JPH10163957A

JPH10163957A - 無線通信方式および装置

Info

Publication number: JPH10163957A
Application number: JP33494396A
Authority: JP
Inventors: Michio Shimada; 道雄島田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-19
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: JP2865088B2

Abstract

(57)【要約】【課題】限られた周波数帯域で、多数の子局にデータ通
信サービスを提供する無線通信方式の提供。【解決手段】移動体中継装置が、無線通信装置110、Ｇ
ＰＳ受信装置120、記憶装置140、所定定時間以内に通信
を行っていない局でＧＰＳ受信装置から供給された位置
から所定距離以内に存在する局を記憶装置に記憶された
局の位置情報に基づき探索する手段131、探索された局
を探索された順番にソートする手段132、予め決められ
た優先順位に従ってソートされた局からランダムに局を
選択する選択手段133、選択された局に通信許可を送出
してその局から通信要求を受け取った際、その局から送
信されたデータを受信し、受信データを記憶装置に記憶
し、記憶装置に記憶されているデータのうち該局に送信
すべきデータを該局に送信する通信手段134、を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信方式に関
し、多数の局の間で無線でデータをやりとりするため
の、無線通信方式及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】有線方式としては、電話回線を用いる方
式や、光ファイバを用いる方式や、ＣＡＴＶ（cable te
levision）の同軸ケーブルを利用する方式などが知られ
ている。

【０００３】また無線通信としては、衛星通信や携帯電
話などの通信方式が知られている。なお、多くの無線通
信方式では、ユーザーに対して通信サービスを提供する
子局（携帯電話など）と呼ばれる通信装置だけでなく、
通信制御を行ったり通信の中継のために、親局（携帯電
話の基地局など）と呼ばれる通信装置が設置される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】有線通信においては、
配線のための莫大な設備投資を必要とするためで、サー
ビスを提供できるのが大企業に限られる、という問題
や、高速データ通信などの特殊なサービスが提供できる
地域が都市部などに限定されてしまう、という問題があ
った。

【０００５】このため、あるユーザが、特殊なサービス
を希望しても、その大企業の事業方針や、該ユーザの居
住地によっては、希望するサービスを受けられないこと
にある。また、有線通信においては、莫大な設備投資を
回収するために、通信サービスを安価な料金で提供する
ことが困難であるという問題を有している。

【０００６】一方、無線通信においても、広範囲の多数
のユーザ（加入者）に通信サービスを提供しようとする
と、莫大な設備投資が必要になるという問題を有してい
る。

【０００７】なぜなら、電波の到達範囲を広くして、１
台あるいは少数の親局にて、広範囲に通信サービスを提
供すると、親局の設置に必要な設備投資は小さくて済む
ものの、多数のユーザにサービスを提供することはでき
ない。

【０００８】また、電波の到達範囲を狭くして、親局の
数を増やすことにより、広範囲に通信サービスを提供し
ようとすると、サービスが受けられる子局の数は多くで
きるものの、親局の設置に莫大な設備投資が必要となっ
てしまう。

【０００９】したがって、本発明は、上記した事情に鑑
みてなされたものであって、その目的は、小さな設備投
資で広域サービスの提供できる無線通信方式及び装置を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る無線通信方式は、移動体に搭載された
中継局（「移動中継局」という）を通信サービスを行い
たい地域に巡回させ、前記移動中継局が子局あるいは親
局の近傍を通過した際に、前記子局あるいは前記親局
は、送信したいデータを前記移動中継局に送信し、前記
移動中継局は、前記子局あるいは前記親局から送信され
たデータを記憶するとともに、前記子局あるいは前記親
局に送信するデータが記憶されている場合には前記デー
タを前記子局あるいは前記親局に送信する、ことを特徴
とする。

【００１１】また、本発明に係る移動体中継装置は、少
なくとも、無線通信装置と、ＧＰＳ受信装置と、記憶装
置と、予め決められた一定時間以内に通信を行っていな
い局で、前記ＧＰＳ受信装置から供給された位置から、
予め定められた一定距離以内に存在する局を、予め前記
記憶装置に記憶された局の位置情報にもとづいて探索す
る、局探策手段と、探索された順番に局をソートするた
めの局ソート手段と、予め定められた優先順位に従っ
て、前記ソートされた局からランダムに局を選択する局
選択手段と、選択された局に通信許可を送出して、該局
から通信要求を受け取ったならば、該局から送信された
データを受信し、受信したデータを前記記憶装置に記憶
するとともに、前記記憶装置に記憶されているデータの
うち、該局に送信すべきデータを該局に送信する通信手
段と、を具備することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明の好ましい実施の形態において、移
動体に搭載された中継局（「移動中継局」という）は、
無線通信装置（図１の１１０）と、ＧＰＳ受信装置（図
１の１２０）、記憶装置（図１の１４０）と、予め定め
られた一定時間以内に通信を行っていない局で、ＧＰＳ
受信装置から供給された位置から、予め決められた一定
距離以内に存在する局を、記憶装置に予め記憶された局
の位置情報に基づいて探索する局探索手段（図１の１３
１）と、探索された局を、探索された順番にソートする
ための局ソート手段（図１の１３２）と、予め定められ
た優先順位に従って、ソートされた局からランダムに局
を選択する局選択手段（図１の１３３）と、選択された
局に通信許可を送出し、該局から通信要求を受け取った
ならば、該局から送信されたデータを受信して、受信し
たデータを記憶装置に記憶するとともに、記憶装置に記
憶されているデータのうち、該局に送信すべきデータ
を、該局に対して送信する通信手段（図１の１３４）
と、を備えて構成される。

【００１３】本発明の好ましい実施の形態においては、
この移動中継局を、通信サービスを行いたい地域に巡回
させる。

【００１４】そして、移動中継局が子局の近傍を通過し
た際に、子局は、送信したいデータを移動中継局に送信
し、移動中継局は、子局から送信されたデータを記憶す
るとともに、その子局に送信すべきデータが記憶されて
いれば、該データを子局に送信する。

【００１５】また、移動中継局が親局の近傍を通過した
際に、親局は、各子局に送信したいデータを移動中継局
に送信し、移動中継局は、親局から送信されたデータを
記憶するとともに、子局から送信されたデータを親局に
送信する。なお、子局の位置は固定されているものとす
る。

【００１６】このようにして、本発明の実施の形態にお
いては、少数の親局と移動中継局とで広い地域をカバー
することができ、膨大な数の子局に通信サービスを提供
することができる。

【００１７】本発明の実施の形態においては、確かにリ
アルタイムの双方向通信はできなくなるが、電子メール
や電子新聞などの蓄積型の通信サービスを、安価に提供
することできるという利点を有している。

【００１８】ところで、従来の通信システムで使われて
いる通信プロトコルは、本発明の実施の形態に係る無線
通信システムに、そのまま適用することはできない。何
となれば、例えば、本発明の実施の形態に係る通信シス
テムと、衛星通信システムと、を対比すると、本発明の
実施の形態における親局と子局が、衛星通信における地
上局に対応し、移動中継局が衛星に対応するものとなる
が、衛星通信システムでは、地上局同士がリアルタイム
で通信できたのに対して、本発明の実施の形態において
は、局同士がリアルタイムで通信することはできない、
ことによる。

【００１９】また、本発明の実施の形態に係る通信シス
テムと携帯電話システムとを対比すると、本発明の実施
の形態における親局および子局が、携帯電話機に対応
し、移動中継局が携帯電話システムの基地局に対応する
が、携帯電話システムでは、基地局間の相対的な位置が
固定されているのに対して、本発明の実施の形態におい
ては、移動中継局間の相対的な位置は、この中継局を搭
載する移動体が車又は電車等の車輌である場合、高速
（猛スピード）に、変化してしまう、からである。

【００２０】しかも、本発明の実施の形態においては、
子局の電波到達範囲を小さくして収容できる子局の数を
増やすようにした結果、移動中継局と子局との１回あた
りの通信時間が非常に短いものとなり、従来方式の通信
プロトコルでは、移動中継局が子局と通信すること自体
が困難である。

【００２１】例えば、子局側から移動中継局に対してデ
ータ通信要求を出すような通信プロトコルを採用するこ
とを想定した場合、子局は、移動中継局がいつ該子局の
近傍を通過するかわからないため、子局は、常時、しか
も頻繁に、データ通信要求を送出することになり、その
結果、これらのデータ通信要求が干渉し合って、移動中
継局が、子局のデータ通信要求を正常に受信することが
困難になる、からである。

【００２２】また、移動中継局側から子局に対してデー
タ通信許可を出すという通信プロトコルを採用すること
を想定した場合、複数の子局にデータ通信許可を出し
て、子局が通信要求を出すか否かを確認しているうち
に、目的の子局の近傍を通り過ぎてしまう、ことにな
る。

【００２３】そこで、本発明の実施の形態では、まず、
移動中継局の位置情報に基づいて、移動中継局から、デ
ータ通信要求を出す子局の候補を絞り込む。

【００２４】従来よりカーナビゲーションなどで利用さ
れているＧＰＳ（グロバール・ポジショニング・システ
ム）受信機を利用すれば、地球上における移動中継局の
位置を知ることができる。

【００２５】なお、本発明の実施の形態において、移動
中継局を搭載する移動体に、既に別の測位装置が搭載さ
れているならば、当然のことながら、その測位装置の出
力する位置情報を利用することも可能である。

【００２６】ＧＰＳ受信機を利用して、移動中継局の位
置を測定する場合には、地球上における移動中継局の距
離は、例えば１００ｍ程度の誤差で知ることができる。

【００２７】また、子局が１軒につき１台程度しか存在
しなければ、例えば、移動中継局から半径約１００ｍ以
内の距離にある子局と限って通信するようにすれば、子
局の数をかなり減らすことができる。

【００２８】もっとも、子局の数を数台から十台程度に
減らせても、本発明の実施の形態においては、子局と移
動中継局の通信可能な距離を短くして、収容可能な子局
の数を多くしているので、移動中継局は、子局の近傍を
短時間で通過し、また全ての子局が通信要求を出すとは
限らないので、全ての子局に対して通信要求を出してい
ると、複数の子局にデータ通信許可を出して子局が通信
要求を出すか否かを確認しているうちに目的の子局の近
傍を通り過ぎてしまうかもしれない。あるいは、通り過
ぎることはなくとも、通信できる時間が短くなってしま
うことになる。

【００２９】そこで、本発明の実施の形態においては、
移動中継局の近傍に存在する局のうち、新しく該近傍に
入ってきたものに対して、優先して、通信許可を出すこ
とにする。

【００３０】このようにしたことにより、新しく近傍に
入ってきた局が近傍から出るまでには、ある程度時間が
あるので、もし、新しく近傍に入ってきた局が通信要求
を出した場合には、長時間通信できる。

【００３１】もちろん、新しく近傍に入ってきた局が通
信要求を出さなかった場合に、次の候補に通信許可を出
して、その局が通信要求を出した場合には、通信可能な
時間は短くなる。というのも、その局は、近傍から去り
つつあるからである。

【００３２】しかしながら、平均値で評価すれば、本発
明の実施の形態に従い、通信許可を出せば、移動中継局
と子局との通信可能時間は長くなり、データ伝送効率が
良くなる。

【００３３】このように、本発明の実施の形態によれ
ば、移動中継局を移動体に搭載して移動させるために、
１台の親局と１台の移動中継局だけでも広い地域をカバ
ーすることができ、小さな設備投資で通信サービスを提
供することができる、という作用効果を奏する。

【００３４】また本発明の実施の形態によれば、複数の
子局が、「子局と移動中継局との通信可能距離」によっ
て、空間的に隔てられているので、同じ周波数帯域を共
用しても、混信することが無く、限られた周波数帯域を
有効に利用できる。

【００３５】さらに本発明の実施の形態によれば、低コ
ストな通信装置にて高速なデータ通信を実現可能として
いる。

【００３６】

【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００３７】図１は、本発明の一実施例の構成を示す図
であり、移動中継局装置の基本構成を示すブロック図に
て示したものである。

【００３８】図１を参照すると、本実施例に係る移動中
継局装置は、無線通信装置１１０と、ＧＰＳ受信装置１
２０と、記憶装置１４０と、データ処理装置１３０と、
を備えている。データ処理装置１３０は、局探索手段１
３１と、局ソート手段１３２と、局選択手段１３３と、
通信手段１３４と、を備えている。

【００３９】無線通信装置１１０は、子局や親局との無
線通信を行うための装置である。ＧＰＳ受信装置１２０
は、ＧＰＳ衛星の電波を受信して移動中継局の位置を測
定し、得られた位置情報を、データ処理装置１３０に供
給する。

【００４０】記憶装置１４０は、ランダム・アクセス・
メモリ（ＲＡＭ）とリード・オンリ・メモリ（「ＲＯ
Ｍ」という）によって構成され、データ処理装置１３０
の出力するデータを記憶したり、記憶したデータをデー
タ処理装置１３０に供給する。

【００４１】データ処理装置１３０は、好ましくはマイ
クロプロセッサによって構成され、ＲＯＭに予め書き込
まれているプログラム命令に従って以下のような無線通
信制御を実行する。

【００４２】すなわち、データ処理装置１３０は、予め
決められた一定時間以内に通信を行っていない局で、Ｇ
ＰＳ受信装置１２０から供給された位置から、予め決め
られた一定距離以内に存在する局を、予め記憶装置１４
０に記憶された局の位置情報に基づいて探索する、局探
索手段１３１と、探索された局を、探索された順番にソ
ートするための、局ソート手段１３２と、予め決められ
た優先順位に従って、ソートされた局からランダムに局
を選択する、局選択手段１３３と、選択された局に通信
許可を送出して、その局から通信要求を受け取ったなら
ば、その局から送信されたデータを受信して、受信した
データを記憶装置１４０に記憶するとともに、記憶装置
１４０に記憶されているデータのうち、その局に送信す
べきデータを、その局に送信する、通信手段１３４と、
を備え、これらの手段は、予めＲＯＭに格納されたプロ
グラム命令を、マイクロプロセッサで実行することによ
って実現されている。

【００４３】図２は、本発明の一実施例に係る移動中継
局装置の動作を説明するフローチャートである。

【００４４】図２を参照すると、移動中継局装置を起動
すると、データ処理装置１３０は、まず、予め決められ
た一定時間以内に通信を行っていない局で、ＧＰＳ受信
装置１２０から供給された位置から、予め決められた一
定距離以内に存在する局（子局あるいは親局）を、記憶
装置１４０に予め記憶された局の位置情報に基づいて探
索し（ステップ２０１）、次に、探索された局を、探索
された順番にソートする（ステップ２０２）。ここで
は、近傍に最も新しく入った局を「０番」とし、それ以
降、「１番」、「２番」と、栽番するものとする。

【００４５】次に、データ処理装置１３０は、乱数ｒを
発生し（ステップ２０３）、つづいて、ｆ_k-1≦ｒ＜ｆ_k となるｋを求め（ステップ２０４）、ｋ番目の局に通信
許可を送出する（ステップ２０５）。

【００４６】ここで、乱数ｒは、０以上１未満の数であ
る。

【００４７】またｆ_kは、予め決められた数列であり、ｆ_-1＝０、ｐ_k＝ｆ_k−ｆ_k-1とすると、ｐ₀≧ｐ₁≧…、を満足する
ように選ばれている。

【００４８】このｐ_kは、ｋ番目の局が選ばれる確率で
あるから、このように、数列ｆ_kを選んでおくことによ
り、局と移動中継局との通信時間の平均を長くできる。

【００４９】なお、最適なｐ_kの値は、子局の数や、子
局の位置、移動中継局の速度などに依存して複雑に変化
するので、予め実験等によって最適なものが選択され
る。

【００５０】再び図２を参照して、局が通信要求を返し
てきたら（ステップ２０６のＹｅｓ）、制御をステップ
２０７に移し、そうでなければ、制御をステップ２０１
に移す。

【００５１】ステップ２０７では、通信要求した局から
送信されたデータを受信して、受信したデータを記憶装
置１４０に記憶するとともに、記憶装置１４０に記憶さ
れているデータのうち、該局に対して送信すべきデータ
がある場合、このデータを該局に送信して、制御をステ
ップ２０１に移す。

【００５２】図３は、本発明の一実施例における子局装
置および親局装置の基本構成を示すブロック図である。

【００５３】図３を参照すると、子局装置および親局装
置は、その基本構成として、無線通信装置３０１、バッ
ファ３０２、インタフェース３０３、を備え、このう
ち、無線通信装置３０１は、移動中継局との無線通信を
行うための装置であり、バッファ３０２は、ランダム・
アクセス・メモリ（ＲＡＭ）によって構成され、無線通
信装置３０１から受信したデータを、インタフェースか
ら３０３から読み出されるまで保存しておくとともに、
インタフェース３０３から入力されたデータを、無線通
信装置３０１が送信するまで、保存しておく。

【００５４】なお、インタフェース３０３の入力端子３
０４と出力端子３０５は、例えばマイクロコンピュータ
又はパーソナルコンピュータに接続され、上位レイヤの
通信プロトコルは、該コンピュータにおいて実行され
る。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下記記載の効果を奏する。

【００５６】本発明の第１の効果は、小さな設備投資で
通信サービスを提供することができる、ということであ
る。

【００５７】その理由は、本発明においては、移動中継
局を移動体に搭載して移動させるために、１台の親局と
１台の移動中継局だけでも広い地域をカバーすることが
できる、ためである。

【００５８】また、通信サービスの提供者が自分自身で
移動体を用意しなくとも、例えば運送業者や廃棄物処理
会社、あるいはピザ屋、クリーニング店やタクシー会
社、バス会社などといった、移動体によるサービスを提
供している既存の業者に移動体を提供してもらうことが
可能である、ためである。

【００５９】なお、第三者に情報の伝送を依頼すると、
情報漏洩の危険性が高まるという問題もあるが、この問
題は、例えば情報を暗号化した上で伝送するなどの方法
により解決することができる。

【００６０】本発明の第２の効果は、限られた周波数帯
域を有効に利用することができる、ということである。

【００６１】というのも、本発明においては、複数の子
局が、「子局と移動中継局との通信可能距離」によっ
て、空間的に隔てられているので、同じ周波数帯域を共
用しても、混信することが無い、からである。

【００６２】このため、本発明によれば、システム全体
としては、限られた周波数帯域で膨大な量のデータを通
信できるのである。もちろん、厳密には、複数の移動中
継局が接近した場合には、混信は生じるが、前述したよ
うに、どちらかの移動中継局が通信を停止することで、
混信を回避することが可能であると共に、移動中継局の
運行を管理して、複数の移動中継局が接近する確率を小
さくすることも可能である。

【００６３】さらに、特殊な場合であるが、「子局と移
動中継局との通信可能距離」が、移動中継局が搭載され
ている移動体よりも小さい場合には、混信することは決
して無い。

【００６４】本発明の第３の効果は、低コストな通信装
置にて高速なデータ通信を実現可能としている、という
ことである。

【００６５】その理由は、本発明においては、移動中継
局を搭載した移動体が子局あるいは親局の近傍に移動し
た時に通信を行うために、通信距離を短くすることがで
きるからである。その結果、本発明によれば、有線通信
で提供されているよりも高速なデータ通信サービスを提
供することも可能である。前述したように、本発明の通
信方式においては、リアルタイムの通信を提供すること
は難しいが、実際上は、電子メールなどリアルタイムの
通信を必要としないデータも多いので、本発明が適用さ
れる範囲（例えば蓄積型の通信サービス等）において、
このことは問題とはならない。

【００６６】本発明の第４の効果は、何の規制も受けず
に、親局や移動中継局や子局を無許可で設置・運用する
ことができる、ということである。

【００６７】その理由は、本発明においては、通信距離
が小さく済むので、電波出力を電波法に抵触しない程度
に小さくすることが可能となる、ためである。また、移
動中継局を移動させてデータの移動を行うことは、通信
ではなく運送である、ためである。

【００６８】本発明の第５の効果は、災害等の影響を受
け難い、ということである。

【００６９】というのも、本発明においては、移動中継
局は、一般には、自動車やトラックなどの車両に搭載さ
れるが、建築物（構造物）と異なり、一般に、車両自体
が地震の揺れによって破壊されることは無いからであ
る。また、移動中継局を搭載した車両を分散して保管し
ておけば、全ての移動中継局が、倒壊した建築物の下敷
きになって破損したり焼失したりすることが、回避され
る、ためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る移動中継局装置の基本
構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例に係る移動中継局装置の動作
を説明するためのフローチャートである。

【図３】本発明の一実施例における子局装置および親局
装置の基本構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１１０、３０１無線通信装置１２０ＧＰＳ受信装置１３０データ処理装置１４０記憶装置３０２バッファ３０３インタフェース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体に搭載された中継局（「移動中継
局」という）を通信サービスを行いたい地域に巡回さ
せ、前記移動中継局が子局あるいは親局の近傍を通過した際
に、前記子局あるいは前記親局は、送信したいデータを
前記移動中継局に送信し、前記移動中継局は、前記子局あるいは前記親局から送信
されたデータを受信してこれを記憶するとともに、前記
子局あるいは前記親局に対して送信すべきデータが記憶
されている場合には、該データを前記子局あるいは前記
親局に対して送信する、ことを特徴とする無線通信方式。
【請求項２】前記移動中継局から所定の距離以内に存在
する子局あるいは親局に対してのみ、通信許可を送出す
る、ことを特徴とする請求項１記載の無線通信方式。
【請求項３】前記移動中継局から所定の距離以内に新し
く入り込んだ子局あるいは親局ほど、高い確率で通信許
可を送出する、ようにしたことを特徴とする請求項２記
載の無線通信方式。
【請求項４】移動体に搭載された中継局（「移動中継
局」という）を通信サービスを行いたい地域に巡回さ
せ、前記移動中継局は、該移動中継局の近傍に存在する子局または親局を探索
し、該探索された複数の局をソートし、予め定められた優先順位、及び発生した乱数とに基づき
通信許可を与える局の番号を選択し、該通信許可の与えられた局からの通信要求がある場合
に、該局から送信されたデータを受信し該受信したデー
タを記憶するとともに、該局に送信すべきデータが記憶
されている場合には該局に該送信すべきデータを送信す
る、ことを特徴とする無線通信方式。
【請求項５】移動体に搭載される中継装置であって、少なくとも、無線通信装置と、ＧＰＳ受信装置と、記憶装置と、予め決められた一定時間以内に通信を行っていない局
で、前記ＧＰＳ受信装置から供給された位置から、予め
定められた一定距離以内に存在する局を、予め前記記憶
装置に記憶された局の位置情報にもとづいて探索する、
局探策手段と、探索された順番に局をソートするための局ソート手段
と、予め定められた優先順位に従って、前記ソートされた局
からランダムに局を選択する局選択手段と、選択された局に通信許可を送出し、該局から通信要求を
受け取ったならば、該局から送信されたデータを受信し
該受信したデータを前記記憶装置に記憶するとともに、
前記記憶装置に記憶されているデータのうち、該局に送
信すべきデータを該局に送信する通信手段と、を具備することを特徴とする移動体中継装置。