の双方で第２の無線中継装置が送信したBeaconフレームの受信を確認できなかった場合、第２の無線中継装置が故障であると判定する。第１の無線中継装置１６００は、第１の通信装置に対して、故障と判定した無線中継装置に関する情報を送信しても良いし、送信しなくとも良い。

また無線中継装置１５３は第１の通信装置１５００のみではなく、周囲の無線中継装置や通過する列車に対しても、無線中継装置１５４の故障を通知しても良い。

本実施形態では、第１の無線中継装置が、無線で受信可能な隣接する２つの無線中継装置に対して、故障を検知する手法について説明した。しかしながら、故障の検出対象を、無線で受信可能な隣接する２つの無線中継装置に制限するものではなく、ネットワーク内に存在する他の無線中継装置についても故障検知を行っても良い。この場合は、第１〜第４で示した通信装置の機能や動作をそのまま無線中継装置に搭載して実施することと同様となるため、説明を省略する。

上述した第１〜第２、第４〜第６に実施形態にかかる通信装置及び無線中継装置は、列車１８１を用いずに無線中継装置の故障検知を行うことを可能とした。

上述した第１〜第２、第４〜第６の実施形態にかかる通信装置では、複数の無線中継装置の受信結果を用いることで故障検知精度を向上できる。さらには、無線ネットワーク、有線ネットワークのどちらが故障しているのか判定可能な故障検知方法を提供することができる。

上述した実施形態では、列車制御システムを例に説明した。しかしながら、列車制御システムに制限するものではなく、他の制御システムに適用しても良い。適用可能な制御システムは、無線中継装置が経路に従って配置されていればよく、例えば、道路（経路）を走行する車両に関する制御システム（例えば、ＩＴＳ（Intelligent Transport System））や、経路に従って製品が流れる制御システムに適用しても良い。さらには、スマートグリッドにおけるスマートメータなどに用いることが可能である。これら制御システムも、列車保安システム同様、ネットワーク内の機器故障のための検査員などを必要とせずに、リアルタイムで遠隔地から監視可能になることで、ダウンタイムの削減、コストの削減が可能となる。

上述した実施形態にかかる通信装置、及び無線中継装置のハードウェア構成について説明する。図１８は、通信装置、及び無線中継装置のハードウェア構成を示した図である。図１８に示すように、通信装置、及び無線中継装置は、ＣＰＵ１７０１と、通信Ｉ／Ｆ１７０２と、ＨＤＤ１７０３と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１７０４と、ＲＡＭ１７０５と、を備え、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。通信Ｉ／Ｆ１７０２は、通信装置であれば有線Ｉ／Ｆを、無線中継装置であれば有線Ｉ／Ｆ及び無線Ｉ／Ｆを備えている。

本実施形態の通信装置、及び無線中継装置で実行される通信制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

また、本実施形態の通信装置、及び無線中継装置で実行される通信制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の通信装置、及び無線中継装置で実行される通信制御プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

また、本実施形態の通信制御プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

本実施形態の通信装置、及び無線中継装置で実行される通信制御プログラムは、上述した各部を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ１７０１がＨＤＤ１７０３から通信制御プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置（ＲＡＭ１７０５）上にロードされ、上記各部が主記憶装置（ＲＡＭ１７０５）上に生成されるようになっている。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０１、７００、１１００、１３０１、１５００…第１の通信装置、１０２、１３０２…第２の通信装置、１５１〜１５５、１６１〜１６５、１３５１、１３５２…無線中継装置、１８１…列車、２０１…中継装置情報記憶部、２０２、７０２、１１０１、１４０２、１５０１…通信制御部、２０３、７０３、１１０２、１５０３…判定部、２１１、７１１、１１１１、１４１１、１５１１…送信制御部、２１２、７１２、１１１２…受信制御部、１４０１…チャネル変更部、１６００…無線中継装置、１６０１…中継装置情報記憶部、１６０２…有線通信制御部、１６０３…判定部、１６０４…無線通信制御部、１６１１…送信制御部、１６１２…受信制御部

Claims (7)

1. 予め定められた経路上に配置された無線通信インタフェースを有する無線中継装置であり且つ当該経路上で隣接する他の無線中継装置と無線で通信可能な間隔毎に配置された無線中継装置の各々と、有線接続された通信装置において、
   前記無線中継装置毎に、当該無線中継装置を識別する識別情報と、当該無線中継装置が配置された前記経路上の位置と、を対応付けて記憶する記憶手段と、
   前記無線中継装置から、他の無線中継装置と通信が行われたか否かを示した通信結果情報を受信する受信手段と、
   １つの無線中継装置が配置された位置と、無線で通信可能な範囲内の位置と前記記憶手段で対応付けられた前記識別情報で識別される、無線中継装置から受信した前記通信結果情報に、当該１つの無線中継装置と通信が行われた結果が含まれていない場合に、当該１つの無線中継装置が故障していると判定する判定手段と、
   を備える通信装置。
2. 前記判定手段は、１つの無線中継装置が配置された位置と、前記経路上で隣接する位置と前記記憶手段で対応付けられた前記識別情報で識別される、複数の無線中継装置から受信した前記通信結果情報に、当該１つの無線中継装置と通信が行われた結果が含まれていない場合に、当該１つの無線中継装置が故障していると判定する、
   請求項１に記載の通信装置。
3. 有線ネットワークを介して、通信装置と接続された前記１つの無線中継装置と通信可能な範囲に位置し且つ当該通信装置との間で送受信できない他の無線中継装置と接続された他の通信装置に対して、当該他の通信装置が当該他の無線中継装置から受信した前記通信結果情報の要求を送信する送信手段を、さらに備え、
   前記受信手段は、前記他の通信装置から、前記送信手段が送信した前記要求に対応する前記通信結果情報を受信し、
   前記判定手段は、複数の無線中継装置から受信した前記通信結果情報に加えて、前記他の無線中継装置から受信した前記通信結果情報に基づいて、前記１つの無線中継装置が故障しているか否かを判定する、
   請求項１又は２に記載の通信装置。
4. 前記送信手段は、前記無線中継装置に対してそれぞれ異なる周波数チャネルが割り当てられている場合、前記無線中継装置に対して通信結果情報の要求を送信する際、当該無線中継装置から通信可能な位置と対応付けられている前記識別情報で識別される前記無線中継装置の周波数チャネルに合わせるよう、周波数チャネルの変更要求を送信し、前記通信結果情報を前記受信手段が受信した後に変更前の周波数チャネルに変更する変更要求を送信する、
   請求項３に記載の通信装置。
5. 前記送信手段は、前記１つの無線中継装置と通信リンクを確立させる要求を、当該１つの無線中継装置と通信可能な位置と対応付けられている前記識別情報で識別される、前記無線中継装置に対して送信し、
   前記受信手段は、通信リンクを確立させる要求の送信先の前記無線中継装置から、前記１つの無線中継装置と通信リンクが確立したか否かを示した通信結果情報を受信し、
   前記判定手段は、前記無線中継装置から受信した前記通信結果情報に、当該１つの無線中継装置と通信リンクを確立できた旨を示す結果が含まれていなかった場合に、当該１つの無線中継装置が故障していると判定する、
   請求項１乃至４のいずれか１つに記載の通信装置。
6. 予め定められた経路上に配置された無線通信インタフェースを有する無線中継装置であり且つ当該経路上で隣接する他の無線中継装置と無線で通信可能な間隔毎に配置された無線中継装置の各々と、有線接続された通信装置において、
   前記無線中継装置毎に、当該無線中継装置を識別する識別情報と、当該無線中継装置の前記経路上の位置と、を対応付けて記憶する記憶手段と、
   無線通信インタフェースを有し且つ前記経路に従って移動する無線通信端末が所定の位置に移動する予定の場合、当該所定の位置から無線で通信可能な位置と、前記記憶手段で対応付けられている前記識別情報で識別される所定の無線中継装置に対する通信要求を、当該所定の無線中継装置以外の無線中継装置を介して、前記無線通信端末に対して送信する送信手段と、
   前記無線通信端末から、前記所定の無線中継装置以外の無線中継装置を介して、前記通信要求に基づいて通信が行われたか否かを示した通信結果情報を受信する受信手段と、
   前記無線通信端末から受信した前記通信結果情報に、当該無線通信端末から通信可能な位置に対応付けられている前記識別情報で示される無線中継装置との通信が行われた結果が含まれていない場合に、当該無線中継装置が故障していると判定する判定手段と、
   を備える通信装置。
7. 予め定められた経路上に配置された無線通信インタフェースを有する無線中継装置であり且つ当該経路上で隣接する他の無線中継装置と無線で通信可能な間隔毎に配置された無線中継装置の各々と、有線接続された通信装置が実行する故障検出方法において、
   前記通信装置が、前記無線中継装置毎に、当該無線中継装置を識別する識別情報と、当該無線中継装置が配置された前記経路上の位置と、を対応付けて記憶する記憶手段を備え、
   受信手段が、前記無線中継装置から、他の無線中継装置と通信が行われたか否かを示した通信結果情報を受信する受信ステップと、
   判定手段が、１つの無線中継装置が配置された位置と、無線で通信可能な範囲内の位置と前記記憶手段で対応付けられた前記識別情報で識別される、無線中継装置から受信した前記通信結果情報に、当該１つの無線中継装置と通信が行われた結果が含まれていない場合に、当該１つの無線中継装置が故障していると判定する判定ステップと、
   を含む故障検出方法。
   

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