JP5922902B2 - 無線通信ネットワークシステムの同期方法 - Google Patents
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Description
また、第3の発明は、所定のルートに沿って移動する移動体に搭載した移動無線機と、前記ルートに沿って間隔を設けて複数設置され互いに隣合うもの同士で無線通信して送信元から末端まで中継しながら情報を伝達する複数の固定無線機とを備え、前記移動無線機と固定無線機が通信可能に時間同期されて通信を行う無線通信ネットワークシステムの同期方法であって、前記複数の固定無線機が同期情報を順次中継して伝達することを含み、前記固定無線機の少なくとも1つを前記同期情報として同期用パケットを送信する基地局とし、他の固定無線機を、前記基地局から送信された前記同期用パケットを中継する中継局とし、これら中継局は、電源の投入で同期用パケット受信待ち状態の同期捕捉モードに遷移し、同期捕捉モードに遷移した中継局は、同期用パケットを受信したときに同期維持モードに遷移して予め定められた自身の同期用パケット送信割当期間に同期用パケット送信可能となり、前記同期維持モードの中継局は、同期用パケット受信無しの状態が予め設定した同期情報更新制限時間を越えたときに前記同期捕捉モードに遷移する構成とし、前記同期維持モードの中継局は、同期用パケットを受信したとき、当該同期用パケット内に含まれている基地局から受信されるまでに経由した中継局の数を表すクロックレベル情報と自身が記憶保持しているクロックレベル情報とを比較し、自身のクロックレベルの値の方が大きいときに同期用パケット受信と判定し、その同期用パケットのクロックレベルの値に1を加算して自身のクロックレベル情報として記憶保持する一方、前記基地局は、同期用パケットの送信元を表すクロックレベル情報が予め記憶され、前記同期捕捉モードの中継局は、基地局から受信されるまでに経由することが想定される最大中継局数よりも大きな値がクロックレベル情報として予め記憶される。
また、第4の発明は、所定のルートに沿って移動する移動体に搭載した移動無線機と、前記ルートに沿って間隔を設けて複数設置され互いに隣合うもの同士で無線通信して送信元から末端まで中継しながら情報を伝達する複数の固定無線機とを備え、前記移動無線機と固定無線機が通信可能に時間同期されて通信を行う無線通信ネットワークシステムの同期方法であって、前記複数の固定無線機が同期情報を順次中継して伝達することを含み、前記固定無線機の少なくとも1つを前記同期情報として同期用パケットを送信する基地局とし、他の固定無線機を、前記基地局から送信された前記同期用パケットを中継する中継局とし、これら中継局は、電源の投入で同期用パケット受信待ち状態の同期捕捉モードに遷移し、同期捕捉モードに遷移した中継局は、同期用パケットを受信したときに同期維持モードに遷移して予め定められた自身の同期用パケット送信割当期間に同期用パケット送信可能となり、前記同期維持モードの中継局は、同期用パケット受信無しの状態が予め設定した同期情報更新制限時間を越えたときに前記同期捕捉モードに遷移する構成とし、前記同期維持モードの中継局は、同期用パケットを受信したとき、当該同期用パケット内に含まれている基地局の同期用パケット送信時刻を示すマスタタイム情報及び基地局から受信されるまでに経由した中継局の数を表すクロックレベル情報と自身が記憶保持しているマスタタイム情報及びクロックレベル情報とをそれぞれ比較し、受信した同期用パケットのマスタタイム情報の方が新しいとき又はマスタタイム情報が同じ場合には自身のクロックレベルの値の方が大きいときに、同期用パケット受信と判定し、その同期用パケットのマスタタイム情報を自身のマスタタイム情報として記憶保持すると共に、その同期用パケットのクロックレベルの値に1を加算して自身のクロックレベル情報として記憶保持する一方、前記基地局は、同期用パケットの送信元を表すクロックレベル情報が予め記憶され、前記同期捕捉モードの中継局は、基地局から受信されるまでに経由することが想定される最大中継局数よりも大きな値がクロックレベル情報として予め記憶される。
図1は、本発明に係る無線通信ネットワークシステムの同期方法を適用する無線通信ネットワークシステムの一例を示す概略構成図である。
図1において、無線通信ネットワークシステムは、移動体である列車1に搭載された2台の列車無線機VRS1、VRS2と、複数の沿線無線機WRS1〜WRS7と、を備えて構成される。
1フレームは、複数、例えば10個のウインドウW0〜W9(図2ではwindowで示す)に分割し、各ウインドウW0〜W9は複数のタイムスロットブロック(以下、TSブロックとする)、例えば、列車無線機VRS1、VRS2と通信対象の沿線無線機WRS間の測距を行うための測距TSブロック、列車無線機VRS1、VRS2が送信元になるVRS送信TSブロック、各無線機の送受信動作の同期をとるための同期TSブロック、沿線無線機WRS1〜WRS7が送信元となるWRS送信TSブロック、及び、列車無線機VRS1、VRS2からの情報送信により中継動作を行うためのVRS中継用TSブロックに分割して構成する。更に、各TSブロックはそれぞれ所定数のTSで構成する。前記VRS中継用TSブロックを設けたことにより、互いに無線通信可能な沿線無線機WRS間の情報伝達を列車無線機VRS1、VRS2を介して中継可能にしている。
本実施形態の同期方法は、列車により地上の互いに隣合う無線機間の電波伝搬に支障が生じた場合を想定して、列車の前後部に搭載した2つの列車無線機を利用して同期情報として例えば同期用パケットを中継して各無線機の同期状態を維持する構成である。
本実施形態では、基地局方向から伝送される同期用パケットを優先的に採用するための判断情報としてクロックレベルを同期用パケットの同期情報の1つとして付加する。前記クロックレベルは、受信した同期用パケットが基地局から伝搬するまでに経由した無線局の台数を表すものである。そして、基地局のクロックレベルを0とする。それ以外の無線局のクロックレベルは、図3の立ち上げ、同期捕捉モードでは、基地局から伝搬するまでに経由すると想定される最大無線局数よりも大きい値とする。例えば、ネットワークシステムにおいて同期させる全無線局数より大きな数値とすればよい。そして、地上同期維持モード又は車上同期維持モードの中継局は、同期用パケットを受信したとき、当該同期用パケット内に含まれているクロックレベル情報と自身が記憶保持しているクロックレベル情報とを比較し、自身のクロックレベルの値の方が大きいときに同期用パケット受信と判定し、その同期用パケットのクロックレベルの値に1を加算して自身のクロックレベル情報として記憶保持するようにする。
例えば、同期捕捉モードの無線局が、基地局から直接同期用パケットを受信したとすると、無線局は、受信した同期用パケットに含まれるクロックレベル情報と自身の保持するクロックレベル情報を比較する。この場合、基地局から直接同期用パケットに含まれるクロックレベル情報の値は「0」であり、同期用パケットを受信した無線局の保持するクロックレベル情報の値は0より大きい。従って、同期用パケットを受信した無線局は、基地局方向から受信した同期用パケットであると判定して採用すると共に、「0」に「1」を加算して自身のクロックレベル情報として保持する。同期用パケットの受信により地上同期維持モードに遷移した無線局が同期用パケットを送信する際には、自身が保持するクロックレベル値「1」を、送信する同期用パケットのクロックレベル情報として付加して送信する。このようにして、地上同期維持モード及び車上同期維持モードの無線局は、自身のクロックレベルより小さい値のクロックレベル情報を持つ同期用パケットを受信する毎に、受信したクロックレベル値に「1」を加算して自身のクロックレベル値として保持する。
同期用パケットは、基地局の同期用パケットの送信周期(例えば1秒)で受信されるが、基地局方向からの同期用パケットが受信できなくなった場合、他の経路から同期用パケットが受信されてもそのクロックレベル値が小さいとその同期用パケットを採用できず、同期情報更新タイムアウト(例えば1分)により同期捕捉モードに遷移してしまい、別の基地局方向からの同期用パケットの受信を待つようになり、同期精度の悪化や同期外れが起こる虞れがある。
第3実施形態は、一方の基地局側の中継経路に支障を生じた場合でも同期維持モードを維持することは可能であるが、同期用パケットが受信できなくなった無線局のクロックレベル値が、他の経路からの同期用パケットに含まれるクロックレベルよりも上回るまでに時間を要し、同期情報更新タイムアウトに至る場合もある。
第4実施形態では、クロックレベル情報の代わりに、マスタタイム情報を同期用パケットの同期情報の1つとして付加する。マスタタイムは、基地局が同期用パケットを送信したときの時刻、即ち、基地局の同期用パケット送信時刻を表し、基地局が定める時刻情報で複数の基地局間で一致するもので、基地局が受信する基準時刻情報、例えば、GPS信号の時刻情報を用いればよい。
第5実施形態の同期方法は、クロックレベル情報とマスタタイム情報を併用するようにしたものである。第5実施形態は、同期用パケットにマスタタイム情報及びクロックレベル情報を含めるようにする。そして、第5実施形態では、下記の(1)、(2)のいずれかの条件を満たした場合に、受信した同期用パケットを採用する。
(1)受信した同期用パケットに含まれるマスタタイム情報が自身の保持するマスタタイム情報より新しい場合。
(2)受信した同期用パケットに含まれるマスタタイム情報が自身の保持するマスタタイム情報と等しく、かつ、受信した同期用パケットに含まれるクロックレベル値が自身の保持するクロックレベル値より小さい場合。
図5に、基地局の電源立ち上げからの動作モードの遷移を示し、その動作について説明する。
第2の発明の同期方法は、地上の固定無線機の一部に通信障害が生じて一方の基地局からの同期用パケットが受信できなくなった場合に、他の基地局からの同期用パケットを受信することで同期状態を維持できるようにしたものである。
WRS1〜WRS7 沿線無線機
VRS1、VRS2 列車無線機
Claims (16)
- 所定のルートに沿って移動する移動体の前部と後部に互いに通信可能に配置された移動無線機と、前記ルートに沿って間隔を設けて複数設置され互いに隣合うもの同士で無線通信して送信元から末端まで中継しながら情報を伝達する複数の固定無線機とを備え、前記移動無線機と固定無線機が通信可能に時間同期されて通信を行う無線通信ネットワークシステムの同期方法であって、
前記複数の固定無線機が同期情報を順次中継して伝達すること、及び、
固定無線機間に前記移動体が存在するときに、前記移動体の前部と後部に配置された前記移動体無線機によって前記固定無線機間の前記同期情報を中継すること、
を含み、
前記固定無線機の少なくとも1つが前記同期情報として同期用パケットを送信する基地局とされ、他の固定無線機及び前記移動無線機が前記基地局から送信された前記同期用パケットを中継する中継局とされ、
前記他の固定無線機は、前記移動無線機を介在せずに中継された前記同期用パケットが周期的に受信されて採用している間は、前記移動無線機を介在して中継された前記同期用パケットを採用しない、
無線通信ネットワークシステムの同期方法。 - 前記中継局は、電源の投入で同期用パケット受信待ち状態の同期捕捉モードに遷移して、移動無線機を介在せずに中継された同期用パケットを受信したときに同期精度が高いことを示す地上同期維持モードに遷移して予め定められた自身の同期用パケット送信割当期間に同期用パケット送信可能となり、移動無線機を介在して中継された同期用パケットを受信したときに前記地上同期維持モードより同期精度が低いことを示す車上同期維持モードに遷移して予め定められた自身の同期用パケット送信割当期間に同期用パケット送信可能となり、車上同期維持モードの中継局が地上同期維持モードの中継局から同期用パケットを受信したときは地上同期維持モードに遷移する請求項1に記載の無線通信ネットワークシステムの同期方法。
- 前記地上同期維持モード又は車上同期維持モードの中継局は、同期用パケットを受信したとき、当該同期用パケット内に含まれている基地局の同期用パケット送信時刻を示すマスタタイム情報と自身が記憶保持しているマスタタイム情報とを比較し、受信した同期用パケットのマスタタイム情報の方が新しいときに同期用パケット受信と判定し、その同期用パケットのマスタタイム情報を自身のマスタタイム情報として記憶保持する請求項2に記載の無線通信ネットワークシステムの同期方法。
- 前記地上同期維持モード又は車上同期維持モードの中継局は、同期用パケットを受信したとき、当該同期用パケット内に含まれている基地局から受信されるまでに経由した中継局の数を表すクロックレベル情報と自身が記憶保持しているクロックレベル情報とを比較し、自身のクロックレベルの値の方が大きいときに同期用パケット受信と判定し、その同期用パケットのクロックレベルの値に1を加算して自身のクロックレベル情報として記憶保持する一方、前記基地局は、同期用パケットの送信元を表すクロックレベル情報が予め記憶され、前記同期捕捉モードの中継局は、基地局から受信されるまでに経由することが想定される最大中継局数よりも大きな値がクロックレベル情報として予め記憶される請求項2又は3に記載の無線通信ネットワークシステムの同期方法。
- 前記地上同期維持モード又は車上同期維持モードの中継局は、同期用パケットを受信したとき、当該同期用パケット内に含まれている基地局の同期用パケット送信時刻を示すマスタタイム情報及び基地局から受信されるまでに経由した中継局の数を表すクロックレベル情報と自身が記憶保持しているマスタタイム情報及びクロックレベル情報とをそれぞれ比較し、受信した同期用パケットのマスタタイム情報の方が新しいとき又はマスタタイム情報が同じ場合には自身のクロックレベルの値の方が大きいときに、同期用パケット受信と判定し、その同期用パケットのマスタタイム情報を自身のマスタタイム情報として記憶保持すると共に、その同期用パケットのクロックレベルの値に1を加算して自身のクロックレベル情報として記憶保持する一方、前記基地局は、同期用パケットの送信元を表すクロックレベル情報が予め記憶され、前記同期捕捉モードの中継局は、基地局から受信されるまでに経由することが想定される最大中継局数よりも大きな値がクロックレベル情報として予め記憶される請求項2に記載の無線通信ネットワークシステムの同期方法。
- 前記車上同期維持モードの中継局は、同期用パケット受信無しの状態が予め設定した同期情報更新制限時間を越えたときに前記同期捕捉モードに遷移する構成とした請求項2〜5のいずれか1つに記載の無線通信ネットワークシステムの同期方法。
- 前記車上同期維持モードの中継局は、同期捕捉モードに遷移するまでの間、同期用パケットを受信するまで前記同期情報更新制限時間より短い周期で前記クロックレベルの値を一定値ずつ増加する請求項4又は5に記載の無線通信ネットワークシステムの同期方法。
- 前記基地局は、予め設定した基準時刻信号受信制限時間内に基準時刻信号を受信すると、基地局として同期用パケット送信可能となり、前記基準時刻信号受信制限時間内に基準時刻信号の受信がないときは前記中継局として動作する請求項1〜7のいずれか1つに記載の無線通信ネットワークシステムの同期方法。
- 前記基地局は、電源の投入で基準時刻信号受信待ち状態の基準時刻信号捕捉モードに遷移して、前記基準時刻信号受信制限時間内に基準時刻信号を受信すると、前記地上同期維持モードより同期精度が高いことを示す基地局同期維持モードに遷移して予め定められた自身の同期用パケット送信割当期間に同期用パケット送信可能となり、前記基準時刻信号捕捉モード又は前記基地局同期維持モードの基地局は、前記基準時刻信号受信制限時間内に基準時刻信号の受信がないときは前記同期捕捉モードに遷移し、同期捕捉モードの基地局は、前記地上同期維持モードの中継局から同期用パケットを受信したときに地上同期維持モードに遷移し、車上同期維持モードの中継局から同期用パケットを受信したときに車上同期維持モードに遷移し、前記地上同期維持モードの基地局は、前記基準時刻信号を受信したときに前記基地局同期維持モードに遷移する一方、予め設定した同期情報更新制限時間内に同期用パケットを受信しないときは前記車上同期維持モードに遷移し、車上同期維持モードの基地局は、前記同期情報更新制限時間内に同期用パケットを受信しないときは前記基準時刻信号捕捉モードに遷移する請求項8に記載の無線通信ネットワークシステムの同期方法。
- 所定のルートに沿って移動する移動体に搭載した移動無線機と、前記ルートに沿って間隔を設けて複数設置され互いに隣合うもの同士で無線通信して送信元から末端まで中継しながら情報を伝達する複数の固定無線機とを備え、前記移動無線機と固定無線機が通信可能に時間同期されて通信を行う無線通信ネットワークシステムの同期方法であって、
前記複数の固定無線機が同期情報を順次中継して伝達することを含み、
前記固定無線機の少なくとも1つを前記同期情報として同期用パケットを送信する基地局とし、他の固定無線機を、前記基地局から送信された前記同期用パケットを中継する中継局とし、これら中継局は、電源の投入で同期用パケット受信待ち状態の同期捕捉モードに遷移し、同期捕捉モードに遷移した中継局は、同期用パケットを受信したときに同期維持モードに遷移して予め定められた自身の同期用パケット送信割当期間に同期用パケット送信可能となり、前記同期維持モードの中継局は、同期用パケット受信無しの状態が予め設定した同期情報更新制限時間を越えたときに前記同期捕捉モードに遷移する構成とし、
前記同期維持モードの中継局は、同期用パケットを受信したとき、当該同期用パケット内に含まれている基地局の同期用パケット送信時刻を示すマスタタイム情報と自身が記憶保持しているマスタタイム情報とを比較し、受信した同期用パケットのマスタタイム情報の方が新しいときに同期用パケット受信と判定し、その同期用パケットのマスタタイム情報を自身のマスタタイム情報として記憶保持する、
無線通信ネットワークシステムの同期方法。 - 前記同期維持モードの中継局は、同期用パケットを受信したとき、当該同期用パケット内に含まれている基地局から受信されるまでに経由した中継局の数を表すクロックレベル情報と自身が記憶保持しているクロックレベル情報とを比較し、自身のクロックレベルの値の方が大きいときに同期用パケット受信と判定し、その同期用パケットのクロックレベルの値に1を加算して自身のクロックレベル情報として記憶保持する一方、前記基地局は、同期用パケットの送信元を表すクロックレベル情報が予め記憶され、前記同期捕捉モードの中継局は、基地局から受信されるまでに経由することが想定される最大中継局数よりも大きな値がクロックレベル情報として予め記憶される、請求項10に記載の無線通信ネットワークシステムの同期方法。
- 所定のルートに沿って移動する移動体に搭載した移動無線機と、前記ルートに沿って間隔を設けて複数設置され互いに隣合うもの同士で無線通信して送信元から末端まで中継しながら情報を伝達する複数の固定無線機とを備え、前記移動無線機と固定無線機が通信可能に時間同期されて通信を行う無線通信ネットワークシステムの同期方法であって、
前記複数の固定無線機が同期情報を順次中継して伝達することを含み、
前記固定無線機の少なくとも1つを前記同期情報として同期用パケットを送信する基地局とし、他の固定無線機を、前記基地局から送信された前記同期用パケットを中継する中継局とし、これら中継局は、電源の投入で同期用パケット受信待ち状態の同期捕捉モードに遷移し、同期捕捉モードに遷移した中継局は、同期用パケットを受信したときに同期維持モードに遷移して予め定められた自身の同期用パケット送信割当期間に同期用パケット送信可能となり、前記同期維持モードの中継局は、同期用パケット受信無しの状態が予め設定した同期情報更新制限時間を越えたときに前記同期捕捉モードに遷移する構成とし、
前記同期維持モードの中継局は、同期用パケットを受信したとき、当該同期用パケット内に含まれている基地局から受信されるまでに経由した中継局の数を表すクロックレベル情報と自身が記憶保持しているクロックレベル情報とを比較し、自身のクロックレベルの値の方が大きいときに同期用パケット受信と判定し、その同期用パケットのクロックレベルの値に1を加算して自身のクロックレベル情報として記憶保持する一方、前記基地局は、同期用パケットの送信元を表すクロックレベル情報が予め記憶され、前記同期捕捉モードの中継局は、基地局から受信されるまでに経由することが想定される最大中継局数よりも大きな値がクロックレベル情報として予め記憶される、
無線通信ネットワークシステムの同期方法。 - 所定のルートに沿って移動する移動体に搭載した移動無線機と、前記ルートに沿って間隔を設けて複数設置され互いに隣合うもの同士で無線通信して送信元から末端まで中継しながら情報を伝達する複数の固定無線機とを備え、前記移動無線機と固定無線機が通信可能に時間同期されて通信を行う無線通信ネットワークシステムの同期方法であって、
前記複数の固定無線機が同期情報を順次中継して伝達することを含み、
前記固定無線機の少なくとも1つを前記同期情報として同期用パケットを送信する基地局とし、他の固定無線機を、前記基地局から送信された前記同期用パケットを中継する中継局とし、これら中継局は、電源の投入で同期用パケット受信待ち状態の同期捕捉モードに遷移し、同期捕捉モードに遷移した中継局は、同期用パケットを受信したときに同期維持モードに遷移して予め定められた自身の同期用パケット送信割当期間に同期用パケット送信可能となり、前記同期維持モードの中継局は、同期用パケット受信無しの状態が予め設定した同期情報更新制限時間を越えたときに前記同期捕捉モードに遷移する構成とし、
前記同期維持モードの中継局は、同期用パケットを受信したとき、当該同期用パケット内に含まれている基地局の同期用パケット送信時刻を示すマスタタイム情報及び基地局から受信されるまでに経由した中継局の数を表すクロックレベル情報と自身が記憶保持しているマスタタイム情報及びクロックレベル情報とをそれぞれ比較し、受信した同期用パケットのマスタタイム情報の方が新しいとき又はマスタタイム情報が同じ場合には自身のクロックレベルの値の方が大きいときに、同期用パケット受信と判定し、その同期用パケットのマスタタイム情報を自身のマスタタイム情報として記憶保持すると共に、その同期用パケットのクロックレベルの値に1を加算して自身のクロックレベル情報として記憶保持する一方、前記基地局は、同期用パケットの送信元を表すクロックレベル情報が予め記憶され、前記同期捕捉モードの中継局は、基地局から受信されるまでに経由することが想定される最大中継局数よりも大きな値がクロックレベル情報として予め記憶される、
無線通信ネットワークシステムの同期方法。 - 前記同期維持モードの中継局は、同期捕捉モードに遷移するまでの間、同期用パケットを受信するまで前記同期情報更新制限時間より短い周期で前記クロックレベルの値を一定値ずつ増加する請求項11〜13のいずれか1つに記載の無線通信ネットワークシステムの同期方法。
- 前記基地局は、電源の投入で基準時刻信号受信待ち状態の基準時刻信号捕捉モードに遷移して、予め設定した基準時刻信号受信制限時間内に基準時刻信号を受信すると、前記同期維持モードより同期精度が高いことを示す基地局同期維持モードに遷移して予め定められた自身の同期用パケット送信割当期間に同期用パケット送信可能となり、前記基準時刻信号捕捉モード又は前記基地局同期維持モードの基地局は、前記基準時刻信号受信制限時間内に基準時刻信号の受信がないときは前記同期捕捉モードに遷移し、同期捕捉モードの基地局は、同期用パケットを受信したときに前記同期維持モードに遷移し、前記同期維持モードの基地局は、前記基準時刻信号を受信したときに前記基地局同期維持モードに遷移する一方、予め設定した同期情報更新制限時間内に同期用パケットを受信しないときは前記基準時刻信号捕捉モードに遷移する請求項10〜14のいずれか1つに記載の無線通信ネットワークシステムの同期方法。
- 前記固定無線機の少なくとも2つを同期用パケット送信用の基地局とする請求項10〜15のいずれか1つに記載の無線通信ネットワークシステムの同期方法。
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