JPH11196446A - 移動通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管理局を自立的に立ち上げて群を構成し、動
的に群管理を行えるようにし、また群間の干渉を防止し
た移動通信システムを構築する。 【解決手段】 所定の通信エリアに移動局が入ったと
き、その通信エリア内に他の移動局が存在しないとき、
その移動局は先取り方式で自動的に管理局となる。ま
た、所定の通信エリアに既に管理局が存在するとき、そ
の通信エリアに入った移動局は自動的に通常局となる。
これにより、管理局と通常局とにより群を構成する。移
動局が固定局と通信する場合、固定局を通常局の１つと
見なして、管理局がその固定局と通信し、群内の他の通
常局は管理局を介して固定局との間で必要なデータを伝
送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数の移動局で
群を形成して移動局間で通信を行う移動通信システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、移動局間で通信を行う移動通
信システムとして、特開昭５９−２５４３７号公報に記
載されているような、道路情報等を各移動局で共有する
システムが考えられている。この従来の道路情報共有シ
ステムは、移動通信網をエリアごとに分割し、各エリア
ごとに固定管理局を設け、エリア内の移動局がそのエリ
アの固定管理局から通信権を獲得するようにしている。

【０００３】また同様に複数の移動局をグループ化し
て、そのグループ単位で移動局が代理応答等をできるよ
うにした移動通信システムが特開平８−１４０１４１号
公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の移動通信システムを、たとえば管理局を含む群全
体が動的に移動する通信システムに適用する場合、次の
ような問題が生じる。先ず後者の移動通信システムで
は、移動端末をグループ化するための情報を集中管理す
る交換局が必要であり、また移動端末のグループ化をつ
かさどる基地局が位置的に固定されていて、且つ移動端
末間で通信を行うために基地局が必要となるため、グル
ープ自体を移動させることができず、また同一グループ
内の移動局間で高速な通信を行えない。

【０００５】前者の道路情報共有システムにおいては、
群を構成する局が他の群に頻繁に、且つ高速に移動する
ため、ある移動局がその移動局の所属する群から離脱し
たり、他の群へ加入する際に、その処理が動的に迅速に
行えないと、その中断時間に必要な通信が途絶え、安全
性の低下やサービス提供の中断が生じる。特に離脱加入
する局が管理局である場合には群の維持ができないとい
う問題が生じる。

【０００６】また、たとえばセンターから交通情報等を
受ける場合、たとえば図２２に示すように、各移動局は
センターとつながっている固定局の側を通過する際に順
次個別に通信を行うことになる。そのため、多数の移動
局が固定局の側を通過すると、固定局と移動局間の通信
トラフィックが増大し、固定局はすべての移動局との間
で通信できなくなるおそれが生じる。

【０００７】また、複数の群同士が近接したり重なり合
うと、干渉が生じて群構成が壊されるという問題が生じ
る。たとえば図２３の（Ａ）に示す４つのグループ１〜
４が同図の（Ｂ）に示すように互いに近接し、さらに図
２４に示すように重なると、グループに跨がって信号が
受信される移動局（図中グレーの移動局）が生じ、グル
ープ間で干渉が生じて、所定のデータ伝送が行えないこ
とになる。

【０００８】この発明の目的は、自立的に管理局を立ち
上げて群を構成し、動的に群管理を行えるようにし、ま
た上記群間の干渉を防止した移動通信システムを提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１，１２，１７，
２１に係る発明は、所定の通信エリアに入ったときに一
定時間内に他局からの信号を受信しなかったとき、自局
を管理局とする管理局設定手段と、前記通信エリアに入
ったときに一定時間内に他局からの信号を受信したと
き、自局を通常局とする通常局設定手段と、他局との間
で通信を行う通信手段とを各移動局に設け、複数の移動
局による群を構成して移動局間で通信を行う。これによ
り管理局の存在しないエリアに移動局が入って先に送信
を開始したその移動局が管理局となり、既に管理局の存
在する通信エリア内に入った移動局は通常局となる。す
なわちどの移動局が管理局となるか通常局となるかは自
動的に決定されて複数の移動局による群が形成されるた
め、新たな群の構成、群からの管理局または通常局の離
脱、群への通常局の加入が動的に迅速に行えるようにな
る。以下、この管理局および通常局の設定方式を「先取
り方式」という。

【００１０】図３は管理局、通常局および群の関係を示
す図である。通常、各群には管理局が１つだけ存在し、
１つの管理局と１つ以上の通常局とで群を構成する。ま
たは単独の管理局だけで群を構成する。

【００１１】請求項２，１２，１８，２２に係る発明で
は、前記管理局の通信手段は当該管理局の通信エリア内
に存在する固定局と通信し、前記通常局の通信手段は前
記管理局を介して前記固定局と通信する。この構成によ
れば固定局と通信を行うのは管理局のみとなり、多数の
移動局が固定局との間で個別に通信を行うような状態が
避けられ、固定局と移動局間の通信トラフィックが減少
し、多数の移動局が高速移動しながら固定局との間でデ
ータ伝送を容易に行えるようになる。

【００１２】図１および図２は複数の群が移動している
状態を表している。図２に示すように、センターにつな
がっている固定局の側を通過する際、固定局は各群の管
理局と通信する。その様子を従来例を対比したのが図４
である。同図の（Ａ）は本願発明によるものであり、固
定局（通常局でもある）は群内の管理局と通信し、群内
の通常局は管理局を介して固定局からのデータを受け取
ったり、逆に固定局へデータを伝送したりする。これに
対して、従来は（Ｂ）に示すように群内の全ての移動局
が固定局と個別に通信するため、通信トラフィックが非
常に多くなる。

【００１３】請求項３，１２，１９，２３に係る発明で
は、前記通常局設定手段は、管理局からの加入勧誘の信
号を受信したときに、自局を通常局に設定する。すなわ
ち管理局から送信された群への加入を勧誘する信号に応
答して加入要求信号を送信した移動局は、管理局の通信
エリア内に新たに入った移動局または、既に通信エリア
内に存在していて新たに群へ加入することとなった移動
局であり、前記加入要求信号を受信したとき、その移動
局を通常局に設定することによってその群に加入できる
ことになる。

【００１４】たとえば図５の（Ａ）に示すように管理局
の通信エリア内に入ったときや、同図の（Ｂ）に示すよ
うに、ゲートを通過して高速道路へ入ったときまたはそ
の時の運転手操作によって、群への加入を意図的に指示
することによって、加入が行われることになる。

【００１５】請求項４，１３，２０，２４に係る発明で
は、前記群を構成する各局に、当該各局の論理ノード番
号を群管理用パラメータとして記憶する群管理用パラメ
ータ記憶手段と、自局の識別符号および呼出符号として
用いる論理ノード番号を通報しあって、群内の各局の論
理ノード番号が互いに重複しないように、自局の論理ノ
ード番号を設定する自局論理ノード番号設定手段を設定
する。このように、群を形成する各局（移動局および固
定局）が各局の論理ノード番号を群管理用パラメータと
して記憶しているため、たとえば群内に他の移動局が加
入しようとする際に、その移動局の識別符号（呼出符号
も含む）として用いる論理ノード番号が群内の各局の論
理ノード番号に互いに重複しないように自動的に定めら
れる。したがって群内の各局は論理ノード番号を用いて
所定の局との間でデータの衝突を起こすことなく通信で
きるようになる。

【００１６】請求項５，１４に係る発明では、前記管理
局に、前記群管理用パラメータを各群内の通常局に所定
時間毎に送信する群管理用パラメータ送信手段を設け
る。これにより、各通常局は所定時間毎の最新の各局の
群管理用パラメータを保持することができる。

【００１７】請求項６，１５に係る発明では、前記群管
理用パラメータ共有手段は前記管理局からの呼び出しに
応答しない通常局を認識したとき、当該通常局が群から
離脱したものと見なして、前記群管理用パラメータを更
新する。すなわち、ある群内の通常局がその群内の管理
局の通信エリアから外れた場合、管理局からの呼出しに
応答できないので、その状態で、当該通常局はその群か
ら離脱したものと見なされて、群管理用パラメータが自
動的に更新される。このことにより、各移動局は群から
の離脱のための特別な通信手続きを行うことなく自動的
に離脱できることになる。たとえば図５の（Ｃ）に示す
ように通常局が管理局の通信エリア外へ出たとき、離脱
が行われることになる。

【００１８】請求項７，１５に係る発明では、前記管理
局に、群からの離脱を表明するデータを通常局から受信
したとき、当該データを送信した通常局が群から離脱し
たものと見なして、前記群管理用パラメータを更新する
群管理用パラメータ更新手段を設ける。たとえば運転手
がスイッチ操作等によって、群から離脱する旨の操作を
行えば、その移動局は群内の管理局からの呼び出しに応
答して、群からの離脱を表明するデータを送信する。こ
の離脱のための操作は、運転手の操作によらなくても、
たとえば高速道路からゲートを通過して一般道へ降りる
とき、ゲートから送信されているビーコン信号を受信す
るように構成すれば、ゲートを通過した移動局は管理局
からの呼び出しに応答して、群からの離脱を表明するデ
ータを送信することになる。たとえば図５の（Ｄ）に示
すように、高速道路からゲートを通過して一般道路へ出
ようとしたきまたはその時の運転手操作によって、群か
らの離脱を意図的に指示することによって、離脱が行わ
れることになる。

【００１９】このように、管理局からの呼出しに応答し
て送信された、群からの離脱を表明するデータを管理局
が受信したとき、その通常局が群から離脱したものと見
なして群管理用パラメータを更新することによって、以
降はその離脱した通常局との間で通信を行う必要が無く
なる。

【００２０】請求項８，１６に係る発明では、前記管理
局に、当該管理局が群から離脱するとき、当該群内の通
常局のうちの１つを新たな管理局に設定するためのデー
タを該通常局に送信する手段を設ける。管理局はたとえ
ば高速道路から一般道へ降りるゲートの通過や運転手の
操作によって、群からの離脱を表明するデータを送信す
るが、そのデータを受信した通常局のうち一つが新たな
管理局に設定され、群が自動的に再構成される。

【００２１】たとえば図６の（Ｃ）に示すように、管理
局であった移動局が群から離脱して他の群へ加入しよう
とする場合や、管理局の通信エリアから通常局が相対的
に外れて、（Ｄ）に示すように新たな群を生成する場
合、管理局が存在しなくなった群はその後、通常局のう
ち一つが新たな管理局に設定され、群が自動的に再構成
される。なお、図６の（Ａ），（Ｂ）に示すように、管
理局であった移動局が群（図中の前方を走行する群）へ
加入する場合は、通常局として加入することになる。

【００２２】請求項９に係る発明では、前記各移動局の
通信手段は各移動局の属する群で用いる無線周波数チャ
ンネルを、互いに隣接する他の群で用いる無線周波数チ
ャンネルと異なるように設定する。これにより互いに隣
接する群同士では異なった無線周波数チャンネルを用い
て通信を行うため、群と群が近接したり、重なり合うよ
うな場合でも群間の干渉がなく、群構成が壊されること
がない。

【００２３】たとえば図７に示す例では、４つの群がそ
れぞれ異なった周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の４つの
チャンネルを使用して通信を行うことによって、群間の
干渉が無くなる。後述するＳＳ無線方式の場合、上記４
つの周波数チャンネルはたとえば図８に示すような関係
となる。

【００２４】請求項１０に係る発明では、前記移動局
を、道路上を走行する複数の車両にそれぞれ設け、これ
らの車両が道路上を走行しつつ通信を行うようにする。
このことにより、たとえば道路上を走行する車両同士が
データ通信を行うシステムや、道路交通センターとの間
で所定の道路交通情報を伝送するシステムが容易に構成
される。しかも、各車両がたとえば一列走行（コンボイ
走行）するような走行形態に規制する必要がなく、自由
な通常の走行形態で動的に群を構成しながら、道路情報
等を共有するシステムが構成される。

【００２５】請求項１１に係る発明では、前記各局の通
信手段は、各局間の通信をトークン・パッシング方式で
行う。すなわち移動局間で順次トークンを回して行き、
トークンを獲得した移動局が、送信すべきデータ（フレ
ーム）があるとき、トークンにそのフレームを付加して
次のノードに対して送信する。これを論理的にリング状
に回すことによって、同一の無線周波数チャンネルを用
いて任意の移動局間で通信を行うことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】まずこの発明の実施形態の概略構
成と用語の定義について説明する。

【００２７】(1) 移動局は１つの無線装置を搭載し、１
つの無線装置は２つ以上（後に示す例では４つ）のチャ
ンネルで送受信することが可能である。ただし１つの群
では１つのチャンネルを用い、移動局は２つの群に同時
に加入しないものとする。

【００２８】(2) 群とは、１つまたは複数の移動局の集
合である。ただし、必要に応じて固定局が群に加入す
る。群を構成することにより、群内部での高速なデータ
伝送およびデータの共有を可能とし、管理局が群内のデ
ータを取りまとめて固定局とデータ交換することによ
り、固定局と移動局とのトラフィックを減少させる。

【００２９】(3) 移動局で構成する群と固定局との通信
を行う場合、この実施形態では固定局も一時的に群に加
入し（通常局の１つとなり）、固定局にトークンが回さ
れ、群との通信を行う。

【００３０】(4) １つの群に対して原則的に１つの管理
局が存在する。群を構成する過程で、または管理局が離
脱する過程で、管理局が一時的に不在となる場合があ
る。また、管理局が加入する過程で管理局が一時的に重
複する場合がある。

【００３１】管理局は群の管理、群の維持を行い、群の
状況を監視する。

【００３２】群を構成する移動局のうち管理局でないも
のを通常局という。

【００３３】(5) 各移動局および固定局には、各局に唯
一固有の番号を、製造時、出荷時または設置時に付与
し、局の識別・呼出し符号として用いる。これを物理ノ
ード番号と呼ぶ。物理ノード番号は情報量が大きくなる
ため、群を構成する各局に論理ノード番号を付与し、通
信毎の宛先を指定するための情報量を減らす。

【００３４】(6) 各局間の通信はトークン・パッシング
方式で行う。トークンは管理局が生成し、局から局へ受
け渡され、管理局に戻される。トークンは管理局を除
き、この実施形態では論理ノード番号または物理ノード
番号の小さい順に受け渡されるものとする。順位の１つ
前の局を先行局、順位の１つ後ろの局を後続局と呼ぶ。

【００３５】(7) 実施形態では、移動局は車両に設けら
れ、車両は路面、特に高速道路を走行することを想定し
ている。ただし一般道路を走行する車両、航路を航行す
る船舶、航空路を飛行する航空機にも同様に本願発明は
適用でき、車両に限定されるものではない。

【００３６】(8) チャンネルの区分は、多元接続である
ＣＤＭＡ（Code Division MultipleAccess ）やＦＤＭ
Ａ（Frequency Division Multiple Access）でもよい
が、この実施形態ではＳＳ（Spread Spectrum ）無線方
式を想定する。

【００３７】以下移動通信システムの構成を図９〜図２
１を参照して説明する。図９は移動局および固定局の構
成を示すブロック図である。同図において記憶部には群
管理用パラメータ等を記憶する。上位制御装置はデータ
リンク装置に対して群管理用パラメータ等を与える。デ
ータリンク装置は無線装置を介して他の局との間でデー
タ伝送の機能を実現し、この機能を上位制御装置に提供
する。このデータ伝送を行うため、無線装置のビット列
の伝送機能を使用する。無線装置は４チャンネルの無線
周波数チャンネルのうち１つのチャンネルを選択して他
の局の無線装置との間で物理的なデータ伝送を行う。す
なわち無線装置の送信回路はデータリンク装置から与え
られる送信すべきビット列に対してスペクトラム拡散処
理を施してキャリアを変調し、また受信回路はそのスペ
クトラム拡散された信号を復調し、ビット列のデータと
して生成し、これをデータリンク装置へ与える。

【００３８】移動局および固定局は、初期状態では局と
他の局との相互の関連づけが何らない状態であり、管理
局と通常局との機能的な区別もない。この状態の移動局
を単独局と言う。

【００３９】このような初期状態から各移動局が群を構
成するために、先取り方式で管理局を決定することから
始める。このフェーズを管理局決定フェーズと言う。こ
の処理は、群管理による車両走行を開始する指示を運転
手が与えたときや、ビーコン信号を発するゲート等を通
過したときにそのビーコン信号を受信したときに開始す
る。管理局決定フェーズでは、上位制御装置がデータリ
ンク装置に対して群管理用パラメータを設定する。ここ
で群管理用パラメータは、管理局が群管理処理を行い、
通常局が被群管理処理を行うために、群を構成するすべ
ての局が共有する情報の集合であり、論理ノード番号の
割当に関する情報として、たとえば (1) その群で使用されている論理ノード番号 (2) その群で使われていない（空きの）論理ノード番号 (3) 管理局の論理ノード番号 (4) 群を識別するための値（管理局の物理ノード番号ま
たは乱数などにより管理局が決定した値） (5) 論理ノード番号と物理ノード番号の対応を示すデー
タを持つ。因みに、上記群を識別するための値に応じて
その群で使用するチャンネルを決定することによって、
隣接する群との干渉を防止する。

【００４０】その他に、ハードウエアの制限またはデフ
ォルトと異なる制限をかける場合、たとえば (6) 論理ノード番号の範囲 (7) 群構成局の範囲 (8) １フレームのデータ長の範囲 (9) １局に１度に許される送信時間の範囲 (10)１局に１度に許される送信フレーム数の範囲 (11)無信号時間計測用タイマのタイムアップ値 (12)受信リトライ回数 (13)受信リトライ時間 (14)トークン監視タイマのタイムアップ値 (15)トークンの再送回数 (16)フレームの再送回数 を持つ。上記の(1) 〜(4) が必須であり、(5) 〜(16)は
任意である。

【００４１】その後、一定時間経過しても他の局からの
信号を受信しなければ自局が管理局となって、他の移動
局または固定局に対して加入勧誘を行う。このフェーズ
が群管理フェーズである。

【００４２】図１０は上記管理局決定フェーズおよび群
管理フェーズにおける移動局内部の動作手順を示すフロ
ーチャートである。まずデータリンク装置は、上位制御
装置から「群管理用パラメータ」を受け取り、群生成処
理を開始する。データリンク装置では、「群管理用パラ
メータ」に応じた乱数を基に、他の移動局と一致しない
論理番号を設定する（ｎ１、詳細は図１１参照）。その
後、無信号時間計測用のタイマを起動し、このタイマが
タイムアウトするまでに有効なフレームを受信できなか
ったとき管理局となる（ｎ２→ｎ３）。

【００４３】ここで図１０におけるステップｎ３の処理
内容を図１２に示す。まず受信回路の受信周波数がｆ１
またはｆ３となるように無線装置のＰＬＬ回路に制御デ
ータを与える。そしてその受信周波数で他局からの送信
信号のキャリアをサーチし、もしキャリアおよび受信コ
ード（相関がとれる符号を検出したコード）が検出され
れば、自局が存在するエリア内に既に群が構成されてい
て管理局が存在するものと見なして、図１０の(3) 以降
の通常局としての処理へ移る。もしｆ１のキャリアを一
定時間受信しなければ、次にｆ２を受信するようにＰＬ
Ｌを設定し、同様の処理を行う。ｆ２についても一定時
間キャリアが受信されなければｆ１またはｆ２のいずれ
かを、生成する群の使用する周波数（チャンネル）とし
て設定する。なお、ｆ１〜ｆ４で示す４つのチャンネル
のうちたとえばｆ１とｆ２を上り車線を移動する移動局
が用い、ｆ３とｆ４を下り車線を移動する移動局が用い
る。この場合、上り車線を移動する移動局はｆ１とｆ２
についてキャリアサーチを行い、下り車線を移動する移
動局はｆ３とｆ４についてキャリアサーチを行えばよ
い。移動局がどちらの車線を移動しているかは、外部か
ら自動または手動で設定できるようにしておけばよい。
また、図２１の（Ａ）に示すように、群に加入しようと
する移動局がｆ１〜ｆ４のすべてのチャンネルについて
キャリアをサーチして、ｆ１が検出できれば、その周波
数のチャンネルに設定し、また、（Ｂ）に示すように、
群に加入しようとする移動局がｆ１〜ｆ４のキャリアを
サーチして、ｆ１とｆ２の両方が検出できたとき、先に
検出したｆ１に設定するようにしてもよい。

【００４４】図１０に戻って、ステップｎ４では自局の
論理ノード番号を群管理用パラメータの管理局論理ノー
ド番号とし、その群管理用パラメータで群管理を開始す
る（ｎ４）。続いて自局を管理局とする群内への他の移
動局の加入を勧誘する（ｎ５）。この加入勧誘は、他の
移動局に対して、または固定局に対してポーリングフレ
ームを送出し、このポーリングフレームに対し応答フレ
ームを受信した場合に、その移動局または固定局が群内
に加入したものと見なす。このポーリング／応答手順は
図１９に示すようなシーケンスで行う。

【００４５】まず管理局は加入勧誘のためのポーリング
フレームを送出し、それに応答するフレームを受信すれ
ば群管理用パラメータのフレームを送出する。新たに加
入した通常局が肯定応答を返せば、このことにより管理
局は通常局が群管理用パラメータを受け取ったことと見
なす。

【００４６】上記加入勧誘のためのポーリングは加入し
ようとする通常局の論理ノード番号が定まっていない状
態で行うので、取り得るすべての論理ノード番号（たと
えば１〜５０）に対してポーリングフレームを順次送出
し、その応答の有無を検知する。

【００４７】図１０のステップｎ５で、どの移動局に対
しても加入勧誘が失敗すれば、同一エリア内に他の管理
局が既に存在していて、その管理局と競合している可能
性があるか、または加入可能な移動局が存在しないもの
と判断し、再び無信号時間の計測用タイマをスタートさ
せ、タイマがタイムアウトになれば再び加入勧誘を実行
する（ｎ６→ｎ２→・・・）。無信号時間計測用タイマ
がタイムアウトになる前に有効なフレーム（たとえば他
の管理局が通常局に対して送出したポーリングフレーム
等）を受信したなら、既に管理局が存在するものと判断
して、以降自局は通常局として動作する。

【００４８】図１１は自局の論理ノード番号を設定する
処理手順を示すフローチャートである。まず論理ノード
番号の取り得る値の範囲（たとえば１〜５０）の乱数を
発生し、その乱数を基に所定の規則に従って自局の論理
ノード番号を仮に設定する。そして、その自局の論理ノ
ード番号と上記乱数を発信し、他局からの論理ノード番
号と乱数を受信する。他局の論理ノード番号と自局の論
理ノード番号が一致する場合、その他局が発生した乱数
と自局が発生した乱数との大小比較を行い、自局の乱数
のほうが大きい場合には、論理ノード番号、乱数とも再
設定は行わない。自局の乱数のほうが小さい場合には、
新たな乱数を発生して、その乱数に基づいて自局の論理
ノード番号を再設定する。この処理を繰り返すことによ
って、管理局の通信エリア内の全移動局に対して一意の
論理ノード番号が自動的に設定されることになる。

【００４９】各移動局は後述する被群管理処理（図１０
の(3) 〜(8) ）、または群管理処理（図１０の(2) 、
(9) 〜(12)）においても無信号時間計測用タイマを起動
させており、このタイマがタイムアップすると自局が群
から離脱し、単独局になったものと判断し、再びステッ
プｎ２以降の処理に戻る。

【００５０】図１３は図１０におけるステップｎ９の処
理手順を示すフローチャートである。まず管理局からの
加入勧誘のためのポーリングフレームを待つ（ｎ３
１）。このフレームを受信すれば加入勧誘に応答するフ
レームを送信する（ｎ３２）。その後、管理局から群管
理用パラメータフレームを受信すれば、図１９に示した
ように肯定応答フレームを送信し、加入処理を正常終了
する。（ｎ３３→ｎ３４→ｎ３５）。もし管理局からの
群加入勧誘フレームに応答して加入要求のフレームを送
信しても、規定時間内にまたは規定回数連続して群管理
用パラメータフレームの受信に失敗した場合、加入処理
を異常終了する（ｎ３６→ｎ３７）。

【００５１】図１４は図１０におけるステップｎ１０の
処理手順を示すフローチャートである。自局が通常局と
して群に加入したとき、トークン監視処理を開始し、群
から離脱するか管理局を引き継ぐまで繰り返し実行され
る。まず先行局からのトークンを受領したか否かを判定
する（ｎ１１）。もし受領すれば、他局に宛てた（一斉
同報を含む）フレームを１つ以上送信する。すなわち、
上位制御装置から送信を指示されたフレーム、または送
信するデータがないことを示すフレームを送信する（ｎ
１２）。所定の制限時間または制限回数、フレームの送
信を続けることができる（ｎ１３）。送るべきフレーム
がなくなったとき、所定の制限時間または制限回数に達
したときはトークン監視タイマを起動し、後続局にトー
クンを回す（ｎ１４）。その後、有意のフレームを受信
すればトークン監視タイマを停止し、トークン監視処理
を終了する（ｎ１５→ｎ１６→ｎ２４）。トークン監視
タイマがタイムアップするまでに有意のフレーム（通信
手順に合致するフレームのことであり、自局あてのフレ
ームとして受信できるか否かではない。たとえば論理ノ
ード番号が０〜２５５まで採り得る設定状態で、論理ノ
ード番号２５６のフレームを受信しても、それは有意の
フレームではない。）を受信しなければ、管理局に対し
てトークン戻しフレームを送出し、トークン監視処理を
終了する（ｎ１７→ｎ１８→ｎ２４）。このトークン戻
しフレームとは管理局へトークンを戻すものである。フ
レームには送信局と宛先局（一斉同報を含む）の情報が
含まれているので、管理局に対してこのトークン戻しフ
レームが伝達されたとき、管理局は群管理用パラメータ
を参照することによって、トークン戻しフレームを送信
した通常局の１つ次の局（後続局）がトークンを受領で
きなかった局、すなわち群から離脱した局と見なして、
そのための処理を行う。

【００５２】たとえば□を管理局のノード番号、○を通
常局のノード番号、×を使用されていないノード番号と
して、次のような場合、 × □ ○ × ○ × × ○ × 論理ノード番号 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ 論理ノード番号５の通常局が管理局に通知できないまま
離脱した場合、以降の動作順序は次のようになる。

【００５３】(1) 論理ノード番号３の通常局から論理ノ
ード番号５の通常局へトークンが回らずに、論理ノード
番号３の通常局のトークン監視タイマがタイムアップす
る。

【００５４】(2) 論理ノード番号３の通常局は論理ノー
ド番号２の管理局へトークン戻しフレームを送信する。

【００５５】(3) 論理ノード番号２の管理局は群管理用
パラメータを参照して論理ノード番号５を抹消する（使
用されていないノード番号とする）。

【００５６】(4) 論理ノード番号２の管理局は、後続局
すなわち論理ノード番号８の通常局へトークンを与え
る。

【００５７】図１４において他局から管理局引継フレー
ムを受信すれば通常局としてのトークン監視処理を終了
する。そして図１０における(9) 以降の処理を行う。す
なわち自局が管理局として引き継いだものとして、以降
管理局としての処理を行う。（この場合、先行局は群か
ら離脱しようとする管理局である。） 他局から受信したフレームが一斉同報であるか、自局宛
のフレームであれば、そのフレームを受信し、トークン
監視処理を終了する（ｎ２０→ｎ２１→ｎ２４）。

【００５８】受信したフレームが管理局からのポーリン
グフレームであれば、群に加入中であることを示すフレ
ームを管理局に送信し、トークン監視処理を終了する
（ｎ２２→ｎ２３→ｎ２４）。

【００５９】図１５は図１０におけるステップｎ９３の
処理手順を示すフローチャートである。図１０のステッ
プｎ９２において、運転手の操作またはゲートの通過に
より上位制御装置が離脱を決定したとき、ステップｎ９
３の通常局離脱処理を開始する。まず管理局からのポー
リングフレームを待ち、ポーリングフレームを受信すれ
ば群からの離脱を表明するフレームを送信し、離脱処理
を終了する。その後は図１０に示した(8) 以降の処理を
行う。すなわち管理局として新たな群を生成するか、既
に構成されている群内に加入して再び通常局となるかの
処理を行うことになる。

【００６０】図１６は図１０におけるステップｎ７の処
理手順を示すフローチャートである。まずトークン監視
タイマを起動し、トークンを通常局に回す（ｎ４１）。
トークンを受領した通常局の被群管理処理により、有意
のフレームが通常局から受信できれば、トークン監視タ
イマを停止する（ｎ４２→ｎ４３）。通常局からトーク
ン戻しフレームを受信するかトークン監視タイマがタイ
ムアップすれば、トークン戻しフレームの場合はトーク
ン戻しフレームを送信した通常局の後続局が、トークン
監視タイマがタイムアップした場合は当該通常局がそれ
ぞれ離脱したものとして群管理用パラメータを更新し、
トークン監視タイマを起動してさらに後続局へトークン
を回す（ｎ４４→ｎ４５→ｎ４６）。トークンが通常局
を一巡し、管理局に戻ってきたら、管理局がフレームを
１つ以上送信する。すなわち、上位制御装置から送信を
指示されたフレーム、または送信するデータがないこと
を示すフレームを送信する（ｎ４７→ｎ４８）。所定の
制限時間または制限回数、フレームの送信を続けること
ができる（ｎ４９）。送るべきフレームがなくなったと
き、所定の制限時間または制限回数に達したときはトー
クン処理を終了する（ｎ８０）。もし一斉同報フレーム
または管理局宛てのフレームであれば、そのフレームを
受信する（ｎ８１→ｎ８２）。

【００６１】図１７は図１０におけるステップｎ８の処
理手順を示すフローチャートである。まず論理ノード番
号順にポーリングフレームを送信する（ｎ５１）。通常
局からのこのポーリングに応答したフレームを受信すれ
ば、次の（後続局となる）論理ノード番号の通常局に対
してポーリングフレームを送信する。この処理はすべて
の論理ノード番号について行う（ｎ５２→ｎ５３→ｎ５
１→・・・）。もし通常局からのポーリング応答フレー
ムが加入要求のフレームであれば、その通常局が群に新
たに加入する通常局として、新たな群管理用パラメータ
を作成し、当該通常局にその群管理用パラメータを含む
フレームを送信する（ｎ５４→ｎ５５）。その後、その
新たに加入しようとする通常局からの肯定応答フレーム
を受信したか否かを判定する（ｎ５６）。もし肯定応答
フレームが受信できなければ、その通常局の群への加入
を保留状態とする（ｎ５７）。これにより、その後加入
しようとする通常局からの肯定応答フレームの受信を所
定回数または所定時間試みる。この所定回数または所定
時間について肯定応答フレームが受信できなければ群管
理用パラメータを再び更新する。もし通常局から、離脱
を表明するポーリング応答フレームを受信すれば、その
通常局が群から離脱するものとして群管理用パラメータ
を更新する（ｎ５８→ｎ５９）。図２０はその場合の手
順を示すものである。管理局からのポーリングに応答し
て離脱しようとする局は離脱する旨を表すポーリング応
答フレームを送信する。これを受けた管理局はその通常
局が群から離脱したものとして群管理用パラメータを書
き換える。図１７に戻って、全論理ノード番号の通常局
に対してポーリングを完了したら、各通常局に対して最
新の群管理用パラメータを一斉同報する（ｎ５３→ｎ６
０）。図１０に示すように、管理局は自ら離脱するため
に、管理局を引き継ぐまで、ｎ７→ｎ８→ｎ９０の処理
を繰り返し行うので、各通常局に対して最新の群管理用
パラメータが所定周期で常に送信され共有されることに
なる。

【００６２】図１８は図１０におけるステップｎ９１の
処理手順を示すフローチャートである。図１０のステッ
プｎ９０において、群から離脱する状態となったことを
上位制御装置が判断したとき（運転手の操作またはゲー
トを通過した場合のように自局（管理局）が群から離脱
することが明らかであるとき）、ステップｎ９１の管理
局引継処理を開始する。まず管理局引継フレームを送信
する。前述したように、この管理局引継フレームを受信
した通常局は管理局に変わることになる。その後は図１
０に示した(8) 以降の処理を行う。すなわち自局は再び
管理局として新たな群を生成するか、既に構成されてい
る群内に加入して通常局となるかの処理を行うことにな
る。

【００６３】

【発明の効果】請求項１，１２，１７，２１に係る発明
によれば、先取り方式でどの移動局が管理局となるか通
常局となるかが自動的に決定されて、複数の移動局によ
る群が形成されるため、新たな群の構成、群からの管理
局または通常局の離脱、群への通常局の加入が動的に迅
速に行えるようになる。

【００６４】請求項２，１２，１８，２２に係る発明に
よれば、固定局と通信を行うのは管理局のみとなり、多
数の移動局が固定局との間で個別に通信を行うような状
態が避けられ、固定局と移動局間の通信トラフィックが
減少し、多数の移動局が高速移動しながら固定局との間
でデータ伝送を容易に行えるようになる。

【００６５】請求項３，１９，２３に係る発明によれ
ば、管理局から送信された群への加入を勧誘する信号に
応答するだけで、群への意図的な加入を容易に行えるよ
うになる。

【００６６】請求項４，１３，２０，２４に係る発明に
よれば、群内に他の移動局が加入しようとする際に、そ
の移動局の識別符号および呼出し符号として用いる論理
ノード番号が群内の各局の論理ノード番号に互いに重複
しないように自動的に定められ、群内の各局は論理ノー
ド番号を用いて所定の局との間でデータの衝突を起こす
ことなく通信できるようになる。

【００６７】請求項５，１４に係る発明によれば、群内
の各通常局は所定時間毎の群内の各局の群管理用パラメ
ータを保持することができる。

【００６８】請求項６，１５に係る発明によれば、ある
群内の通常局がその群内の管理局の通信エリアから相対
的に外れた場合に、その通常局は群からの離脱のための
特別な通信手続きを行うことなく自動的に離脱できるこ
とになる。

【００６９】請求項７，１５に係る発明によれば、管理
局からの呼出しに応答して送信された、群からの離脱を
表明するデータを管理局が受信したとき、その通常局が
群から離脱したものと見なして群管理用パラメータを更
新することによって、以降はその離脱した通常局との間
で通信を行う必要が無くなる。

【００７０】請求項８，１６に係る発明によれば、管理
局が群からの離脱する旨を表明するデータを送信して離
脱した場合に、そのデータを受信した通常局のうち一つ
が新たな管理局に設定されるので、群が速やかに自動的
に再構成される。

【００７１】請求項９に係る発明によれば、互いに隣接
する群同士では異なった無線周波数チャンネルを用いて
通信を行うため、群と群が近接したり、重なり合うよう
な場合でも群間の干渉がなく、群構成が壊されることが
なくなる。

【００７２】請求項１０に係る発明によれば、たとえば
道路上を走行する車両同士がデータ通信を行うシステム
や、道路交通センターとの間で所定の道路交通情報を伝
送するシステムが容易に構成される。しかも、各車両が
たとえば一列走行（コンボイ走行）するような走行形態
に規制する必要がなく、自由な通常の走行形態で動的に
群を構成しながら、道路情報等を共有するシステムが構
成される。

【００７３】請求項１１に係る発明によれば、同一の無
線周波数チャンネルを用いて任意の移動局間で衝突する
ことなく通信を行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】群の構成例を示す図

【図２】センターと車両との通信がある場合の例を示す
図

【図３】管理局、通常局および群の関係を示す図

【図４】固定局と移動局との通信関係を示す図

【図５】群に対する通常局の加入および離脱の例を示す
図

【図６】群に対する管理局の加入および離脱の例を示す
図

【図７】群とチャンネルとの関係を示す図

【図８】４チャンネルＳＳのスペクトルの例を示す図

【図９】移動局および固定局の構成を示すブロック図

【図１０】管理局決定フェーズおよび群管理フェーズに
おける移動局の動作手順を示すフローチャート

【図１１】論理ノード番号設定処理の手順を示すフロー
チャート

【図１２】図１０におけるチャンネル別チェック処理の
手順を示すフローチャート

【図１３】通常局の群加入処理の手順を示すフローチャ
ート

【図１４】通常局の被群管理処理の手順を示すフローチ
ャート

【図１５】通常局の群離脱処理の手順を示すフローチャ
ート

【図１６】管理局のトークン処理の手順を示すフローチ
ャート

【図１７】管理局のポーリング処理の手順を示すフロー
チャート

【図１８】管理局の引継処理の手順を示すフローチャー
ト

【図１９】通常局の加入時の通信手順を示す図

【図２０】通常局の離脱時の通信手順を示す図

【図２１】通常局の群加入時のチャンネル設定の例を示
す図

【図２２】従来のセンターと移動局との間の通信状態を
示す図

【図２３】従来の群間干渉の例を示す図

【図２４】従来の群間干渉の例を示す図

【符号の説明】

Ｇ１〜Ｇ４−群（車群）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粟野 直 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 本杉 匡史 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 竹本 英治 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の通信エリアに入ったときに一定時
   間内に他局からの信号を受信しなかったとき、自局を管
   理局とする管理局設定手段と、前記通信エリアに入った
   ときに一定時間内に他局からの信号を受信したとき、自
   局を通常局とする通常局設定手段と、他局との間で通信
   を行う通信手段とを各移動局に設け、複数の移動局によ
   る群を構成して移動局間で通信を行う移動通信システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記管理局の通信手段は当該管理局の通
   信エリア内に存在する固定局と通信し、前記通常局の通
   信手段は前記管理局を介して前記固定局と通信する請求
   項１に記載の移動通信システム。
3. 【請求項３】 前記通常局設定手段は、管理局からの加
   入勧誘の信号を受信したときに、自局を通常局に設定す
   る請求項１または２に記載の移動通信システム。
4. 【請求項４】 前記群を構成する各局に、当該各局の論
   理ノード番号を群管理用パラメータとして記憶する群管
   理用パラメータ記憶手段と、自局の識別符号および呼出
   符号として用いる論理ノード番号を通報しあって、群内
   の各局の論理ノード番号が互いに重複しないように、自
   局の論理ノード番号を設定する自局論理ノード番号設定
   手段を設けた請求項１〜３のうちいずれかに記載の移動
   通信システム。
5. 【請求項５】 前記群管理用パラメータを各群内の通常
   局に所定時間毎に送信する群管理用パラメータ送信手段
   を前記管理局に設けた請求項４に記載の移動通信システ
   ム。
6. 【請求項６】 前記管理局からの呼び出しに応答しない
   通常局を認識したとき、当該通常局が群から離脱したも
   のと見なして、前記群管理用パラメータを更新する群管
   理用パラメータ更新手段を前記管理局に設けた請求項４
   または５に記載の移動通信システム。
7. 【請求項７】 群からの離脱を表明するデータを送信し
   た通常局を認識したとき、当該通常局が群から離脱した
   ものと見なして、前記群管理用パラメータを更新する群
   管理用パラメータ更新手段を前記管理局に設けた請求項
   ４または５に記載の移動通信システム。
8. 【請求項８】 前記管理局に、当該管理局が群から離脱
   するとき、当該群内の通常局のうちの１つを新たな管理
   局に設定するためのデータを該通常局に送信する手段を
   設けた請求項４〜７のうちいずれかに記載の移動通信シ
   ステム。
9. 【請求項９】 群内の前記各移動局の通信手段の無線周
   波数チャンネルを、隣接する他の群で用いる無線周波数
   チャンネルと異なるように設定した請求項１〜８のうち
   いずれかに記載の移動通信システム。
10. 【請求項１０】 前記移動局を、道路上を走行する複数
    の車両にそれぞれ設け、これらの車両が道路上を走行し
    つつ通信を行うようにした請求項１〜９のうちいずれか
    に記載の移動通信システム。
11. 【請求項１１】 前記各局の通信手段は各局間の通信を
    トークン・パッシング方式で行うようにした請求項１〜
    １０のうちいずれかに記載の移動通信システム。
12. 【請求項１２】 請求項１〜３のうちのいずれかの移動
    通信システムに用いられ、前記管理局設定手段、前記通
    常局設定手段、および前記通信手段が設けられた移動通
    信装置。
13. 【請求項１３】 請求項４の移動通信システムに用いら
    れ、前記群管理用パラメータ記憶手段と前記自局論理ノ
    ード番号設定手段が設けられた請求項１２に記載の移動
    通信装置。
14. 【請求項１４】 請求項５の移動通信システムに用いら
    れ、前記群管理用パラメータ送信手段が設けられた請求
    項１２に記載の移動通信装置。
15. 【請求項１５】 請求項６または７の移動通信システム
    に用いられ、前記群管理用パラメータ更新手段が設けら
    れた請求項１２に記載の移動通信装置。
16. 【請求項１６】 請求項８の移動通信システムに用いら
    れ、前記通常局のうちの１つを新たな管理局に設定する
    ためのデータを該通常局に送信する手段が設けられた請
    求項１２に記載の移動通信装置。
17. 【請求項１７】 所定の通信エリアに入ったときに一定
    時間内に他局からの信号を受信しなかったとき、自局を
    管理局とし、前記通信エリアに入ったときに一定時間内
    に他局からの信号を受信したとき、自局を通常局とし、
    他局との間で通信を行うことにより、複数の移動局によ
    る群を構成して移動局間で通信を行う移動通信方法。
18. 【請求項１８】 前記管理局は当該管理局の通信エリア
    内に存在する固定局と通信し、前記通常局は前記管理局
    を介して前記固定局と通信する請求項１７に記載の移動
    通信方法。
19. 【請求項１９】 前記管理局からの加入勧誘の信号を受
    信したときに、自局を通常局に設定する請求項１７また
    は１８に記載の移動通信方法。
20. 【請求項２０】 前記群を構成する各局は、当該各局の
    論理ノード番号を群管理用パラメータとして記憶し、自
    局の識別符号および呼出符号として用いる論理ノード番
    号を通報しあって、群内の各局の論理ノード番号が互い
    に重複しないように、自局の論理ノード番号を設定する
    請求項１７〜１９のうちいずれかに記載の移動通信方
    法。
21. 【請求項２１】 無線通信を行う複数の移動局に対する
    プログラム記録媒体であって、 所定の通信エリアに入ったときに一定時間内に他局から
    の信号を受信しなかったとき、自局を管理局とし、前記
    通信エリアに入ったときに一定時間内に他局からの信号
    を受信したとき、自局を通常局とし、他局との間で通信
    を行うことにより、複数の移動局による群を構成して移
    動局間で通信を行う処理を実行するプログラムを記録し
    た移動通信システム用プログラム記録媒体。
22. 【請求項２２】 前記管理局が当該管理局の通信エリア
    内に存在する固定局と通信し、前記通常局が前記管理局
    を介して前記固定局と通信する処理プログラムを記録し
    た請求項２１に記載の移動通信システム用プログラム記
    録媒体。
23. 【請求項２３】 前記管理局からの加入勧誘の信号を受
    信したときに、自局を通常局に設定する処理プログラム
    を記録した請求項２１または２２に記載の移動通信シス
    テム用プログラム記録媒体。
24. 【請求項２４】 前記群を構成する各局に、当該各局の
    論理ノード番号を群管理用パラメータとして記憶し、自
    局の識別符号および呼出符号として用いる論理ノード番
    号を通報しあって、群内の各局の論理ノード番号が互い
    に重複しないように、自局の論理ノード番号を設定する
    処理プログラムを記録した請求項２１〜２３のうちいず
    れかに記載の移動通信システム用プログラム記録媒体。