JP7166861B2

JP7166861B2 - 移動局による地上設備間通信システム

Info

Publication number: JP7166861B2
Application number: JP2018181172A
Authority: JP
Inventors: 祐也藤川
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2022-11-08
Anticipated expiration: 2038-09-27
Also published as: JP2020053829A

Description

本発明は、位置が時間的に変動する移動局と、この移動局から離間した箇所でこの移動局と無線通信を行う基地局とが用いられる地上設備間通信システムに関する。

移動体に搭載された移動局と、地上に固定された基地局との間で無線通信を行い、列車の運行のために互いに各種の情報を授受する通信システムが用いられている。こうした場合には、例えば、緊急時には列車を緊急停止させる旨の警報が基地局から移動局側に、あるいは移動局から基地局側に発せられる。一方、基地局側の無線機は固定された大型の設備であるのに対して、移動局側の無線機は携帯型の無線機とされる場合もあるため、特に移動局側の無線機は紛失や盗難にあうおそれがある。

特に、移動体が救急車等の緊急車両である場合には、無線機の悪用を防止する必要があるため、こうした場合には、即時にこの無線機における無線機側から信号を発する機能を無効化することが好ましい。このため、このように移動局側の無線機が盗難されたことが基地局側で認識された場合には、基地局側の無線機から、この移動局側の無線機を無効化するような指令（機能停止指令）が発せられる。基地局は複数の移動局との通信を行う場合もあり、この中で盗難された無線機（移動局）のみの機能が無効化され、他の移動局と基地局との間の通信はこの影響を受けずに正常に行われる必要がある。

こうした要求を満たすために、例えば、特許文献１に記載の技術においては、基地局側で全ての移動局側の無線機を識別子で認識し、無効化すべき移動局側の無線機の識別子が動作禁止端末識別子として一括して全ての移動局側に送信される。移動局側の無線機は、自身の識別子とこの動作禁止端末識別子が一致した場合に自身の使用者による動作を無効化する。これにより、無効化される対象となった移動局側の無線機は無効化されると共に、これ以外の移動局側の無線機は通常に動作し通常の通信を基地局との間で行うことができる。

特開２０１５－１７０９０３号公報

実際には複数の移動局に対して複数の基地局が設けられる場合もあり、この場合には、上記のような無効化すべき移動局に関する情報は全ての基地局で共通して認識される必要があり、かつこの認識は速やかに行われる必要がある。

複数ある地上の基地局の間が例えばネットワークを介して接続され、常時直接通信可能である場合にはこのように情報を共有化することは容易である。しかしながら、例えば複数の基地局が異なる会社の管理下にある場合には、少なくともこれらの間は常時通信可能ではない場合がある。また、移動局が長距離にわたる移動をし、移動局が地域毎に異なる基地局との間で通信をする場合もあり、こうした場合には基地局間の通信が困難である場合もある。これらの場合には、上記の認識を速やかに行うことができない基地局が発生する。このため、複数の基地局の間が通信可能でない場合においても、移動局に関する情報を全ての基地局が速やかに認識することができることが望まれた。

本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、上記課題を解決することを目的とする。

本発明は、地上に設置された複数の基地局と、複数の前記基地局との間の位置関係が時間的に変動し、複数の前記基地局の各々との間で通信を行う複数の移動局と、を具備する地上設備間通信システムであって、前記移動局は、一つの前記基地局から他の前記基地局へ情報を送信する際の中継を行い、前記情報は、一つの前記移動局における一部の機能を制限する旨の制御を行わせるための機能制限指令であり、当該機能制限指令には、前記一つの前記移動局の識別情報が含まれ、前記基地局の各々に対して前記移動局の各々が通信可能となる領域が前記基地局毎に定まり、前記移動局は、一つの前記領域において対応する前記基地局から前記情報を受信した場合、前記識別情報より、前記機能制限指令が自身に対するものであるか否かを判定し、自身に対するものでない場合には、前記情報を記憶し、他の前記領域に移動した場合に、記憶された当該情報を当該他の前記領域に対応する前記基地局に送信することを特徴とする。

本発明によると、複数の基地局の間が通信可能でない場合においても、移動局に関する情報を複数の基地局が速やかに認識することができる。

基地局と移動局を具備する一般的な通信システムの構成を示す図である。従来の通信システムの構成を示す図である。基地局と移動局の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る通信システムの動作（第１の例）が行われる際の構成を示す図である。本発明の実施の形態に係る通信システムの動作（第１の例）を示すシーケンス図である。本発明の実施の形態に係る通信システムの動作（第２の例）が行われる際の構成を示す図である。本発明の実施の形態に係る通信システムの動作（第２の例）を示すシーケンス図である。

次に、本発明を実施するための形態を図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の対象となる通信システム（地上設備間通信システム）の構成の例を模式的に示す図である。図１に示された範囲内では、この構成は従来の通信システムと本発明とで共通する。

この通信システムは、２つの端末（移動局）１０（１０Ａ、１０Ｂ)を具備する。端末１０Ａ、１０Ｂは、それぞれ移動体ＭＡ、ＭＢに搭載され、移動体ＭＡ、ＭＢの移動に伴って移動する。端末１０Ａ、１０Ｂと通信が可能な通信装置（基地局）２０Ａ、２０Ｂはそれぞれ地上における異なる地点で固定されている。ただし、端末１０Ａ、１０Ｂが通信装置２０Ａと通信可能なのは図１における領域Ｘにいる場合のみであり、端末１０Ａ、１０Ｂが通信装置２０Ｂと通信可能なのは領域Ｙにいる場合のみである。すなわち、端末１０Ａ、１０Ｂが領域Ｘにある場合にはこれらは通信装置２０Ｂとの間で通信をすることができず、端末１０Ａ、１０Ｂが領域Ｙにある場合には通信装置２０Ａとの間で通信をすることができない。

図２は、このような前提条件の下で動作する従来の通信システムの構成を模式的に示す図である。また、図３は、端末１０、通信装置２０Ａ、２０Ｂの構成を簡略化して示すブロック図であり、図３の構成は、従来の通信システムと本発明で共通する。

ここで、端末１０Ａ、１０Ｂは同一仕様の装置である必要はないが、簡略化した構成は同様であるため、これらをここでは端末１０として記載している。通信装置２０Ａ、２０Ｂについても、同様に、これらをここでは通信装置２０として記載している。端末１０、通信装置２０には、それぞれの全体を制御するＣＰＵを具備する制御部１１、２１が設けられる。また、端末１０、通信装置２０の各々をユーザーが操作するための操作部１２、２２、この際に各種の情報を表示する表示部１３、２３がそれぞれに設けられる。また、これらの動作を行うための各種の情報を記憶する記憶部１４、２４、互いに無線通信を行うためのインターフェースとなる通信部１５、２５がそれぞれに設けられる。移動体Ｍに搭載されるために自身の位置が変わる端末１０には、自身の位置を示す位置情報を認識するための位置情報認識部１６が設けられる。

例えば移動体ＭＡ、ＭＢが列車である場合には、、端末１０（１０Ａ、１０Ｂ）においては、制御部１０は、位置情報認識部１６によって得られた自身の位置情報を通信装置２０Ａ又は２０Ｂに送信し、これを受信した通信装置２０Ａ又は２０Ｂの制御部２１は、この位置情報に基づいた指示を端末１０Ａ、１０Ｂ側に送信し、移動体ＭＡ、ＭＢ側のユーザー（運転手等）は、この指示内容を表示部１３によって認識することができる。また、例えば突発事項によって移動体ＭＡが緊急停止した等の異常事態が発生した場合には、端末１０Ａの制御部１１は、その旨を通信装置２０Ａ又は２０Ｂ側に送信し、これを受信した通信装置２０Ａ又は２０Ｂの制御部２１は、これに応じた指示を端末１０Ａに送信することができる。

ここで、例えば端末１０Ａが盗難にあう等、端末１０Ａが適正な管理下でなくなった場合には、以降は例えば上記のような異常事態を通信装置２０Ａ、２０Ｂに送信する機能が適正に行われず、通信装置２０Ａ、２０Ｂや他の端末１０Ｂが実際とは異なる認識をし、不適正な指示が出される可能性がある。このため、このように端末１０Ａが盗難にあった場合には、この端末１０Ａにおける異常事態であることを発する機能を無効とする（制限する）ことが好ましい。この操作は、一つの基地局（例えば通信装置２０Ａ）から行うことができる。この場合、端末１０Ａの機能が制限された旨は、端末１０Ａ自身、及びこのための操作が行われた通信装置２０Ａで共通して認識することができる。更に、通信システムに全体として適正な動作をさせるためには、このように端末１０Ａの機能が制限された旨が、通信装置２０Ｂ、端末１０Ｂにも速やかに認識されることが必要である。

図２においては、端末１０Ａ（移動体ＭＡ）が領域Ｘにある場合にこのように端末１０Ａが適正な管理の下になくなったことを通信装置２０Ａ側のユーザーが認識した場合には、このユーザーによる通信装置２０Ａの操作部２２の操作により、制御部２１は、上記のように端末１０Ａの機能を制限する旨の指示を端末１０Ａに送信する。これを受信した端末１０Ａの制御部１１は、自身の操作部１２の操作等に関わらずにこの機能を制限するように、自身を設定することができる。このように自身の設定が行われた旨は自身の記憶部１４に記憶される。この点については、前記の特許文献１に記載の技術と同様である。以降は、上記のように端末１０Ａの機能は制限される。この場合、端末１０Ａの制御部１１は、自身の機能を制限する設定が完了した旨を通信装置２０Ａ側に送信し、通信装置２０Ａの制御部２１は、その旨を記憶部２４に記憶させる。これによって、このように端末１０Ａの機能が制限された旨の認識を端末１０Ａ、通信装置２０Ａの間で共有することができる。

一方、図１、２において端末１０Ａは通信装置２０Ｂと通信することができないため、上記のように端末１０Ａの機能が制限された旨を通信装置２０Ｂが認識するためには、通信装置２０Ｂが通信装置２０Ａ側からこの情報を入手することが必要である。このため、通信装置２０Ｂの制御部２１は、この旨を通信部２５を介して通信装置２０Ａ側から受信する、あるいは通信装置２０Ａ側のユーザーが、通信部２５を介さない他の通信手段によってこの旨を通信装置２０Ｂ側のユーザーに伝え、このユーザーが通信装置２０Ｂの操作部２２を操作することによって、この旨を通信装置２０Ｂ側で認識させることが必要である。また、領域Ｙにある端末１０Ｂがこの旨を認識するためには、この情報を通信装置２０Ｂから入手することが必要である。

こうした動作のためには、通信装置２０Ａ、２０Ｂが互いに通信可能であることが必要となる。しかしながら、一般的には通信装置２０Ａ、２０Ｂは共通のネットワーク環境下にはなく、これらが互いに通信可能であるとは限らない。例えば、通信装置２０Ａ、２０Ｂの管理が互いに異なる会社の下である場合には、少なくともこれらが常時通信可能ではない場合もある。こうした場合には、少なくとも通信装置２０Ｂ側がこの旨を速やかに認識することは困難である。あるいは、上記のように通信部２５を介さない他の通信手段によってこの旨が伝達された場合には、通信装置２０Ｂ側でユーザーが操作部２２を操作するための作業が必要となる。

これに対して、本発明の実施の形態に係る通信システムにおいては、上記のような通信装置２０Ａ、２０Ｂ間の通信は不要であり、上記のような情報が、端末１０Ｂ、あるいは機能が制限された端末１０Ａ自身によって中継される。このため、この情報は、端末１０Ａ、１０Ｂのいずれかが領域Ｙに入った場合に通信装置２０Ｂに送信される。この場合においては、上記のような通信装置２０Ａ、２０Ｂ間の通信は不要となる。

図４は、このような動作の例（第１の例）が行われる構成を示す図である。ここでは、領域Ｘ内に端末１０Ａ、１０Ｂがあり、このうち端末１０Ａの動作を制限する制御が通信装置２０Ａから行われる。その後、端末１０Ａの動作が制限されると共に、その旨が端末１０Ｂにも伝わった後に端末１０Ｂを介して通信装置２０Ｂに伝わる。図５は、本発明の実施の形態に係る通信システムにおけるこのような動作の例（第１の動作）を示すシーケンス図である。

図５において、ユーザー等による操作により、通信装置２０Ａ（図における通信装置Ａ）で、端末１０Ａ（図における端末Ａ）の機能を制限するための情報（機能制限指令）を発する操作が行われる（Ｓ１００）。これによって、機能制限指令が通信部２５を介して発せられる（Ｓ１０１）。機能制限指令には、対象となる端末（ここでは端末１０Ａ）の識別情報と、具体的な機能の制限の内容を特定する情報とが含まれる。この機能制限指令は、後述するように端末１０Ａの機能が所望のとおりに制限する設定が行われた旨を通信装置２０Ａが確認できるまで繰り返し発せられる。この機能制限指令は、図４において領域Ｘ内にある端末１０Ａ、端末１０Ｂが共に受信する。端末１０Ａがこれを受信すると、その制御部１１は、機能制限指令に含まれる識別情報より、この機能制限指令が自身に対するものであることを認識し、自身の機能を制限するように設定し（Ｓ１０２）、このような設定が行われた旨を自身の記憶部１４に記憶させる（Ｓ１０３）。

その後、端末１０Ａの制御部１１は、このように機能を制限する設定が完了した旨を通信装置２０Ａ側に送信し（Ｓ１０４）、通信装置２０Ａがこれを受信することによって、通信装置２０Ａの制御部２１は、要求通りに端末１０Ａの機能が制限された旨を認識し（Ｓ１０５）、その旨を自身の記憶部２４に記憶させる。これにより、端末１０Ａの制御部２１は、機能制限指令を発する動作を停止させる（Ｓ１０６）。

一方、機能制限の対象ではない端末１０Ｂ（図における端末Ｂ）も領域Ｘにあるため、上記の機能制限指令を端末１０Ａと同様に受信するが、端末１０Ｂの制御部１１は、機能制限指令中の識別情報よりこの機能制限指令が自身に対するものではないことを認識するため、この制御部１１は自身の機能を制限する設定を行わず、このような指令があった旨をその記憶部１４に記憶させる（Ｓ１０７）。その後、機能制限指令が停止したこと（Ｓ１０６）を制御部１１が認識した場合には、その旨を記憶部１４に記憶させる（Ｓ１０８）。このため、端末１０Ｂにおける制御部１１は、通信装置２０Ａから機能制限指令が発せられた（Ｓ１０７）後で、この機能制限指令が停止したことを確認したこと（Ｓ１０８）によって、端末１０Ａの機能が指令通りに制限されたことを認識し、この旨を自身の記憶部１４に記憶させる（Ｓ１０９）。

その後、端末１０Ｂが領域Ｙに移動した際（Ｓ１１０）には、その制御部１１は、このように端末１０Ａの機能が制限された旨を通信装置２０Ｂ（図における通信装置Ｂ）に送信し（Ｓ１１１）、これによって通信装置２０Ｂの制御部２１はこの旨を認識し、これを自身の記憶部２４に記憶させる（Ｓ１１２）。これにより、その後に端末１０Ａが領域Ｙに移動した際には、通信装置２０Ｂは、端末１０Ａの機能が制限されているものとして扱うことができる。

端末１０Ｂが領域Ｙに移動した際に端末１０Ａの機能が制限された旨を通信装置２０Ｂに送信するタイミング（Ｓ１１１）は、適宜設定が可能である。例えば、端末１０Ｂが位置情報認識部１６により自身が領域Ｙに侵入したことを認識した直後にこの送信を行わせることができる。また、端末１０Ｂが領域Ｙに侵入し、通信装置２０Ｂから端末１０Ｂへ、又は端末１０Ｂから通信装置２０Ｂに最初に送信が行われた際に、上記の送信（Ｓ１１１）を行ってもよい。

図５の動作においては、領域Ｘにある端末１０Ａの機能を制限する旨の指令は通信装置２０Ａから発せられ、これによって端末１０Ａの機能が制限された旨を、この指令を端末１０Ａと同時に受信した端末１０Ｂが中継することによって、通信装置２０Ｂも認識することができる。これによって、この旨を端末１０Ａ、１０Ｂ，通信装置２０Ａ、２０Ｂの全てで共通して認識することができる。なお、図５における端末１０Ｂの領域Ｙへの移動（Ｓ１１０）よりも先に端末１０Ａが領域Ｙに移動した場合には、端末１０Ａの機能が制限された旨の通信装置２０Ｂへの送信は、端末１０Ａにより行わせてもよい。

一方、図６は、他の動作の例（第２の動作）が行われる構成の例を示す図である。ここでは、端末１０Ａの動作を制限する旨の指令が通信装置２０Ａから発せられることは前記と同様であるが、この時点では領域Ｘ内には端末１０Ｂのみがあり、機能制限指令の対象となる端末１０Ａは領域Ｙにあるため、端末１０Ａは通信装置２０Ａと通信ができない。その代わりに、このような制御が行われる旨は端末１０Ｂを介して通信装置２０Ｂが認識し、通信装置２０Ｂが端末１０Ａに対してこの機能制限指令を発する。その後、最終的に、このような制御が行われた旨は、通信装置２０Ａも認識する。図７は、このような動作の例（第２の動作）を示すシーケンス図である。

図７において、ユーザー等による操作により、通信装置２０Ａ（図における通信装置Ａ）で、端末１０Ａ（図における端末Ａ）の機能を制限するための操作が行われ（Ｓ２００）、前記と同様に機能制限指令が通信部２５を介して繰り返し発せられる（Ｓ２０１）。この機能制限指令は、領域Ｘ内にある端末１０Ｂのみが受信し、領域Ｙにある端末１０Ａはこれを受信することができない。端末１０Ｂがこれを受信すると、その制御部１１は、その識別情報より、この機能制限指令が自身に対するものではないことを認識し、このような機能制限指令があった旨を記憶部２４に記憶する（Ｓ２０２）。一方、領域Ｙにある端末１０Ａはこの機能制限指令を受信しないため、これに関わる操作は端末１０Ａにおいては一切行われない。

その後、端末１０Ｂが領域Ｙに移動したら（Ｓ２０３）、端末１０Ｂが通信装置２０Ｂと通信可能となる。このため、端末１０Ｂの制御部１１は、上記のような機能制限指令が通信装置２０Ａから発せられた旨を、通信装置２０Ｂに送信する（Ｓ２０４）。これを受信した通信装置２０Ｂの制御部２１は、その旨を自身の記憶部２４に記憶させる（Ｓ２０５）。その後、この制御部２１は、この機能制限指令を通信装置２０Ｂから発信させる（Ｓ２０６）。この際、通信装置１０Ａが機能制限指令を発する場合（Ｓ２０１）と同様に、機能制限指令は繰り返し発せられる。端末１０Ａ、１０Ｂはこの機能制限指令を受信する。ただし、端末１０Ｂの制御部１１は、その識別情報によって、この機能制限指令が自身に対するものでないことを認識するため、端末１０Ｂにおいては機能を制限する動作は行われない。

一方、この機能制限指令を受信した端末１０Ａの制御部１１は、これが自身に対するものであることを認識し、自身の機能を制限するように設定し（Ｓ２０７）、その旨を自身の記憶部１４に記憶させる（Ｓ２０８）。その後、この制御部１１は、このような設定が完了した旨を通信装置２０Ｂに送信する（Ｓ２０９）。

これを受信した通信装置２０Ｂの制御部２１は、この旨を記憶部２４に記憶させる（Ｓ２１０）。これによって、この制御部２１は、このような設定が端末１０Ａで行われたことを認識し、機能制限指令を発する動作を停止する（Ｓ２１１）。その後、端末１０Ａでこのような設定が行われた旨が通信装置２０Ｂから発せられ（Ｓ２１２）、これを受信した端末１０Ｂの制御部１１は、これによって端末１０Ａでこのような設定が行われた旨を認識し、この旨を自身の記憶部１４に記憶させる（Ｓ２１３）。

その後、端末１０Ｂが領域Ｘに移動した後（Ｓ２１４）においては、端末１０Ｂは通信装置２０Ａと通信が可能となる。このため、端末１０Ｂの制御部１１は、端末１０Ａでこのような設定が行われた旨を通信装置２０Ａに送信する（Ｓ２１５）。これを受信した通信装置２０Ａの制御部２１は端末１０Ａでこのような設定が行われた旨を認識し（Ｓ２１６）、通信装置２０Ａから機能制限指令を発する動作を停止する（Ｓ２１７）。

この動作によっても、端末１０Ａの機能が制限される制御が行われ、この制御が行われた後に、通信装置２０Ａ、２０Ｂ、端末１０Ｂがその旨を認識する。なお、この場合においても、端末１０Ｂが領域Ｘに移動する（Ｓ２１４）前に、端末１０Ａが領域Ｘに移動した場合には、端末１０Ａにおいて機能が制限された旨の通信装置２０Ａへの送信（Ｓ２１５）は、端末１０Ａ自身が行ってもよい。また、領域の移動後に行われる送信（Ｓ２０４、Ｓ２１５）のタイミングについては、図５の動作における場合と同様に、適宜設定が可能である。

このように、上記の通信システムにおいては、移動局（端末１０Ａ，１０Ｂ）が、基地局間（通信装置２０Ａ、２０Ｂ間）における情報を中継し、特に、このように中継される情報には、基地局が移動局を制御するための情報も含まれる。この際。このように移動局が制御された旨を全ての基地局、移動局の間で速やかに共通して認識することができる。ただし、このように基地局間で伝達され共有される情報として、移動局を制御するための情報以外のものも用いることができる。

また、上記の例では、基地局（通信装置）、移動局（端末）が２つずつ設けられたが、これらが各々３つ以上ある場合においても、同様の動作を行わせることができる。この場合には、例えば、複数の移動局が同じ情報を受信し、この中で最も早くこの情報を送信可能な状態となった（領域を移動した）移動局が送信を行う設定とすることができる。このため、上記の構成、動作は、移動局の数が多い場合に特に有効である。また、上記のように通信可能な領域が限定された基地局の数が多い場合には、直接の通信が不可能となる基地局の数が多くなるために、やはり上記の構成、動作が特に有効となる。

また、移動局を移動させる移動体が列車以外の場合であっても、基地局間の直接の通信が制限される場合においては、上記の構成、動作は同様に有効である。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０、１０Ａ、１０Ｂ端末（移動局）
１１、２１制御部
１２、２２操作部
１３、２３表示部
１４、２４記憶部
１５、２５通信部
１６位置情報認識部
２０、２０Ａ、２０Ｂ通信装置（基地局）
Ｍ、ＭＡ、ＭＢ移動体

Claims

地上に設置された複数の基地局と、
複数の前記基地局との間の位置関係が時間的に変動し、複数の前記基地局の各々との間で通信を行う複数の移動局と、を具備する地上設備間通信システムであって、
前記移動局は、一つの前記基地局から他の前記基地局へ情報を送信する際の中継を行い、
前記情報は、一つの前記移動局における一部の機能を制限する旨の制御を行わせるための機能制限指令であり、当該機能制限指令には、前記一つの前記移動局の識別情報が含まれ、
前記基地局の各々に対して前記移動局の各々が通信可能となる領域が前記基地局毎に定まり、
前記移動局は、一つの前記領域において対応する前記基地局から前記情報を受信した場合、前記識別情報より、前記機能制限指令が自身に対するものであるか否かを判定し、自身に対するものでない場合には、前記情報を記憶し、他の前記領域に移動した場合に、記憶された当該情報を当該他の前記領域に対応する前記基地局に送信することを特徴とする地上設備間通信システム。