JP6490327B2

JP6490327B2 - 地上無線局

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Inventors: 青山　哲也; 哲也青山; 啓二郎武
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Description

この発明は、移動無線局の移動経路に沿って設置される地上無線局の無線リソース管理技術に関する。

移動無線局（以降、移動局とも称す）の移動経路に沿って設置された複数の地上無線局（以降、地上局とも称す）のそれぞれの通信エリアにおいて、移動局は自装置が存在する通信エリアに対応する地上局に接続して通信を行い、移動局の移動に伴って接続先の地上局を切り替るハンドオーバを実施しながら通信を継続する無線通信システムでは、ハンドオーバに伴う通信断を防止するため、事前にハンドオーバ先の地上局の無線リソース予約や上層の通信ネットワークへの通信経路の確立が行われる。

例えば、鉄道沿線に設置された地上局と列車に搭載された移動局との間で通信を行う場合、列車の進行方向かつ制動距離内にある地上局の無線リソースが予約される。事前に確保された無線リソースは、無線リソース浮きと呼ばれる無線リソースが使用されないまま確保された状態が維持される事象を防止するため、未使用時に適切に解放される必要がある。未使用時に無線リソースを解放するための手段として、地上局が移動局からの受信データを監視し、タイマによってあらかじめ定められた期間受信が行われない無線リソースを検出し、当該無線リソースを未使用と判断する無通信監視機能がある。このようなタイマのタイマ値として、固定値を用いる方法（特許文献１）や、ネットワーク負荷に応じて変化させる方法（特許文献２）が開示されている。

特開平１０−１６４２１６

特開２０１３−１４３６７２

地上局が列車の無線通信システム用である場合、無線リソース予約から通信開始までの時間は、列車の駅への停車有無や進行方向の転換、列車運行種別ごとに異なる移動速度の差などに依存して異なる。このため、上述のような従来の無通信監視機能によって無線リソース浮きの問題を解決しようとした場合、特許文献１のように固定のタイマ値を用いると、通信開始までの時間の方が長い場合にハンドオーバ前に無線リソースが解放されてしまったり、通信開始までの時間の方が短い場合に不必要に無線リソースを占有してしまったりする問題がある。特許文献２のようにネットワーク負荷に応じてタイマ値を変更させたとしても、ハンドオーバ前に無線リソースが解放されてしまったり、通信開始までの時間の方が短い場合に不必要に無線リソースを占有してしまったりする問題を解決することはできない。

本発明は、以上に鑑みてなされたもので、移動局のハンドオーバに備えて確保された無線リソース（予約無線リソース）が、ハンドオーバ前に解放されてしまう事象の発生を低減するとともに、予約無線リソースが不要になった場合には適切に当該無線リソースを解放することができる地上局を得ることを目的とする。

この発明の地上無線局は、移動無線局の移動経路に沿って設置される複数の地上無線局を含み、移動無線局が移動に伴って接続する地上無線局を切り替える無線通信システムの地上無線局であって、移動無線局が自装置に隣接する他の地上無線局と自装置の前に通信する場合に、移動無線局用に無線リソースを確保する無線制御部と、他の地上無線局に対して移動無線局から送信された無線信号を監視する通信状態監視部と、を備え、通信状態監視部は、無線信号が定められた時間受信されないことを検知すると、移動無線局と他の地上無線局間との通信状態の確認を行い、無線制御部は、通信状態監視部が移動無線局と他の地上無線局間に通信が無いことを確認した場合に、無線リソースを解放する、ようにしたものである。

移動無線局の移動経路に沿って配置される地上無線局において、自装置に移動無線局が接続する前に確保した移動無線局の無線リソースを、移動局が自装置に接続する前に誤って解放してしまう可能性を低減するとともに、確保した無線リソースが不要である場合には解放することが可能になる。

この発明の実施の形態１に係る無線通信システムのシステム構成の一例を示す模式図である。実施の形態１の地上局の機能構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の地上局のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の制御局の機能構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の制御局のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の移動局の機能構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の移動局のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の地上局の動作の一例を示すシーケンス図である。実施の形態１の地上局のスヌーピング動作の一例を示すフローチャートである。実施の形態１の地上局の通信状態確認処理の一例を示すシーケンス図である。実施の形態１の地上局のリソース解放処理の一例を示すシーケンス図である。この発明の実施の形態２に係る無線通信システムのシステム構成の一例を示す模式図である。実施の形態２の地上局の機能構成の一例を示すブロック図である。実施の形態２の地上局の動作の一例を示すシーケンス図である。実施の形態２の地上局のスヌーピング動作の一例を示すフローチャートである。実施の形態２の地上局の通信状態確認処理の一例を示すシーケンス図である。実施の形態２の地上局のリソース解放処理の一例を示すシーケンス図である。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。以下の説明で参照する図面では、同一もしくは相当する部分に同一の符号を付している。

実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成例を示す。図１の例では、列車１００に移動無線局（移動局）６００が備えられており、列車１００が走行する線路が移動局６００の移動経路である。図１では、地上無線局（地上局）２００（２００_１−２００_３）が線路沿いに設置されており、地上局２００_１−２００_３はそれぞれ通信エリア２２０（２２０_１−２２０_３）を有している。移動局６００は自装置が存在する通信エリア２２０に対応する地上局２００に接続し、接続した地上局２００と制御情報の送受信を行う。ここで移動局６００が送信する制御情報とは、例えば列車位置情報、列車進行方向であり、移動局６００が受信する制御情報とは、例えば速度情報、列車走行許可位置情報、速度制限情報、通信先地上局の切り替え位置情報である。制御局４００は、それぞれの地上局２００と接続し、移動局６００と地上局２００間の制御情報の送受信に加え、地上局２００間で行われる無線リソースの予約処理を仲介する装置である。地上局２００と制御局４００の接続は有線、無線のいずれでも良いが、ここでは有線で接続されているものとする。図１は無線通信システムの構成例を示すものであり、この発明は図１の構成に限定されない。

図２は、この実施の形態に係る地上局２００の機能構成の一例を示すブロック図である。地上局２００は、無線受信部２０１、無線送信部２０２、無線制御部２０３、有線送受信部２０４、有線制御部２０５、通信状態監視部２０６、タイマ２０７、無線リソース管理部２０８を備える。

無線受信部２０１と無線送信部２０２は移動局６００との間で無線による信号の受信、送信を行う。有線送受信部２０４は制御局４００との間で有線による信号の送信と受信を行う。通信状態監視部２０６は、無線受信部２０１に接続し移動局６００からの無線信号の受信状態を監視する。タイマ２０７は通信状態監視部２０６が受信状態の監視に用いるタイマである。有線制御部２０５は有線送受信部２０４を制御し、有線送受信部２０４が受信した信号、有線送受信部２０４が送信する信号を処理する。ここで、有線制御部２０５が行う処理はネットワークを介して通信を行うために必要なプロトコル処理等である。

無線制御部２０３は無線回線の制御と、無線受信部２０１が受信した信号、無線送信部２０２から送信する信号の処理を行う。無線制御部２０３と有線制御部２０５との間で無線側の情報と有線側の情報を交換する。無線リソース管理部２０８は、地上局２００が移動局６００と通信するための無線リソースの管理を行う。ここで、無線リソースとは、地上局２００と移動局６００が無線通信のために使用する無線周波数、チャネル、時間のいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせである。

図３は地上局２００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図３において地上局２００は、受信アンテナ２１１、送信アンテナ２１２、無線受信回路２１３、無線送信回路２１４、有線インタフェース２１５、メモリ２１６、プロセッサ２１７、電源回路２１８を備える。

受信アンテナ２１１と無線受信回路２１３は無線受信部２０１に対応し、無線受信回路２１３は受信アンテナ２１１が受信した無線信号の受信処理を行う。ここで受信処理とは、周波数変換、アナログデジタル変換、復調、復号などの無線信号の受信時に行われる一般的な処理である。送信アンテナ２１２と無線送信回路２１４は無線送信部２０２に対応し、無線送信回路２１４は送信アンテナ２１２から無線送信される信号の送信処理を行う。ここで送信処理とは、符号化、変調、デジタルアナログ変換、周波数変換などの無線信号の送信時に行われる一般的な処理である。

有線インタフェース２１５は有線送受信部２０４に対応する。有線インタフェース２１５は、例えば、ネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）である。プロセッサ２１７とメモリ２１６は通信状態監視部２０６、タイマ２０７、無線制御部２０３、無線リソース管理部２０８、有線制御部２０５に対応し、メモリ２１６に記憶されたプロセッサ２１７上で実行されるプログラムにより、これらの機能は実現される。なお、無線受信部２０１、無線送信部２０２、有線送受信部２０４の機能の一部がプログラムによって実現されてもよい。また、無線制御部２０３、有線制御部２０５の機能の一部がプログラムを用いない回路で実現されてもよい。

図４は、制御局４００の機能構成の一例を示すブロック図である。制御局４００は、有線送受信部４０４、有線制御部４０５、移動局管理部４０１、判定部４０２、データベース４０６を備える。有線送受信部４０４は地上局２００との信号の送受信を有線により行う。有線制御部４０５は有線送受信部４０４を制御し、有線送受信部４０４が受信した信号、有線送受信部４０４が送信する信号を処理する。移動局管理部４０１は地上局２００と有線ネットワークを介して情報を交換し、移動局６００の通信状態を管理する。判定部４０２は、移動局６００の移動に応じて移動局６００が接続する地上局２００を判定する。データベース４０６は、地上局２００に関する情報を記録して保持する。

図５は制御局４００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図５において制御局４００は、有線インタフェース４１５、メモリ４１６、プロセッサ４１７、電源回路４１８を備える。有線インタフェース４１５は地上局２００の有線インタフェース２１５と同様である。プロセッサ４１７とメモリ４１６は移動局管理部４０１、判定部４０２に対応する。メモリ４１６に記憶されたプロセッサ４１７上で実行されるプログラムにより、これらの機能は実現される。また、データベース４０６はメモリ４１６により実現される。

図６は移動局６００の機能構成の一例を示すブロック図である。移動局６００は、無線受信部６０１、無線送信部６０２、無線制御部６０３、有線送受信部６０４、有線制御部６０５を備える。無線受信部６０１、無線送信部６０２、無線制御部６０３、有線送受信部６０４、有線制御部６０５はそれぞれ地上局２００の無線受信部２０１、無線送信部２０２、無線制御部２０３、有線送受信部２０４、有線制御部２０５と同様である。なお、移動局６００の有線送受信部６０４は、車上の他の機器と接続される。

図７は移動局６００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。移動局６００は、受信アンテナ６１１、送信アンテナ６１２、無線受信回路６１３、無線送信回路６１４、有線インタフェース６１５、メモリ６１６、プロセッサ６１７、電源回路６１８を備える。地上局２００と同様に、受信アンテナ６１１と無線受信回路６１３は無線受信部６０１に対応する。また、送信アンテナ６１２と無線送信回路６１４は無線送信部６０２に対応する。また、有線インタフェース６１５は有線送受信部６０４に対応する。プロセッサ６１７とメモリ６１６は無線制御部６０３に対応する。メモリ６１６に記憶されたプロセッサ６１７上で実行されるプログラムにより、これらの機能は実現される。

次に動作を説明する。なお説明を分かりやすくするために、ここでの説明は地上局２００、制御局４００、移動局６００が行う処理の手順を示すシーケンス図を用いて行う。まず、図８に示すシーケンス図を用いて、地上局２００が移動局６００用に無線リソースを予約する動作の例を説明する。図８は図１に示した構成例に基づく無線リソース予約のシーケンスの例であり、地上局２００_１に接続する移動局６００が地上局２００_２の方向へ移動し、隣接する地上局２００_２の無線リソースを予約する動作のシーケンスを示している。

移動局６００は地上局２００_１に接続し、移動局６００と地上局２００_１との間で上述の制御情報の通信を行っている。地上局２００_１の無線制御部２０３（以降、無線制御部２０３_１と表記し、他も同様の表記を適用する）は、移動局６００との通信を行うとき、移動局６００の次の接続先の地上局２００の無線リソースを確保するために、制御局４００に対して通信開始通知メッセージを有線制御部２０５_１と有線送受信部２０４_１を介して送信する（Ｓ１０１）。通信開始通知メッセージには、例えば移動局６００を特定する識別子や、移動局６００が接続する地上局２００_１を特定する識別子、地上局２００_１が移動局６００に割り当てた無線リソース情報などの情報を含む。

制御局４００では、通信開始通知メッセージが有線送受信部４０４、有線制御部４０５を介して移動管理部４０１に通知される。移動局管理部４０１では、通知された通信開始通知メッセージに基づいて移動局６００が接続する地上局２００_１を特定する識別子、地上局２００_１が移動局６００に割り当てた無線リソース情報の登録処理を実施し、移動局６００の通信状態を管理する。そして、判定部４０２は移動局管理部４０１の処理結果に基づいて、データベース４０６から移動局６００が次に接続する地上局２００を特定する。データベース４０６には例えば移動局６００の進行方向ごとの現在通信中の地上局２００を特定する識別子と次に接続する地上局２００を特定する識別子のデータが記憶されており、移動管理部４０１の処理結果である現在通信中の地上局２００を特定する識別子と移動局６００の進行方向に基づいてデータベース４０６を参照することで、判定部４０２は移動局６００が次に接続する地上局２００を特定することが可能である。なお、この例では地上局２００_２が次の接続先の地上局２００として特定される。そして判定部４０２は移動局管理部４０１、有線制御部４０５、有線送受信部４０４を介して地上局２００_２に対して無線リソース予約要求メッセージを送信する（Ｓ１０２）。無線リソース予約要求メッセージは、移動局６００の識別子と、移動局６００が地上局２００_１との間の通信で使用している無線リソース情報が含まれる。

地上局２００_２では、有線送受信部２０４_２、有線制御部２０５_２が無線リソース予約要求メッセージを受信して処理し、無線制御部２０３_２に通知する。無線制御部２０３_２では通知された無線リソース予約要求メッセージに応じて、無線リソース管理部２０８が管理する無線リソースから移動局６００との通信に必要な無線リソースを確保する。上述の通り、無線リソースとは無線周波数、チャネル、時間のいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせである。

そして、地上局２００_２の通信状態監視部２０６_２は、タイマ２０７_２に所定のタイマ値を設定して、移動局６００と地上局２００_１間の通信状態の監視（スヌーピング）を開始する。スヌーピングの詳細は後述する。なお、地上局２００_２は移動局６００が現在通信中の地上局２００_１との間の通信に使用する無線リソース情報を利用して、周波数チャネル、時間に送受信されている無線信号を受信することにより、移動局６００が地上局２００_１に対して送信した無線信号を監視することができる。そして、地上局２００_２の無線制御部２０３_２は、有線制御部２０５_２、有線送受信部２０４_２を介して無線リソース予約応答メッセージを制御局４００に送信する（Ｓ１０３）。ここで、無線リソース予約応答メッセージは移動局６００を特定するための識別子の情報を含むメッセージである。

無線リソース予約応答メッセージは制御局４００の有線送受信部４０４、有線制御部４０５が受信して処理し、移動局管理部４０１を経て判定部４０２に通知される。無線リソース予約応答メッセージの通知を受けた判定部４０２は、データベース４０６を参照して移動局６００が地上局２００_２の次に接続する地上局２００_３を特定し、特定した地上局２００_３に対して、無線リソース予約要求メッセージを送信する（Ｓ１０４）。地上局２００_３では、上述の地上局２００_２と同様に移動局６００のための無線リソースが確保され、移動局６００と地上局２００_２間の通信状態が監視される。また、地上局２００_３から制御局４００に対して無線リソース予約応答メッセージが送信される（Ｓ１０５）。

移動局６００は、地上局２００_１の通信エリア２２０_１から、地上局２００_２の通信エリア２２０_２に移動したことを検知すると、地上局２００_１から地上局２００_２に接続先を切り替える。移動局６００の接続先の切り替えは、例えば移動局６００が列車より取得する現在位置の情報が地上局２００から取得した制御情報に含まれる切り替え位置情報を通過したことを検出した場合に行い、移動局６００が地上局２００と通信する際に使用する無線リソースを地上局２００_１のものから、地上局２００_２のものに切り替える。すなわち、周波数チャネルや送信時刻を地上局２００_１のものから地上局２００_２のものに切り替える。移動局６００が接続先を地上局２００_２に切り替えると、移動局６００と地上局２００_２との通信が開始され、制御情報の送受信が行われる。移動局６００と地上局２００_２との通信が開始されると、上述の地上局２００_１の動作と同様に、地上局２００_２の無線制御部２０３_２は、制御局４００に対して通信開始通知を送信する（Ｓ１０６）。

同様に、移動局６００が地上局２００_２の通信エリア２２０_２から地上局２００_３の通信エリア２２０_３に移動した場合、移動局６００は地上局２００_２から地上局２００_３に接続先を切り替える。

次に、地上局２００が行うスヌーピングについて説明する。図９は、地上局２００が行うスヌーピングの処理フローを示すフローチャートである。地上局２００では、前述の通り制御局４００からの無線リソース予約要求メッセージの受信を契機にスヌーピングを開始する。地上局２００の通信状態監視部２０６は、無線リソース予約要求メッセージに含まれている移動局６００の識別子と無線リソースの情報を用いてスヌーピングを行う。通信状態監視部２０６はスヌーピングを開始すると、移動局６００から自局宛てに送信された制御情報の受信の有無を確認する（Ｓ２００）。自局宛ての制御情報が受信されている場合、通信状態監視部２０６はタイマ２０７をリセットする（Ｓ２０６）。Ｓ２０６の処理の後は、通信状態監視部２０６は、再びＳ２００の処理を行う。

Ｓ２００の処理で自局宛ての受信が無い場合、通信状態監視部２０６は監視対象局宛ての無線信号の受信の有無を確認する（Ｓ２０１）。受信している場合は、通信状態監視部２０６はＳ２０６の処理を行う。受信していない場合は、通信状態監視部２０６はタイマ２０７が満了しているか否かを確認する（Ｓ２０２）。Ｓ２０２の処理でタイマ２０７が満了していない場合は、通信状態監視部２０６は、再びＳ２００の処理を行う。

次に、タイマ２０７が満了していた場合の処理を説明する。タイマ２０７が満了するのは、無線リソース予約要求メッセージを受信して確保した無線リソースが移動局６００との通信に使用されず、また、無線リソース予約要求メッセージで通知された無線リソースを用いた他局と移動局６００の通信を確認することもできずに、所定の一定期間を経過した場合である。地上局２００の通信状態監視部２０６は、タイマ２０７が満了した場合、移動局６００の通信状態を確認する処理を行う（Ｓ２０３）。

Ｓ２０３の通信状態確認処理は、制御局６００と連携して行う処理であるため、図１０に示すシーケンス図を用いて説明する。通信状態確認処理では、地上局２００の通信状態監視部２０６は、無線制御部２０３、有線制御部２０５、有線送受信部２０４を介して、制御局４００に対して通信状態確認要求メッセージを送信する（Ｓ３０１）。なお、通信状態確認要求メッセージは移動局６００を特定するための識別子を含んでいる。通信状態確認要求メッセージは、制御局４００の有線送受信部４０４、有線制御部４０５で受信処理が行われ、移動局管理部４０１に通知される。移動局管理部４０１は移動局６００の通信状態を確認し、通信の有無情報を含む通信状態確認応答メッセージを有線制御部４０５、有線送受信部４０４を介して地上局２００へ送信する（Ｓ３０２）。なお、制御局４００は通信開始通知メッセージにより移動局４００の通信状態を取得している。地上局２００の通信状態監視部２０６は制御局４００から送信された通信状態確認応答メッセージを取得する。

Ｓ２０３の処理の後、通信状態監視部２０６は通信状態確認応答メッセージに基づいて移動局６００の通信の有無を判定する（Ｓ２０４）。移動局６００が通信中と判定された場合、通信状態監視部２０６はＳ２０６の処理を行う。また、通信中でないと判定された場合、移動局６００用に確保している無線リソースを不要と判断し、無線リソース解放処理を行う（Ｓ２０５）。

Ｓ２０５の無線リソース解放処理は、制御局４００と連携して行う処理であるため、図１１に示すシーケンス図を用いて説明する。地上局２００の通信状態監視部２０６は、制御局４００に対して移動局６００の通信の終了を通知する通信終了通知メッセージを送信する（Ｓ４０１）。通信終了通知メッセージは制御局４００の移動局管理部４０１で処理され、移動局管理部４０１は移動局６００用に無線リソースを確保している地上局２００に対して無線リソース解放要求メッセージを送信して、移動局６００用の無線リソースの解放を要求する（Ｓ４０２）。なお、無線リソース解放要求メッセージは移動局６００用の無線リソースを確保しているそれぞれの地上局２００に対して送信される。

地上局２００では、無線リソース解放要求メッセージは有線送受信部２０４、有線制御部２０５を介して、無線制御部２０３に通知される。そして、無線制御部２０３は無線リソース管理部２０８に指示を出し、無線リソース管理部２０８が移動局６００用の無線リソースを解放する。そして、無線リソース制御部２０３は無線リソースの解放後に有線制御部２０５、有線送受信部２０４を介して無線リソース解放応答メッセージを制御局４００に送信する（Ｓ４０３）。

上述の例ではＳ２０２の処理でタイマ２０７が満了した場合の無線リソース解放について説明したが、例えば端末６００と地上局２００の間で明示的な切断処理が実施された場合にも、端末６００との切断を契機にして無線リソースが解放されてもよい。

以上で説明した本実施の形態で得られる効果は次の通りである。移動無線局の移動に伴って移動無線局の接続先の地上無線局が変更される無線通信システムにおいて、移動無線局が次に接続されることが予期される地上無線局において無線リソースが予約される場合に、予約された無線リソースが所定の期間使用されない場合にも、移動無線局の通信状態を管理する制御局に移動無線局の通信状態を確認する処理を行って、移動無線局の通信が無い場合にリソースを解放するようにしたので、予約された無線リソースが誤って解放される事象を防止できる。また、予約されたリソースが所定の期間使用されなかった場合に、制御局に確認した結果、移動無線局の通信がない場合には、予約されたリソースを解放するので、不要な無線リソースが確保される可能性を低減することができる。

実施の形態２．
実施の形態２では、制御局と地上無線局を一体の装置にして配置する形態について説明する。図１２にこの実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示す。図１と図１２の違いは、図１２では制御局が配置されておらず、制御局の機能を備えた地上無線局８００（８００_１−８００_３）が図１における地上無線局２００の代わりに配置されている点である。

図１３は、この実施の形態に係る地上無線局８００の機能構成の一例を示すブロック図である。この実施の形態の地上無線局８００は、有線制御部２０５ａに接続された移動局管理部８０１と、移動局管理部８０１に接続された判定部８０２、判定部８０２に接続されたデータベース８０６を備える点が、図２に示した実施の形態１の地上無線局２００と異なる。なお、移動局管理部８０１、判定部８０２、データベース８０６はそれぞれ図４に示した制御局４００の移動局管理部４０１、判定部４０２、データベース４０６に相当する。この実施の形態における地上無線局８００は実施の形態１において示した地上無線局２００と同様のハードウェアで構成することができる。

次にこの実施の形態の地上局８００の動作を、実施の形態１の地上局２００の動作と異なる点を中心に説明する。図１４は図１３に示した構成例に基づく、地上局８００が無線リソースを予約する処理の例を示すシーケンス図である。図１４は地上局８００_１に接続する移動局６００が地上局８００_２の方向へ移動し、地上局８００_２の無線リソースを予約するときのシーケンスを示している。

地上局８００_１は、移動局６００との通信を開始すると、次の接続先の地上局８００_２に対して無線リソース予約処理を開始する。具体的には、地上局８００_１の無線制御部２０３_１が実施の形態１における通信開始通知メッセージと同内容の装置内メッセージを有線制御部２０５ａ_１に通知する。２０５ａ_１は無線制御部２０３_１から受けた通知を移動局管理部８０１_１に通知する。移動局管理部８０１_１は実施の形態１における制御局４００の移動局管理部４０１と同様の処理を行う。そして、判定部８０２_１がデータベース８０６_１を参照して実施の形態１の制御局４００の判定部４０２と同様の処理を行って、移動局６００が次に接続する地上局８００_２を選択する。そして、地上局８００_２に対して移動局管理部８０１_１、有線制御部２０５ａ_１、有線送受信部２０４_１を介して、無線リソース予約要求メッセージを送信する（Ｓ５０１）。

地上局８００_２は実施の形態１と同様の処理を行って、無線リソース予約応答メッセージを送信する（Ｓ５０２）。ただし、無線リソース予約応答メッセージの送信先は地上局８００_１である。また、地上局８００_２の無線制御部２０３_２は、有線制御部２０５ａ_２を介して、通信開始通知メッセージと同様の装置内メッセージを移動局管理部８０１_２に通知する。以降、前述の地上局８００_１と同様の処理が行われて、地上局８００_３に無線リソース予約要求が送信される（Ｓ５０３）。これにより、地上局８００_３において無線リソースの確保が行われ、地上局８００_３から地上局８００_２に対して無線リソース予約応答メッセージが送信される（Ｓ５０４）。

実施の形態１と同様に、移動局６００が地上局８００_１の通信エリア２２０_１から地上局８００_２の通信エリア２２０_２に移動すると、移動局６００は地上局８００_２に接続先を切り替える。さらに、移動局６００が地上局８００_２の通信エリア２２０_２から地上局８００_３の通信エリア２２０_３に移動すると、移動局６００は地上局８００_３に接続先を切り替える。

図１５は、地上局８００が行う移動局６００の通信状態の監視（スヌーピング）処理の処理フローの一例を示すフローチャートである。実施の形態１の地上局２００が行うスヌーイングの例に対して、通信状態確認処理（Ｓ２０３ａ）と、無線リソース解放処理（Ｓ２０５ａ）の処理内容が異なる。

Ｓ２０３ａの通信状態確認処理は、他の地上局８００と連携して行う処理であるため、図１６に示すシーケンス図を用いて説明する。ここでは地上局８００_１からの無線リソース予約要求メッセージを受信して無線リソースを予約した地上局８００_２の動作を例にする。この実施の形態の通信状態確認処理では、地上局８００_２の通信状態監視部２０６_２は、実施の形態１の通信状態確認要求メッセージと同内容の装置内メッセージを無線制御部２０３経由で、有線制御部２０５ａ_２に通知する。有線制御部２０５ａ_２は受信した装置内メッセージを移動局管理部８０１_２に通知する。移動局管理部８０１_２は自装置が移動局６００と接続済みであるか否かを判定し、接続済みでない場合に自装置の前に移動局６００と通信する無線局８００、すなわち、自装置に対して無線リソース予約要求メッセージを送信した地上局８００_１宛てに、通信状態確認要求メッセージを有線制御部２０５ａ_２、有線送受信部２０４_２経由で送信する（Ｓ６０１）。ここで、通信状態確認要求メッセージの内容は実施の形態１と同様である。なお、移動局管理部８０１_２は移動局６００が自装置に接続したかどうかを通信開始通知メッセージ、通信終了通知メッセージによって更新した通信状態を参照することで、判別することが可能である。

通信状態確認要求メッセージを受信した地上局８００_１では、移動局管理部８０１_１に通信状態確認要求メッセージが通知される。移動局管理部８０１_１は移動局６００の通信状態を確認し、通信の有無情報を含む通信状態確認応答メッセージを有線制御部２０５ａ_１、有線送受信部２０４_１を介して地上局８００_２へ送信する（Ｓ６０２）。なお、移動局管理部８０１_１が移動局６００の通信状態を確認する方法は実施の形態１の制御局４００の移動局管理部４０１が行う処理と同様である。地上局８００_２の通信状態監視部２０６_２は通信状態確認応答メッセージを取得する。

なお、自装置に接続済みの移動局６００に対する通信状態確認処理は、自装置の移動局管理部８０１の判断に基づいて行う。移動局管理部８０１の処理内容は上述の説明と同様である。

Ｓ２０５ａの無線リソース解放処理では、図１１に示した地上局２００と制御局４００の処理を地上局８００内で実施する。すなわち、地上局８００の通信状態監視部２０６は、自装置の移動局管理部８０１に対して通信終了通知メッセージと同内容のメッセージを通知して通信終了を通知する。移動局管理部８０１は無線制御部２０３に対して移動局６００用の無線リソースの解放を指示し、無線制御部２０３は無線リソース管理部２０８に指示して無線リソースを解放する。そして、無線制御部２０３は無線リソースの解放後に無線リソース解放が完了したことを移動局管理部８０１に通知する。

また、移動局管理部８０１は図１７にシーケンスを示すように、他の地上局８００に対して無線リソースの解放を指示してもよい。図１７は地上局８００_２が地上局８００_３に対して無線リソース予約要求を送信して、地上局８００_３が無線リソースを確保している場合の例である。地上局８００_２の移動局管理部８０１_２は地上局８００_３に対して無線リソース解放要求メッセージを送信する（Ｓ７０１）。無線リソース解放要求メッセージを受信した地上局８００_３は実施の形態１で説明した処理と同様の処理を行って、無線リソース解放応答メッセージを地上局８００_２に送信する（Ｓ７０２）。無線リソース解放応答メッセージは、地上局８００_２に受信され、装置内で移動局管理部８０１_２に通知される。さらに地上局８００_３からの無線リソース予約要求に応じて無線リソースを確保している地上局８００が存在する場合には、その地上局８００に対して地上局８００_３の移動局管理部８０１_３が自装置内の無線リソースの解放後に無線リソース解放要求を送信する。

以上で説明した本実施の形態により得られる効果は次の通りである。本実施の形態によれば制御局を設置することなく、移動無線局が次に接続されることが予期される地上無線局において無線リソースが予約される場合に、予約された無線リソースが誤って解放される事象を防止するとともに、予約されたリソースが所定の期間使用されなかった場合で、移動無線局の通信がない場合には、予約されたリソースを解放するので、不要に無線リソースを確保する可能性を低減することができる。

１００列車、２００（２００_１-２００_３）地上無線局（地上局）、２０１無線受信部、２０２無線送信部、２０３無線制御部、２０４有線送受信部、２０５有線制御部、２０６通信状態監視部、２０７タイマ、２０８無線リソース管理部、２１１受信アンテナ、２１２送信アンテナ、２１３無線受信回路、２１４無線送信回路、２１５有線インタフェース、２１６メモリ、２１７プロセッサ、２１８電源回路、２２０（２２０_１-２２０_３）通信エリア、４００制御局、４０１移動局管理部、４０２判定部、４０４有線送受信部、４０５有線制御部、４０６データベース、４１５有線インタフェース、４１６メモリ、４１７プロセッサ、４１８電源回路、６００移動無線局（移動局）、６０１無線受信部、６０２無線送信部、６０３無線制御部、６０４有線送受信部、６０５有線制御部、６１１受信アンテナ、６１２送信アンテナ、６１３無線受信回路、６１４無線送信回路、６１５有線インタフェース、６１６メモリ、６１７プロセッサ、６１８電源回路、８００（８００_１-８００_３）地上無線局（地上局）、２０５ａ有線制御部、８０１移動局管理部、８０２判定部、８０６データベース。

Claims

移動無線局の移動経路に沿って設置される複数の地上無線局を含み、前記移動無線局が移動に伴って接続する前記地上無線局を切り替える無線通信システムの前記地上無線局であって、
前記移動無線局が自装置に隣接する他の前記地上無線局と自装置の前に通信する場合に、前記移動無線局用に無線リソースを確保する無線制御部と、
他の前記地上無線局に対して前記移動無線局から送信された無線信号を監視する通信状態監視部と、を備え、
前記通信状態監視部は、前記無線信号が定められた時間受信されないことを検知すると、前記移動無線局と他の前記地上無線局間の通信状態の確認を行い、
前記無線制御部は、前記通信状態監視部が前記移動無線局と他の前記地上無線局間に通信が無いことを確認した場合に、前記無線リソースを解放する、
ことを特徴とする地上無線局。
前記移動無線局と自装置との通信状態を管理する移動局管理部を備え、
前記通信状態の確認は、自装置の前に前記移動無線局と通信する他の前記地上無線局に対して行われ、
前記移動局管理部は、前記通信状態の確認を他の前記地上無線局から要求された場合、自装置と前記移動無線局との通信の有無を応答する、
ことを特徴とする請求項１に記載の地上無線局。
前記複数の地上無線局の情報を保持するデータベースと、
前記データベースを参照して自装置の次に前記移動無線局が接続する前記地上無線局を特定する判定部と、を備え、
前記無線制御部は、自装置と前記移動無線局が通信を開始する場合に、前記判定部で特定された前記移動無線局が自装置の次に接続する前記地上無線局に対して無線リソースを確保するように要求する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の地上無線局。