JP6503259B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムに関するものである。

無線通信システム、特に自営系と呼ばれる業務用の無線通信システムでは、無線回線制御装置と基地局間インタフェースのＩＰ（Internet Protocol）化が進んでいる。
図１に示すような無線通信システムで、移動局間の通信を行うためには、基地局と無線回線制御装置を介したデジタル無線通信を利用する必要がある。
例えば防災無線システムは、有事の際のあらゆる場合を想定し、常に通信出来る必要がある。現行の防災無線システムでは、無線回線制御装置が停止や遮断された場合でも、基地局が折り返し状態となり同基地局のエリアに在圏する移動局同士で通信をすることが図２に示すように可能であるが、異なる基地局のエリアに在圏する移動局間で通信をすることが出来なかった。

先行技術文献としては、例えば、特許文献１に親局と複数の基地局及び移動局から構成される移動無線通信システムにおいて、移動局の位置に対応して、常に最適な基地局の選択を行う技術が開示されている。

特開平１０−２３５００号公報

本発明の目的は、無線回線制御装置に障害が発生した場合や基地局と無線回線制御装置との回線接続に障害が発生した場合でも異なる基地局の通信エリアに在圏する端末局間で通信をすることである。

本発明の無線通信システムは、無線回線制御装置と複数の基地局と複数の端末局を備えた無線通信システムにおいて、前記複数の基地局は、互いに接続され、基地局折り返し運用中に自局傘下の端末局から呼接続要求を受信すると、他の基地局に対して呼接続のために必要な情報を含む呼設定電文を送信し、前記呼設定電文を他の基地局から受信すると、前記呼設定電文に基づいて呼接続処理を行うことを特徴としている。

なお、前記複数の基地局は、自局傘下の端末局から呼接続要求を受信すると、自局の通信エリア内に呼設定電文を送信し、自局傘下の他の端末局から応答がない場合に、他の基地局に対して前記呼設定電文を送信することが好ましい。

また、前記複数の基地局は、前記呼接続要求の通信種別に応じて、自局の通信エリア内への前記呼設定電文の送信処理、及び／又は、他基地局に対する前記呼設定電文の送信処理を行うことが好ましい。

さらに、前記複数の基地局は、前記無線回線制御装置との接続障害を検出すると、他の基地局と接続するためのポートを開放することが好ましい。

本発明によれば、無線回線制御装置に障害が発生した場合や基地局と無線回線制御装置との回線接続に障害が発生した場合でも異なる基地局の通信エリアに在圏する端末局間で通信をすることができる。

無線通信システムの構成例を示す図である。 無線通信システムの基地局折り返し時の構成例を示す図である。 本発明の一実施例に係る無線通信システムを説明するための図である。 無線通信システムの基地局折り返し時の個別音声通信シーケンス図である。 本発明の一実施例である無線通信システムの無線回線制御装置が不稼働となった時の個別音声通信シーケンス図である。 本発明の一実施例である無線通信システムの無線回線制御装置が不稼働となった時のグループ音声通信シーケンス図である。 １つの基地局のみ無線回線制御装置がネットワーク障害になった場合の音声通信シーケンス図である。 ２つの基地局のみ無線回線制御装置がネットワーク障害になった場合の音声通信シーケンス図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の無線通信システムの構成例を示す図である。
図１において、無線通信システムは例えば防災無線システムであり、無線回線制御装置１１０がネットワーク１２０を介してルータ部１３１，１３２，１３３，１３４に接続されている。ルータ部１３１は基地局１４１とはＬＡＮ（Local Area Network）等で接続され、基地局１４１は移動局（Ａ）１５１−１，移動局（Ｂ）１５１−２と無線通信を行う。ルータ部１３２は基地局１４２とはＬＡＮ等で接続され、基地局１４２は移動局（Ｃ）１５２−１と無線通信を行う。ルータ部１３３は基地局１４３とはＬＡＮ等で接続され、基地局１４３は移動局（Ｄ）１５３−１と無線通信を行う。ルータ部１３４は基地局１４４とはＬＡＮ等で接続され、基地局１４４は移動局（Ｅ）１５４−１，移動局（Ｆ）１５４−２と無線通信を行う。
基地局１４１，１４２，１４３，１４４と移動局（Ａ）１５１−１，（Ｂ）１５１−２，（Ｃ）１５２−１，（Ｄ）１５３−１，（Ｅ）１５４−１，（Ｆ）１５４−２の間の通信は、ARIB_STD_T79で規定された無線通信となっている。なお、本発明における端末局は移動局には限定されず、固定局も含まれてもよい。

次に、防災無線システムの基地局折り返し時の構成例について図２を用いて説明する。
図２は防災無線システムの基地局折り返し時の構成例を示す図である。
図２において、折り返し通信範囲２６１は基地局１４１の通信範囲であり、折り返し通信範囲２６２は基地局１４２の通信範囲であり、折り返し通信範囲２６３は基地局１４３の通信範囲であり、折り返し通信範囲２６４は基地局１４４の通信範囲である。
無線回線制御装置１１０が停止や遮断２０１された場合でも、基地局１４１に在圏する移動局（Ａ）１５１−１と移動局（Ｂ）１５１−２、基地局１４４に在圏する移動局（Ｅ）１５４−１と移動局１５４−２は、基地局折り返し機能にて通信することが出来る。基地局１４２に在圏する移動局（Ｃ）１５２−１、基地局１４３に在圏する移動局（Ｄ）１５３−１は、同じ基地局エリアに在圏する他の移動局が存在しないため、通信することが出来ない。
なお、基地局１４１〜１４４は無線回線制御装置１１０との接続障害を検出する手段を備え、接続障害を検出すると後述の基地局折り返し通信を行う折り返し通信モードに移行する。接続障害の検出は既存の接続確認技術（TCPのコネクション管理、TCPのKEEP ALIVE）と独自インタフェースによる電文到達確認）に基づいて行う。接続障害を検出しないときは基地局１４１〜１４４は従来通り無線回線制御装置１１０の制御に基づいて動作する。
ここで、無線回線制御装置１１０との接続障害とは、無線回線制御装置１１０自体の停止、障害である場合や、基地局１４１〜１４４と無線回線接続装置１１０との回線（アプローチ回線やネットワーク１２０）の遮断、障害である場合を含む。

次に、本発明の一実施例に係る防災無線システムについて図３を用いて説明する。
図３は本発明の一実施例に係る防災無線システムを説明するための図である。
図３において、ルータ部１３１，１３２，１３３，１３４は、ネットワーク１２０の専用ポート３１１によって接続されている。
専用ポート３１１は、例えば、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）／ＩＰ（Internet Protocol）であり、ＵＤＰポートは縮退運用（基地局折り返し通信運用）の専用ポートである。
これにより、無線回線制御装置１１０が停止や遮断３０１された場合でも、基地局１４１，１４２，１４３，１４４の各基地局エリアに在圏する、例えば、移動局（Ａ）１５１−１と移動局（Ｆ）１５４−２は、通信することが出来る。

次に、防災無線システムの基地局折り返し時の個別音声通信シーケンスについて図４を用いて説明する。
図４は防災無線システムの基地局折り返し時の個別音声通信シーケンス図である。
移動局（Ａ）１５１−１から移動局（Ｂ）１５１−２に通信する場合について図４を用いて説明する。
移動局（Ａ）１５１−１は、操作者（Ａ）４０１から移動局（Ｂ）１５１−２の移動局番号の入力と発信操作（４１１）されると、基地局１４１に複信呼設定電文を送信する（４１２）。呼設定電文は呼接続のために必要な情報を含む呼接続要求の電文であって、少なくとも通信種別（個別通信、一斉通信、グループ通信等）、送信元移動局の識別情報、送信先移動局の識別情報（グループ通信の場合はグループ識別情報)が含まれている。
基地局１４１は、移動局（Ａ）１５１−１に呼設定受付電文を返信する（４１３）。

（４３０）は、基地局１４１が移動局（Ａ）１５１−１と移動局（Ｂ）１５１−２の双方の使用チャネル決定するために基地局１４１内部で実施される処理範囲を示している。
基地局１４１は、移動局（Ａ）１５１−１の呼設定（４３１）、呼設定受付（４３２）、無線チャネル通知（４３３）の処理を行う。

基地局１４１は、通信エリア内の基地局１４１に所属する全ての移動局に通信形態電文を送信（４１４）し、移動局（Ｂ）１５１−２から通信可否を受信する（４１５）。通信形態電文は呼接続のための情報であり、移動局からの通信可否に応じて呼設定を行うための電文である。
基地局１４１は、通信可を送信してきた移動局（Ｂ）１５１−２の呼設定受付（４３５）、無線チャネル通知（４３６）を行う。

基地局１４１は、移動局（Ｂ）１５１−２に呼設定を送信する（４１５）。
移動局（Ｂ）１５１−２は、Ｒｉｎｇ鳴動（４１７）させて操作者４０２に通信可能を知らせ、基地局１４１に呼出を送信する（４１８）。

（４４０）は、基地局１４１が相手移動局の呼出の処理範囲を示している。
基地局１４１は、移動局（Ａ）１５１−１の呼出（４４１）と、相手移動局である移動局（Ｂ）１５１−２呼出（４４２）の処理を行う。

基地局１４１は、移動局（Ａ）１５１−１に呼出を送信する（４１９）。
移動局（Ａ）１５１−１は、ＲＢＴ鳴動（４２０）させて操作者（Ａ）４０１に呼出を知らせる。

移動局（Ｂ）１５１−２は、操作者４０２から応答操作（オフフック押下）を受けると、基地局１４１に応答を送信する（４２２）。

（４５０）は、基地局１４１が相手移動局からの応答の処理範囲を示している。
基地局１４１は、移動局（Ｂ）１５１−２からの応答（４５１）、応答通知（４５２）の処理を行う。
上述の処理により、移動局（Ａ）１５１−１と移動局（Ｂ）１５１−２は個別通信中状態に遷移し（４２３）、個別通信が確立される。

次に、本発明の一実施例である防災無線システムの無線回線制御装置との接続障害時の個別音声通信シーケンスについて図５を用いて説明する。
図５は本発明の一実施例である防災無線システムの無線回線制御装置が不稼働等となった時の個別音声通信シーケンス図である。
移動局（Ａ）１５１−１は、操作者（Ａ）５０１から移動局（Ｃ）１５２−１の移動局番号の入力と発信操作（４１１）されると、基地局１４１に複信呼設定電文を送信する（５１２）。
基地局１４１は、移動局（Ａ）１５１−１に呼設定受付電文を返信する（５１３）。
また、複信呼設定電文を受信した基地局１４１は、基地局１４１の通信エリア内の基地局１４１に所属する全ての移動局に対して通信形態電文を送信する（５１４）。

基地局１４１のエリアに在圏する移動局から応答が無かった場合、基地局１４１は、通信に使用する情報（スロット情報等）を確保し、ネットワーク１２０を介して、基地局１４２、基地局１４３、基地局１４４に対して呼設定電文を送信する（５１５）（５１６）（５１７）。
その際の送信先ソケットは、例えば、基地局１４２、基地局１４３、基地局１４４のＩＰアドレスの縮退運用用ＵＤＰポートである。

基地局１４１から呼設定電文を受信した基地局１４２、基地局１４３、基地局１４４は、自基地局エリアに対して通信形態電文の送信を行う。
（５１８）は、基地局１４３が自基地局エリアに対して通信形態電文の送信を行った場合である。
移動局（Ｃ）１５２−１は、基地局１４３に通信可否電文を送信する（５１９）。
基地局１４３は、移動局（Ｃ）１５２−１に呼設定電文を送信する（５２０）。

移動局（Ｃ）１５２−１はＲｉｎｇ鳴動させて操作者（Ｃ）５０３に通信可能を知らせる（５２１）。
移動局（Ｃ）１５２−１は、基地局１４３に呼出電文を送信する（５２２）。
移動局（Ｃ）１５２−１から呼出電文が送信されてきた基地局１４３は、通信に使用する情報（スロット情報等）を確保し、基地局１４１に呼出電文を送信する（５２３）。
呼出電文を受信した基地局１４１は移動局（Ａ）１５１−１に対して呼出電文を送信する（５２４）。このとき、移動局（Ａ）１５１−１ではＲＢＴ（Ring Back Tone）が鳴動（５２５）して操作者（Ａ）５０１に知らせる。

移動局（Ｃ）１５２−１が操作者（Ｃ）５０３の応答操作（オフフック押下）（５２６）を受けると、移動局（Ｃ）１５２−１は基地局１４３に応答電文を送信する（５２７）。
応答電文を受信した基地局１４３は基地局１４１に応答通知電文を送信し（５２３）、移動局（Ａ）１５１−１と移動局（Ｃ）１５２−１は、個別通信中状態に遷移する（５２９）。

次に、本発明の一実施例である防災無線システムの無線回線制御装置が不稼働となった時のグループ音声通信シーケンスについて図６を用いて説明する。
図６は、本発明の一実施例である防災無線システムの無線回線制御装置の接続障害時のグループ音声通信シーケンス図である。
移動局（Ａ）１５１−１は、操作者（Ａ）６０１からグループ番号が入力され発信操作（６１１）が行われると、基地局１４１に単信呼設定電文を送信（６１２）する。

基地局１４１は、移動局（Ａ）１５１−１に呼設定受付電文を返信する（６１３）。
また、単信呼設定電文を受信した基地局１４１は、通信に使用する情報（スロット情報等）を確保し、ＩＰネットワークを介して、基地局１４２、基地局１４３、基地局１４４に対してグループ呼受付電文を送信する（６１４）（６１６）（６１８）。その際の送信先ソケットは、例えば、基地局１４２、基地局１４３、基地局１４４のＩＰアドレスの縮退運用用ＵＤＰポートである。

基地局１４２，１４３，１４４は、基地局１４１に対してグループ呼受付電文を返信する（６１５）（６１７）（６１９）。
基地局１４１からグループ呼受付電文を受信した基地局１４２、基地局１４３、基地局１４４と基地局１４１は、自基地局エリアに対してグループ呼設定と通信形態電文を送信する。
例えば、基地局１４４は、移動局（Ｃ）１５２−１にグループ呼設定電文（６２２）と通信形態電文（６２３）を送信する。
移動局（Ｃ）１５２−１は、操作者（Ｃ）６０３に対してグループ着信音を鳴動する（６２４）。

基地局１４１、基地局１４２、基地局１４３、基地局１４４に在圏かつグループ呼番号に該当するすべての移動局は、グループ通信中状態に遷移する（６２５）。

次に、１つの基地局のみ無線回線制御装置がネットワーク障害になった場合の音声通信シーケンスについて図７を用いて説明する。
図７は１つの基地局１４１のみ無線回線制御装置との接続障害が発生した場合の音声通信シーケンス図である。
移動局（Ａ）１５１−１は、操作者（Ａ）７０１から移動局（Ｃ）１５２−１の移動局番号が入力され、発信操作（７１１）が行われると、基地局１４１に複信呼設定電文を送信（７１２）する。
基地局１４１は、移動局（Ａ）１５１−１に呼設定受付電文（７１３）と通信形態電文（７１４）を返信する。
移動局（Ａ）１５１−１は、移動局（Ｃ）１５２−１が基地局１４１の通信エリアに在圏していれば通信可能である（７１５）。

複信呼設定電文を受信した基地局１４１は、基地局１４１のエリアに対して通信形態電文を送信する。
基地局１４１は、基地局１４１の通信エリアに在圏する移動局から応答が無かった場合、通信に使用する情報（スロット情報等）を確保し、ＩＰネットワークを介して、基地局１４２、基地局１４３、基地局１４４に対して呼設定電文を送信する（７１６）（７２３）（７２９）。その際の送信先ソケットは、例えば、基地局１４２、基地局１４３、基地局１４４のＩＰアドレスの縮退運用用ＵＤＰポートである。

基地局１４２、基地局１４３、基地局１４４は、無線回線制御装置１１０とのコネクションが確立しているため、縮退運用用ＵＤＰポートは解放していない。
基地局１４１は、基地局１４２，１４３，１４４に対して呼設定電文を３回送信（７１６）（７１８），（７２２）（７２４）（７２６），（７２８）（７３０）（７３２）するが、応答通知が返ってこないため、個別通信は確立せずに、シーケンスが終了する。

次に、２つの基地局１４１、１４３のみ無線回線制御装置との接続障害が発生した場合の音声通信シーケンスについて図８を用いて説明する。
図８は２つの基地局のみ無線回線制御装置がネットワーク障害になった場合の音声通信シーケンス図である。図８は基地局１４１，１４３の２つのみがネットワーク障害になった場合を示している。
移動局（Ａ）１５１−１は、操作者（Ａ）８０１から移動局（Ｃ）１５２−１の移動局番号の入力と発信操作（８１１）が行われると、基地局１４１に複信呼設定電文を送信する（８１２）。

基地局１４１は、移動局（Ａ）１５１−１に呼設定受付電文（８１３）と通信形態電文（８１４）を返信する。
複信呼設定電文を受信した基地局１４１は、基地局１４１の通信エリアに対して通信形態電文を送信する。
基地局１４１は、基地局１４１の通信エリアに在圏する移動局から応答が無かった場合、通信に使用する情報（スロット情報等）を確保し、ＩＰネットワークを介して、基地局１４２、基地局１４３、基地局１４１に対して呼設定電文を送信する（８１５）（８１７）（８１８）。その際の送信先ソケットは、基地局１４２、基地局１４３、基地局１４４のＩＰアドレスの縮退運用用ＵＤＰポートである。

基地局１４２、基地局１４４は、無線回線制御装置１１０とのコネクションが確立しているため、縮退運用用ＵＤＰポートは解放していないが、基地局１４３は無線回線制御装置１１０とのコネクションが切断されているため、接続障害時には縮退運用用ＵＤＰポートを開放している。

基地局１４１から呼設定電文（８１７）を受信した基地局１４３は、自基地局の通信エリアに対して通信形態電文を行う（８２０）。
移動局（Ｃ）１５２−１から応答（８２１）が返ってきた基地局１４３は、通信に使用する情報（スロット情報等）を確保する
また、基地局１４３は、移動局（Ｃ）１５２−１に対して呼設定電文を送信する（８２２）。

移動局（Ｃ）１５２−１は、Ｒｉｎｇを鳴動し、操作者（Ｃ）８０３に呼出電文が着信したことを知らせる（８２３）。
移動局（Ｃ）１５２−１は、操作者（Ｃ）８０３の操作により、呼出電文を基地局１４３に送信する（８２４）。
基地局１４３は、基地局１４１に呼出電文を送信する（８２５）。

呼出電文（８２５）を受信した基地局１４１は移動局（Ａ）１５１−１に対して呼出電文を送信する（８２６）。
このとき、移動局（Ａ）１５１−１は、ＲＢＴを鳴動し、操作者（Ａ）８０１に呼出電文が着信したことを知らせる。

移動局（Ｃ）１５２−１は、操作者（Ｃ）８０３の応答操作（オフフック押下）（８２８）により、応答電文を基地局１４３に送信する（８２９）。
応答電文（８２９）を受信した基地局１４３は、基地局１４１に応答通知電文を送信する（８３０）。
移動局（Ａ）１５１−１と移動局（Ｃ）１５２−１は、個別通信中状態に遷移する（８３１）。

本発明の実施形態である無線通信システムは、無線回線制御装置が停止や遮断された場合でも異なる基地局の通信エリアに在圏する移動局間で通信をすることができる。
以上のように、本発明に係る無線通信システムの基地局は、無線回線制御装置または無線回線制御装置とのアプローチ回線の障害時に、傘下の移動局から個別通信要求を受信すると、自局から当該個別通信要求に対する呼接続処理を実施し、通信先の移動局からの応答が無ければ、専用ポートを用いて他の基地局に当該個別通信要求に対する呼接続処理を実施し、他の基地局傘下の移動局から応答があれば、呼接続を行い通信を確立する。
なお、自局傘下に対する呼接続処理と同時に他の基地局に対しても専用ポートを用いて呼接続処理を実施してもよい。
また、本発明に係る無線通信システムの基地局は、無線回線制御装置または無線回線制御装置とのアプローチ回線の障害時に、傘下の移動局からグループ通信要求を受信すると、自局とともに他の基地局に対して専用ポートを用いて当該グループ通信要求に対する呼接続処理を実施し、グループ通信対象の移動局からの応答に応じてグループ通信を確立する。
このように、基地局は呼接続要求の通信種別に応じて、自局傘下への呼接続処理（呼設定電文の送信処理）、及び／又は、他基地局に対する専用ポートを用いた呼接続処理を実施する。

以上本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された防災無線システムに限定されるものではなく、上記以外の無線システムに広く適用することができることは言うまでもない。
上述した実施形態では、複数の基地局１４１〜１４４は基地局折り返し運用の専用ポート３１１を備えて構成した。しかし、専用ポート３１１は基地局折り返し時専用のポートに限定されるものではなく、本発明におけるＵＤＰポートは、少なくとも無線回線制御装置１１０との接続が正常な場合には開放せず、接続障害時に開放されるものであればよい。

基地局同士が呼設定電文の送受ができることによって、無線回線制御装置との接続が断となった基地局は該基地局装置に在圏する移動局から応答がない場合に他の基地局に対して呼設定電文を送信する用途にも適用できる。

１１０：無線回線制御装置、１２０：ネットワーク、１３１，１３２，１３３，１３４：ルータ部、１４１，１４２，１４２，１４４：基地局、１５１−１：移動局（Ａ）、１５１−２：移動局（Ｂ）、１５２−１：移動局（Ｃ）、１５３−１：移動局（Ｄ）、１５４−１：移動局（Ｅ）、１５４−２：移動局（Ｆ）、３１１：専用ポート。

Claims (3)

1. 無線回線制御装置と複数の基地局と複数の端末局を備えた無線通信システムにおいて、
   前記複数の基地局は、
   互いに接続され、
   基地局折り返し運用中に自局傘下の端末局から呼接続要求を受信すると、前記呼接続要求の通信種別に応じて、自局の通信エリア内への前記呼設定電文の送信処理、及び／又は、他の基地局に対して呼接続のために必要な情報を含む前記呼設定電文の送信処理を行い、
   前記呼設定電文を他の基地局から受信すると、前記呼設定電文に基づいて呼接続処理を行う、
   ことを特徴とする、無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
   前記複数の基地局は、自局傘下の端末局から呼接続要求を受信すると、自局の通信エリア内に呼設定電文を送信し、自局傘下の他の端末局から応答がない場合に、他の基地局に対して前記呼設定電文を送信することを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１〜２のいずれか１項に記載の無線通信システムにおいて、
   前記複数の基地局は、前記無線回線制御装置との接続障害を検出すると、他の基地局と接続するためのポートを開放することを特徴とする無線通信システム。

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