WO2020148893A1 - 無線中継装置 - Google Patents

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WO2020148893A1
WO2020148893A1 PCT/JP2019/001489 JP2019001489W WO2020148893A1 WO 2020148893 A1 WO2020148893 A1 WO 2020148893A1 JP 2019001489 W JP2019001489 W JP 2019001489W WO 2020148893 A1 WO2020148893 A1 WO 2020148893A1
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WO
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control information
wireless
message
relay device
wireless relay
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PCT/JP2019/001489
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青山　哲也
裕士 三宅
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates

Definitions

  • the present invention relates to a wireless relay device that wirelessly relays data.
  • the wireless train control system is advantageous in terms of introduction cost and maintenance cost because a track circuit is not required as compared with the conventional train operation control system using fixed closed sections. Further, since the wireless train control system can construct a flexible block section that is not restricted by a fixed section, it is possible to increase the train operation density and is advantageous in terms of operation cost.
  • each terrestrial wireless device When each terrestrial wireless device is connected to a base device installed in an equipment room or the like by a wired line, it is necessary to lay or move the wired line in order to install or move the terrestrial wireless device. Therefore, it is conceivable that the degree of freedom of installation and relocation can be increased by connecting or relaying the ground wireless devices with a wireless line as an alternative to the wired line connecting the ground wireless devices.
  • Patent Document 1 discloses a wireless communication network system that eliminates the need for a communication cable between wireless devices on the wayside by sequentially performing wireless communication between adjacent wireless devices installed on the wayside. Moreover, since the wireless line generally has a lower transmission speed than the wired line, a method for improving the transmission efficiency may be taken when replacing the wired line with the wireless line.
  • Patent Document 2 discloses, as a packet transmission control method, a method of combining packets to be transmitted within a range not exceeding a combined packet length and transmitting the combined packets to the transmission line as one packet.
  • the train control information destined for the on-board control device generated by the base device is added to the ground wireless device currently communicating with the on-board wireless device and also to multiple ground wireless devices according to the destination of the train. It is duplicated and sent in advance. Therefore, the number of train control information packets transmitted between terrestrial radio devices is n times the number of on-board radio devices (n is the number of preceding transmissions).
  • the time slot transmitted by each radio is assigned in advance in the time division multiple access method. Since the usable wireless band is limited, if the train control information packet increased by n times is transferred through the wireless line, the wireless band will be insufficient, and as a result, the number of trains that can be accommodated will be limited.
  • the number of packets is reduced by combining a plurality of packets into one packet according to the packet length.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and while maintaining the immediacy communication of train control information that requires immediacy, the immediacy is required when wirelessly relaying between wireless relay devices.
  • An object of the present invention is to obtain a wireless relay device that can secure a wireless capacity between wireless relay devices by reducing the number of train control information messages that are not saved.
  • the wireless relay device classifies the train control information into a receiving unit that receives train control information, first control information that requires immediacy, and second control information that does not require immediacy. And an information classification unit that generates one message from the first control information included in one of the train control information, and one message from the plurality of second control information included in the plurality of train control information. And a transmission unit that transmits the message generated by the message generation unit.
  • 1 is a configuration of a wireless train control system according to the first embodiment.
  • 1 is a functional configuration of the terrestrial wireless device 100 according to the first embodiment.
  • 3 is a functional configuration of the on-vehicle wireless device according to the first embodiment.
  • 3 is a functional configuration of the line control device 300 according to the first embodiment.
  • 3 is a functional configuration of the wireless relay device 400 according to the first embodiment.
  • 1 is a hardware configuration of a terrestrial wireless device 100 according to the first embodiment.
  • 1 is a hardware configuration of on-board wireless device 100 according to the first embodiment.
  • 1 is a hardware configuration of a wireless control device 300 according to the first embodiment.
  • the hardware configuration of the wireless relay device 400 according to the first embodiment. 4 is an example of a communication route table according to the first embodiment.
  • 3 is a flowchart when receiving by the wireless relay device according to the first embodiment.
  • 6 is a flowchart of transmission by the wireless relay device according to the first embodiment.
  • 7 is a packet configuration of a train control message according to the second embodiment.
  • 6 is a flowchart of transmission by the wireless relay device according to the second embodiment.
  • 10 is a transmission timing setting table of the wireless relay device 400 according to the third embodiment.
  • Embodiment 1 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
  • FIG. 1 shows the configuration of the wireless train control system.
  • the ground wireless devices 100 to 140 are installed along the tracks.
  • the on-board wireless devices 200 and 210 are mounted on a train and continue to communicate with any of the ground wireless devices 100 to 140 depending on the position of the on-rail device while moving along the track.
  • the wireless control device 300 is installed in an equipment room or the like, is connected to the ground wireless device 100 which is any one of the ground wireless devices, and manages the transmission destination of the information transmitted between the ground vehicles.
  • the wireless control device 300 selects a plurality of ground wireless devices according to the moving destination of the train.
  • the same train control information is duplicated and transmitted to the ground wireless device 110 and the ground wireless device 120.
  • the wireless relay device 400 is connected to the terrestrial wireless device 100, and relays data between the wireless relay devices 400 to 440 to enable communication between the wireless control device 300 and the terrestrial wireless devices 110 to 140.
  • the information transmitted between the terrestrial radio device 100 and the on-board radio device 200 may be train control information or general transmission information.
  • the train control information is information used for controlling train travel including brake command information, and can be exemplified by train travel position information, speed information, train travel permission position information, and speed limit information.
  • the general transmission information is information that is not included in the train control information, and can be exemplified by air conditioning temperature information, in-vehicle display display information, and surveillance camera video information.
  • the functional configuration of the terrestrial wireless device 100 is shown in FIG.
  • the ground wireless device 100 includes a wireless communication unit (between ground vehicles) 101, a wired connection unit 102, a wireless control unit 103 that controls a wireless line, a wired control unit 104 that controls a wired line, and a wireless resource management unit 105 that manages wireless resources. Equipped with.
  • the terrestrial wireless device 110 to the terrestrial wireless device 140 have the same functional configuration.
  • the functional configuration of the on-board wireless device 200 is shown in FIG.
  • the on-board wireless device 200 includes a wireless communication unit (between ground and vehicle) 201, a wireless control unit 202 for controlling a wireless line, a wired connection unit 203 for connecting to other devices in the vehicle, and a wired control for controlling a wired line.
  • the unit 204 is provided.
  • the functional configuration of the wireless control device 300 is shown in FIG.
  • the wireless control device 300 includes a wired connection unit 301, a wired control unit 302, an on-board wireless device management unit 303 that manages the communication state of the on-board wireless device, and a movement that determines a ground wireless device corresponding to the movement of the on-board wireless device.
  • a destination wireless device determination unit 304, a database unit 305 having a communication route table and a communication reservation table are provided.
  • FIG. 5 shows a functional configuration of the wireless relay device 400.
  • the wireless relay device 400 includes a first communication interface unit 401 connected to a wireless control device or an upstream wireless relay device, a second communication interface unit 402 connected to a ground wireless device, and a third communication interface connected to a downstream wireless relay device.
  • An information classification unit 405 that analyzes a received packet acquired from the unit 403 and the first communication interface unit 401, divides a combined packet based on the analysis result, and classifies the combined packet, combines a packet held within a predetermined time, and manages it under its own device.
  • a message generation unit 406 that generates a transmission packet is provided.
  • the ground wireless device 100 includes a wireless antenna interface 504, a wired interface 505, a memory 506, a processor 507, and a power supply circuit 508 that connect the antenna 502 in the direction A and the antenna 503 in the direction B by the distributor 501.
  • the memory 506 stores programs of the wireless communication unit (between ground and vehicle) 101, the wired connection unit 102, the wireless control unit 103, the wired control unit 104, and the wireless resource management unit 105, and the processor 507 reads the program from the memory 506 and loads the program. Execute.
  • the information transmitted from the wireless communication unit (between ground vehicles) 101 to the on-board wireless device 200 does not depend on the on-board position of the on-board wireless device 200, and the direction A and the direction B are transmitted via the wireless antenna interface 504 and the distributor 501. Sent to. The same applies to reception, and the information received by the wireless communication unit (between ground vehicles) 101 is input by mixing the information received from the direction A and the information received from the direction B.
  • the information transmitted from the wireless relay device 400 to the ground wireless device 100 is received by the wired interface 505.
  • the ground wireless devices 110 to 140 have the same hardware configuration as the ground wireless device 100.
  • the hardware configuration of the on-board wireless device 200 is shown in FIG.
  • the on-board wireless device 200 includes an antenna 601, a wireless antenna interface 602, a wired interface 603, a memory 604, a processor 605, and a power supply circuit 606.
  • the memory 604 stores programs of the wireless communication unit (between ground vehicles) 201, the wireless control unit 202, the wired connection unit 203, and the wired control unit 204, and the processor 605 reads the program from the memory 604 and executes the program.
  • the on-board wireless device 200 communicates with the ground wireless device 100 via the wireless antenna interface 602 and the antenna 601.
  • the wired interface 603 is an interface with a communication device on the vehicle.
  • the onboard wireless device 210 also has the same hardware configuration as the onboard wireless device 200.
  • the wireless control device 300 includes a wired interface 701, a memory 702, a processor 703, and a power supply circuit 704.
  • the memory 702 stores the programs of the wired connection unit 301, the wired control unit 302, the on-board wireless device management unit 303, the destination wireless device determination unit 304, and the data of the database unit 305, and the processor 703 loads the program from the memory 702. Read and run the program.
  • the wireless control device 300 communicates with the wireless relay device 400 via the wired interface 701.
  • FIG. 9 shows the hardware configuration of the wireless relay device 400.
  • the wireless relay device includes a first communication interface 801, a second communication interface 802, a third communication interface 803, a memory 804, a processor 805, and a power supply circuit 806.
  • the first communication interface 801, the second communication interface 802, and the third communication interface 803 correspond to the hardware of the first communication interface unit 401, the second communication interface unit 402, and the third communication interface unit 403, respectively.
  • the memory 804 stores the programs of the information classification unit 405 and the message generation unit 406, and the processor 805 reads the programs from the memory 804 and executes the programs.
  • FIG. 10 shows an example of the communication route table set in the database unit 305 of the wireless control device 300.
  • FIG. 11 shows an example of the communication reservation table set in the database unit 305 of the wireless control device 300.
  • the wireless control device 300 duplicates and transmits the train control information.
  • the on-board wireless device management unit 303 performs the train control. From the on-board wireless device ID of the destination train included in the information, the communication route table set in the database unit 305 is referred to, and the ID of the ground wireless device 100 to 140 currently connected to the train is selected.
  • the terrestrial wireless device 100 is selected from FIG.
  • the destination wireless device determination unit 304 refers to the communication reservation table set in the database unit 305 from the ID of the ground wireless device, and selects a range in which wireless resources should be secured for the train.
  • the ground wireless device 100 the ground wireless device 110 and the ground wireless device 120 are selected from FIG.
  • the ground wireless devices 100, 110, 120 are selected for the onboard wireless device 200, and a data transfer message (M200-100, M200-110, M200-120) for transmitting train control information to each is selected. Is transmitted from the wired connection unit 301 via the wired control unit 302. Similarly, the ground wireless devices 120, 130, 140 are selected for the on-vehicle wireless device 210, and the data transfer message (M210-120, M210-130, M210-140) is transmitted to each of them.
  • the wireless relay device 400 receives the data transfer message M200-100 from the first communication interface unit 401 (S101), the information classifying unit 405 extracts the train control information in the message (S102), and the onboard wireless device 200. Is connected to the ground wireless device 100 under its control (S103). When connected under the control of its own device (S103: YES), the information classification unit 405 divides the data transfer message M200-100, extracts train control information from the data transfer message M200-100 (S104), and transmits the ground radio. It is classified as control information for the device 100.
  • the message generation unit 406 generates one message from the extracted information, and the transfer from the second communication interface unit 402 to the ground wireless device 100 is started (S105).
  • the train control information extracted in S104 is the first control information that requires immediacy, and the message generation unit 406 outputs one message from the first control information included in one train control information. Is generated.
  • the information classification unit 405 of the wireless relay device 400 refers to the communication reservation table because the on-board wireless device 200 is not connected to its own device.
  • the data transfer messages M200-110, M200-120 are divided, and the train control information is extracted from the data transfer messages M200-110, M200-120, It is classified as control information that is transmitted in advance to the terrestrial wireless devices 110 and 120.
  • the preceding transmission is not immediately started to be transferred, but is held by the message generation unit 406 of the wireless relay device (S107).
  • the train control information extracted here is the second control information for which immediacy is not required.
  • the information classification unit 405 determines that the on-board wireless device 210 is not connected to its own device but is directed to the currently connected terrestrial wireless device 120. (S106: NO), the data transfer message M210-120 is divided, the train control information is extracted from the data transfer message M210-120, and the train control information is classified as control information to the ground wireless device 120. The extracted information is combined by the message generation unit 406, and transfer from the third communication interface unit 403 to the wireless relay device 410 is started (S108). This is repeated until there are no unprocessed data transfer messages. Note that the train control information extracted here is the first control information that requires immediacy, and the message generation unit 406 outputs one message from the first control information included in one train control information. Is generated.
  • the information classification unit 405 determines that the on-board wireless device 210 is not connected to its own device (S103: NO), and the communication reservation table is displayed. It is determined as the preceding transmission generated with reference (S106: YES), the train control information is extracted from the data transfer messages M210-130, M210-140, and classified as the control information to be transmitted in advance to the ground wireless devices 130, 140. To do. The preceding transmission does not start the transfer immediately, but is held by the message generation unit 406 of the wireless relay device (S107). The train control information extracted here is the second control information for which immediacy is not required.
  • the message generation unit 406 determines whether or not the hold release trigger is predetermined (S202). In the case of a hold release trigger (S202: YES), the message generation unit 406 of the wireless relay device 400 and the immediate transmission target of the data transfer messages M200-110, M200-120, M210-130, and M210-140 that have been held until now. Are combined to generate one data transfer message M400 (S204) and transferred from the third communication interface unit 403 to the next wireless relay device 410.
  • the message generation unit 406 of the wireless relay device 400 When it is not the hold release trigger (S202: NO), the message generation unit 406 of the wireless relay device 400 generates a message to be immediately transmitted as a data transfer message, and the third communication interface unit 403 transfers it to the next wireless relay device 410. Transfer (S203). That is, in the message generation unit 406, one message is generated from the plurality of second control information included in the plurality of train control information in the case of the hold release trigger, and the one message is generated from the third communication interface unit 403 which is the transmission unit. Send a message. In addition, when it is not the hold release trigger, the message generation unit 406 generates one message from the first control information that is required to have immediacy included in the one train control information, and the third communication interface that is the transmission unit. The message is transmitted from the unit 403.
  • the wireless relay device 410 when receiving the data transfer message M210-120 will be described.
  • the wireless relay device 410 receives the data transfer message M210-120 from the first communication interface unit 401
  • the on-board wireless device 210 is not connected to the ground wireless device 110 under its own control by the information classification unit 405, but at present, It is determined that the terrestrial wireless device 120 is communicating, and the transfer to the wireless relay device 420 is started using the third communication interface unit 403.
  • the information classification unit 405 first divides the data transfer message M400. Next, for each of the divided data transfer messages, it is determined whether the destination is the terrestrial wireless device 110 under its control. When it is determined that the data transfer message M200-110 is addressed to the terrestrial wireless device 110, the data transfer message M200-110 starts transfer to the terrestrial wireless device 110 using the second communication interface unit 402 which is the transmission unit.
  • the information classification unit 405 does not connect the data transfer messages M200-120, M210-130, and M210-140 to the terrestrial wireless device 110 under the control of the own device, and is generated by referring to the communication reservation table. Judge as the transmission. The preceding transmission does not immediately start the transfer but is held by the message generation unit 406 of the wireless relay device. Next time, when the transmission timing between the wireless relay devices occurs, the message generation unit 406 combines the held data transfer message into one data transfer message M410, and uses the third communication interface unit 403. The data is transferred to the next wireless relay device 420.
  • the information classification unit 405 extracts the train control information for the ground wireless device connected to another wireless relay device from the received message
  • the message generation unit 406 extracts the plurality of train control information items extracted by the information classification unit 405.
  • the second communication interface unit 402 which is a transmission unit, transmits the one message to the adjacent wireless relay device.
  • the wireless relay device 420 determines that the on-board wireless device 210 is connected to the ground wireless device 120 under the control of the on-board wireless device 210, and based on the data transfer message.
  • the train control information is extracted, and the transfer to the ground wireless device 120 is started using the second communication interface unit 402.
  • the wireless relay device 420 When the wireless relay device 420 receives the data transfer message in which the data transfer messages M200-120, M210-130, and M210-140 are combined, the wireless relay device 420 first divides the data transfer message. Next, it is determined for each divided data transfer message whether the destination is the terrestrial wireless device 120 under its control.
  • the data transfer message M200-120 When it is determined that the data transfer message M200-120 is destined for the ground wireless device 120, the data transfer message M200-120 starts transfer to the ground wireless device 120 using the second communication interface unit 402.
  • the data transfer messages M210-130 and M210-140 are not connected to the terrestrial wireless device 120 under the control of the own device and are determined as the preceding transmissions generated by referring to the communication reservation table. The preceding transmission does not immediately start the transfer but is held in the wireless relay device.
  • the suspended data transfer message is combined with other suspended data transfer messages into one data transfer message M420, and the third communication is performed.
  • the interface unit 403 is used to transfer to the next wireless relay device 430.
  • the wireless relay device 430 Upon receiving the data transfer message M420 to which the data transfer messages M210-130 and M210-140 are combined from the first communication interface unit, the wireless relay device 430 first divides the data transfer message M420. Next, for each of the divided data transfer messages, it is determined whether the destination is the terrestrial wireless device 130 under its control.
  • the data transfer message M210-130 starts the transfer to the terrestrial wireless device 130 using the second communication interface unit 402.
  • the data transfer message M210-140 is not connected to the terrestrial wireless device 130 under the control of the own device, and is determined to be the preceding transmission generated by referring to the communication reservation table. The preceding transmission does not immediately start the transfer but is held in the wireless relay device.
  • the suspended data transfer message is combined with another suspended data transfer message into one data transfer message M430, and the third communication is performed.
  • the interface unit 403 is used to transfer to the next wireless relay device 440.
  • the wireless relay device 430 Upon receiving the data transfer message M430 from the first communication interface unit, the wireless relay device 430 first divides it. Next, it is determined whether the destination of the divided data transfer message M210-140 is the ground wireless device 140 under its own device, and the transfer of the data transfer message M210-140 to the ground wireless device 140 is started by the second communication interface unit 402. ..
  • the ground wireless device 100 Upon receiving the train control information from the onboard wireless device 200, the ground wireless device 100 transmits the train control information to the wireless relay device 400.
  • the wireless relay device 400 uses the third communication interface unit 403 to start the transfer to the next wireless relay device 410 as the data transfer message M200-300.
  • the wireless relay device 420 Upon receiving the data transfer message M200-300 from the first communication interface unit 401, the wireless relay device 420 determines that it is not addressed to the ground wireless device 120 under its own control, and starts transfer to the wireless relay device 430. After that, it is similarly transferred.
  • the wireless relay device 400 starts the transfer at the next transmission timing of the data transfer message including the train control information to be transmitted by the on-board wireless device 200 to the ground wireless device 100 currently communicating. ..
  • the data transfer messages for the preceding transmission that are pre-transferred in preparation for movement do not immediately start the transfer, but are held until now when a predetermined hold release trigger occurs in the wireless relay device 400.
  • the plurality of data transfer messages that have been used are combined into one data transfer message to start the transfer.
  • the number of data transfer messages transferred between the wireless relay devices 400 to 440 can be reduced.
  • the effects obtained by the present embodiment described above are as follows.
  • the number of data transfer messages including the train control information to be transmitted in advance that is, the number of transfer packets per second is reduced to reduce other data transfer messages. It is possible to secure the transmission capacity between the wireless relay devices 400 to 440 for communication, and as a result, it is possible to increase the capacity of ground-to-vehicle wireless communication for transmission of general transmission information and further increase the number of accommodated trains.
  • the first communication interface unit 401 functions as a receiving unit
  • the second communication interface unit 402 functions as a transmitting unit
  • the third communication interface unit 403 functions as a transmitting unit
  • the wireless relay device 400 uses the receiving unit (first communication interface unit 401) that receives train control information and the train control information as the first control that requires immediacy.
  • a single message is generated from the information 100, the information classification unit 405 that classifies the second control information 110 and 120 that does not require immediacy, and the first control information included in one train control information.
  • Message generation unit 406 that generates one message from the plurality of second control information included in the train control information, and a transmission unit (second communication interface unit) that transmits the message generated by the message generation unit 406. 402 and a third communication interface unit 403).
  • the message generation unit retains a plurality of the second control information until a predetermined timing and combines the two pieces of the second control information so that It is characterized by generating one message.
  • the second control information up to a predetermined timing can be combined into one message, and the number of times of transmitting a data transfer message that does not require immediacy can be reduced.
  • the first control information is the control information for the first ground wireless device installed along the line with which the on-board wireless device mounted on the train communicates.
  • the second control information is control information for the second ground wireless device installed along the line along which the on-board wireless device will communicate when the train moves, and the second control information is transmitted to the second ground information device.
  • the second communication interface unit 402 and the third communication interface unit 403) transmit the message generated from the first control information to the first ground wireless device, and transmit the message generated from the second control information to the second communication information unit. It transmits to the wireless relay device connected to the terrestrial wireless device.
  • control information for the first ground wireless device installed along the line with which the onboard wireless device mounted on the train is communicating is immediately transmitted, and the onboard wireless device is used when the train moves. It is possible to efficiently transmit the control information to the second terrestrial wireless device installed along the line where the device will communicate with a small number of messages.
  • the wireless relay device 400 includes a receiving unit (first communication interface unit 401) that receives a first message in which a plurality of train control information is combined, and the first message, Information classifying unit 405 for extracting train control information destined for the ground wireless device connected to the wireless relay device, and message generation for generating one second message from the plurality of train control information items extracted by the information classifying unit 405. And a transmission unit (second communication interface unit 402 and third communication interface unit 403) for transmitting one second message generated by the message generation unit 406 to an adjacent wireless relay device. It is characterized by With this configuration, the second message that needs to be transmitted to the adjacent wireless relay device can be extracted from the received first messages, and the second message can be transmitted. Resources can be used efficiently.
  • the information classification unit 405 extracts the train control information for the ground wireless device connected to the own wireless relay device from the received first message, and the message generation unit 405. 406 generates one third message from the train control information for the ground wireless device connected to the own wireless relay device, and the transmission unit (the second communication interface unit 402 and the third communication interface unit 403) is generated.
  • the third message is transmitted to the terrestrial wireless device connected to the own wireless relay device.
  • the train control information is directly transmitted from the wireless control device 300 to the ground wireless device 100.
  • the radio control device 300 when transmitting from the radio control device 300, in addition to the train control information, the radio control information for controlling the radio link between the ground radio device 100 and the onboard radio device 200, the radio control device 300, Includes ground control information for controlling transmission between the terrestrial wireless devices 100 to 140, information for identifying a terrestrial wireless device as a relay destination (for example, an IP (Internet Protocol) header, a UDP (User Datagram Protocol) header).
  • the message transmitted from the wireless control device 300 to the ground wireless devices 100 to 140 is defined as a train control message including these, and the train control information received by the wireless relay device 400 from the wireless control device 300. Paying attention to the data structure of (3), a method of further improving the transfer efficiency of the data transfer message transferred between the wireless relay devices will be described.
  • FIG. 14 shows the packet structure of the train control message.
  • the train control message includes train control information, radio control information for controlling the radio link between the ground radio device and the onboard radio device, ground control information for controlling transmission between the radio control device and the ground radio device, and relay. It is provided with information (for example, an IP header, a UDP header) for identifying the destination terrestrial wireless device.
  • the wireless control device 300 duplicates the train control information for each destination ground wireless device, the wireless control information, the ground control information, and the ground wireless device identification information are different for each destination ground wireless device. May become. Therefore, in the present embodiment, these pieces of information are classified into an area that is partially different from an area that is uniquely determined according to the terrestrial wireless device, and a common area regardless of the destination or the transmission path, and duplicate information is deleted. , The size of the data transfer message after combining multiple messages is further reduced, or more messages are combined.
  • wireless relay device 400 transmitting a data transfer message
  • S301 a predetermined transmission timing between the wireless relay devices occurs in the wireless relay device 400
  • the wireless relay device 400 holds the data transfer messages M200-110, M200-120, and M210- that have been held until then. 130 and M210-140 are combined (S302).
  • the ground wireless device identification information that is uniquely determined according to the ground wireless devices 100 to 140 is deleted.
  • the ground control information which is partially different depending on the ground wireless devices 100 to 140, only different information is left and the uniquely determined information is deleted (S303).
  • the wireless relay device 410 Upon receiving the data transfer message M400B in which the data transfer messages M200-110, M200-120, M210-130, and M210-140 are combined, the wireless relay device 410 first restores and divides the data transfer message M400B. The information deleted at the time of combining is restored based on the information held in common.
  • Subsequent processing is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • the transmission of the wireless relay device 410 and the operation after the wireless relay device 420 are the same as the operation performed by the wireless relay device 400 at the time of combining and the operation performed by the wireless relay device 410 at the time of reception, and thus the description thereof will be omitted.
  • the message generation unit 406 when the message generation unit 406 generates one message from a plurality of the second control information, the message generation unit 406 determines the destination included in the second control information. It is characterized in that the control information uniquely determined according to the terrestrial wireless device is deleted. With this configuration, it is possible to reduce the data amount of the message to be transferred, and it is possible to efficiently use the wireless resources used between the wireless relay devices 400 to 440.
  • the message generation unit 406 when the message generation unit 406 generates one message from the plurality of second control information, the message generation unit 406 includes the destinations included in the plurality of second control information.
  • the common control information that does not depend on the terrestrial wireless device is deleted.
  • the information classification unit 405 when the information classification unit 405 extracts the train control information for the ground wireless device connected to another wireless relay device, the information classification unit 405 responds to the ground wireless device of the destination. It is characterized by restoring control information that is uniquely determined. With this configuration, the control information deleted in the wireless relay device 400 can be restored in the wireless relay device 410, and the wireless resources used between the wireless relay devices 400 to 440 can be efficiently used without losing necessary control information. It can be used for.
  • the information classification unit 405 when extracting the train control information for the ground wireless device connected to the own wireless relay device, the information classification unit 405 is unique according to the ground wireless device of the destination. It is characterized by restoring the control information determined by. With this configuration, the control information deleted in the wireless relay device 400 can be restored in the wireless relay device 410, and the wireless resources used between the wireless relay devices 400 to 440 can be efficiently used without losing necessary control information. It can be used for.
  • Embodiment 3 a method for determining the holding time of the wireless relay device will be described.
  • the wireless relay device determines in advance for each wireless relay device the hold time for the message to be combined and transferred. Therefore, the transfer delay may increase as the number of relays before reaching the destination ground wireless device increases.
  • the holding time of the wireless relay device is changed for each destination wireless relay device.
  • FIG. 16 shows a transmission timing setting table set in the wireless relay device 400. Similar to the first embodiment, the operation of wireless relay device 400 transmitting a data transfer message will be described. In the description of the present embodiment, parts different from those of the first embodiment will be mainly described.
  • the on-board wireless device 210 When the wireless relay device 400 receives the data transfer messages M210-130 and M210-140 from the first communication interface unit 401, the on-board wireless device 210 is not connected to its own device and refers to the communication reservation table. It is determined to be the preceding transmission generated. The preceding transmission does not start the transfer immediately but is held in the wireless relay device.
  • the train control information included in the message held here is the second control information for which immediacy is not required.
  • the wireless relay apparatus 400 refers to FIG. 15 and extracts the destination wireless relay apparatus that starts the transfer at the current transmission timing (time slot).
  • time slot 1 the data to the wireless relay devices 410 to 440 is transferred.
  • time slot 2 and time slot 4 a data transfer message is transmitted to the wireless relay device 430 located at the second most distant position.
  • time slot 3 the data transfer message addressed to the wireless relay device 440 and the wireless relay device 420 is transmitted.
  • the transmission opportunity to each wireless relay device within one transmission cycle is once to the wireless relay device 410, twice to the wireless relay device 420, three times to the wireless relay device 430, and wirelessly relayed.
  • the device 440 is given four transmission opportunities, and more transmission opportunities are set to the destination farther from the wireless relay device 400.
  • the effects obtained by the present embodiment described above can be increased by increasing the number of transfers to a distant destination, thereby suppressing the transmission delay that increases with the number of transfers.
  • the configurations shown in the above first to third embodiments show an example of the content of the present invention, and can be combined with another known technique, and do not depart from the gist of the present invention. It is possible to omit or change a part of the configuration within the range.
  • the time during which the second control information for which immediacy is not requested is held depends on the number of times the second control information is scheduled to be wirelessly relayed. Characterized by being different. With this configuration, by increasing the number of times the transfer is performed to the distant destination, it is possible to suppress the transmission delay that increases due to the transfer.

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Abstract

この発明の無線中継装置は、列車制御情報を受信する受信部と、前記列車制御情報を、即時性の要求される第１の制御情報と、即時性の要求されない第２の制御情報に分類する情報分類部と、一つの前記列車制御情報に含まれる前記第１の制御情報から一つのメッセージを生成し、複数の前記列車制御情報に含まれる複数の前記第２の制御情報から一つのメッセージを生成するメッセージ生成部と、前記メッセージ生成部で生成されたメッセージを送信する送信部と、を備えたことを特徴とする。この構成によって、即時性の要求される制御情報の即時性通信を維持しつつ、即時性の要求されないデータ転送メッセージのメッセージ数を削減することができる。

Description

無線中継装置
　この発明は、データを無線で中継する無線中継装置に関する。
沿線に設置された地上無線装置と、車上に搭載した車上無線装置の間で相互に無線通信を行い、この無線通信により伝送された情報をもとに列車の運行制御や速度制御を行う無線列車制御システムが注目されている。無線式列車制御システムは、従来の固定閉塞区間による列車運行制御方式と比べ、軌道回路が不要なことから導入コストおよびメンテナンスコストの面で有利である。また、無線式列車制御システムは、固定的な区間に囚われない柔軟な閉そく区間を構築することができることから、列車の運行密度を上げることが可能となり、運用コストの面からも有利である。
　それぞれの地上無線装置が、機器室等に設置される拠点装置と有線回線で接続される場合、地上無線装置の設置または移設のためには、有線回線の敷設または移設が必要となる。このため、地上無線装置を接続する有線回線の代替として、地上無線装置間を無線回線で接続または中継することで、設置および移設の自由度を高めることが考えられる。
特許文献１では、沿線に設置される沿線無線機が互いに隣り合うもの同士で順次無線通信することで、沿線の無線機間の通信ケーブルを不要とする無線通信ネットワークシステムが開示されている。また、一般的に無線回線は有線回線に比べ、伝送速度が遅いことから、有線回線を無線回線に置換する際には、伝送効率を向上させるための方法がとられることがある。特許文献２では、パケット伝送の制御方式として、送信するパケットを、合成パケット長を超えない範囲で合成し、一つのパケットとして伝送回線に送信する手法が開示されている。
無線列車制御システムでは、拠点装置が生成した車上制御装置あての列車制御情報は、車上無線装置が現在通信中の地上無線装置に加え、列車の移動先に応じた複数の地上無線装置に対して複製して先行送信される。このため、地上無線装置間を伝送する列車制御情報のパケット数は、車上無線装置数のn倍（nは先行送信数）となる。
特開２００２－１２１５０号公報 特開平７-１７７１７６号公報
特許文献１で開示された従来技術では、時分割多重アクセス方式において各無線機が送信するタイムスロットをあらかじめ割り当てている。使用できる無線帯域は限られていることから、n倍に増加した列車制御情報パケットを無線回線で転送すると、無線帯域が不足し、結果として収容できる列車数に制限が発生する。
特許文献２で開示された従来技術では、複数のパケットをパケット長に応じて一つのパケットに合成することで、パケット数を削減するものである。複数パケットを一つのパケットに合成するためには、送信前に一定時間の保留が必要となり、現在通信中の地上無線装置に対する転送が保留されることで、列車への列車制御情報伝送が遅延する可能性がある。
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、即時性の要求される列車制御情報の即時性通信を維持しつつ、無線中継装置間で無線中継する際に即時性の要求されない列車制御情報のメッセージ数を削減することで、無線中継装置間の無線容量を確保することのできる無線中継装置を得ることを目的とする。
　この発明に係る無線中継装置は、列車制御情報を受信する受信部と、前記列車制御情報を、即時性の要求される第１の制御情報と、即時性の要求されない第２の制御情報に分類する情報分類部と、一つの前記列車制御情報に含まれる前記第１の制御情報から一つのメッセージを生成し、複数の前記列車制御情報に含まれる複数の前記第２の制御情報から一つのメッセージを生成するメッセージ生成部と、前記メッセージ生成部で生成されたメッセージを送信する送信部と、を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、即時性の要求される制御情報の即時性通信を維持しつつ、即時性の要求されないデータ転送メッセージのメッセージ数を削減することができる。
実施の形態１に係る無線列車制御システムの構成。 実施の形態１に係る地上無線装置１００の機能構成。 実施の形態１に係る車上無線装置の機能構成。 実施の形態１に係る線制御装置３００の機能構成。 実施の形態１に係る無線中継装置４００の機能構成。 実施の形態１に係る地上無線装置１００のハードウェア構成。 実施の形態１に係る車上無線装置１００のハードウェア構成。 実施の形態１に係る無線制御装置３００のハードウェア構成。 実施の形態１に係る無線中継装置４００のハードウェア構成。 実施の形態１に係る通信経路テーブルの例。 実施の形態１に係る通信予約テーブルの例。 実施の形態１に係る無線中継装置の受信時のフローチャート。 実施の形態１に係る無線中継装置の送信時のフローチャート。 実施の形態２に係る列車制御メッセージのパケット構成。 実施の形態２に係る無線中継装置の送信時のフローチャート。 実施の形態３に係る無線中継装置４００の送信タイミング設定テーブル。
　実施の形態１．
　以下、この発明の実施の形態について説明する。
図１に無線列車制御システムの構成を示す。なお、以降の各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。地上無線装置１００から１４０は線路沿いに設置されている。車上無線装置２００および２１０は列車に搭載され、線路に沿って移動しながら、在線位置に応じた地上無線装置１００から１４０のいずれかと通信を継続する。無線制御装置３００は、機器室等に設置され、いずれかの地上無線装置である地上無線装置１００と接続し、地車間で伝送する情報の伝送先を管理する。例えば、車上無線装置２００が地上無線装置１００に接続し、この先、地上無線装置１１０方向（方向Ａ）に移動する場合、無線制御装置３００は列車の移動先に応じた複数の地上無線装置となる地上無線装置１１０、地上無線装置１２０に対して同一の列車制御情報を複製して送信する。無線中継装置４００は地上無線装置１００に接続され、無線中継装置４００～４４０の間でデータ中継することで、無線制御装置３００と地上無線装置１１０～１４０との通信を可能とする。
地上無線装置１００と車上無線装置２００の間で伝送する情報は、列車制御情報のほか、一般伝送情報でもよい。列車制御情報は、ブレーキ指令情報をはじめとする列車走行の制御に用いられる情報であり、列車走行位置情報、速度情報、列車走行許可位置情報、速度制限情報を例示することができる。一般伝送情報は、列車制御情報に含まれない情報であり、空調温度情報、車内ディスプレイ表示情報、監視カメラ映像情報を例示することができる。
地上無線装置１００の機能構成を図２に示す。地上無線装置１００は、無線通信部（地車間）１０１、有線接続部１０２、無線回線を制御する無線制御部１０３、有線回線を制御する有線制御部１０４、無線リソースを管理する無線リソース管理部１０５を備える。地上無線装置１１０から地上無線装置１４０も同様の機能構成である。
車上無線装置２００の機能構成を図３に示す。車上無線装置２００は、無線通信部（地車間）２０１、無線回線を制御する無線制御部２０２、車上内の他の機器と接続するための有線接続部２０３、有線回線を制御する有線制御部２０４を備える。無線制御装置３００の機能構成を図４に示す。無線制御装置３００は、有線接続部３０１、有線制御部３０２、車上無線装置の通信状態を管理する車上無線装置管理部３０３、車上無線装置の移動に対応した地上無線装置を判定する移動先無線装置判定部３０４、通信経路テーブル、通信予約テーブルを持つデータベース部３０５を備える。
無線中継装置４００の機能構成を図５に示す。無線中継装置４００は、無線制御装置または上流の無線中継装置と接続する第１通信インタフェース部４０１、地上無線装置と接続する第２通信インタフェース部４０２、下流の無線中継装置と接続する第３通信インタフェース部４０３、第１通信インタフェース部４０１から取得した受信パケットを分析し、その分析結果に基づき合成パケットを分割し、分類する情報分類部４０５、所定時間内に保留したパケットの合成や自装置配下に対して送信パケットを生成するメッセージ生成部４０６を備える。
地上無線装置１００のハードウェア構成を図６に示す。地上無線装置１００は、分配器５０１により方向Aのアンテナ５０２と方向Bのアンテナ５０３を接続する無線アンテナインタフェース５０４、有線インタフェース５０５、メモリ５０６、プロセッサ５０７、電源回路５０８を備える。メモリ５０６は無線通信部（地車間）１０１、有線接続部１０２、無線制御部１０３、有線制御部１０４、無線リソース管理部１０５のプログラムを格納し、プロセッサ５０７はメモリ５０６からプログラムを読み込み、プログラムを実行する。無線通信部（地車間）１０１から車上無線装置２００宛に送信された情報は、車上無線装置２００の在線位置によらず、無線アンテナインタフェース５０４と分配器５０１を介して方向Ａと方向Ｂに送信される。受信も同様で、無線通信部（地車間）１０１で受信した情報は、方向Ａから受信した情報と方向Ｂから受信した情報が混合されて入力される。無線中継装置４００から地上無線装置１００へ送信された情報は、有線インタフェース５０５で受信される。地上無線装置１１０～１４０も地上無線装置１００と同様のハードウェア構成である。
車上無線装置２００のハードウェア構成を図７に示す。車上無線装置２００は、アンテナ６０１、無線アンテナインタフェース６０２、有線インタフェース６０３、メモリ６０４、プロセッサ６０５、電源回路６０６を備える。メモリ６０４は、無線通信部（地車間）２０１、無線制御部２０２、有線接続部２０３、有線制御部２０４のプログラムを格納し、プロセッサ６０５はメモリ６０４からプログラムを読み込み、プログラムを実行する。車上無線装置２００は無線アンテナインタフェース６０２、アンテナ６０１を介して、地上無線装置１００との通信を行う。有線インタフェース６０３は車上の通信機器とのインタフェースである。車上無線装置２１０も車上無線装置２００と同様のハードウェア構成である。
無線制御装置３００のハードウェア構成を図８に示す。無線制御装置３００は、有線インタフェース７０１、メモリ７０２、プロセッサ７０３、電源回路７０４を備える。メモリ７０２は、有線接続部３０１、有線制御部３０２、車上無線装置管理部３０３、移動先無線装置判定部３０４のプログラム及び、データベース部３０５のデータを格納し、プロセッサ７０３はメモリ７０２からプログラムを読み込み、プログラムを実行する。無線制御装置３００は有線インタフェース７０１を介して、無線中継装置４００との通信を行う。
無線中継装置４００のハードウェア構成を図９に示す。無線中継装置は、第１通信インタフェース８０１、第２通信インタフェース８０２、第３通信インタフェース８０３、メモリ８０４、プロセッサ８０５、電源回路８０６を備える。第１通信インタフェース８０１、第２通信インタフェース８０２、第３通信インタフェース８０３はそれぞれ第１通信インタフェース部４０１、第２通信インタフェース部４０２、第３通信インタフェース部４０３のハードウェアに相当する。メモリ８０４は、情報分類部４０５、メッセージ生成部４０６のプログラムを格納し、プロセッサ８０５はメモリ８０４からプログラムを読み込み、プログラムを実行する。
　図１０に無線制御装置３００のデータベース部３０５に設定された通信経路テーブルの例を示す。図１１に無線制御装置３００のデータベース部３０５に設定された通信予約テーブルの例を示す。次に、無線制御装置３００が列車制御情報を複製して送信する動作について説明する。図４において、無線制御装置３００は、列車に搭載される車上無線装置２００、２１０あての列車制御情報が図示しない情報生成部で生成されると、車上無線装置管理部３０３はこの列車制御情報に含まれるあて先列車の車上無線装置ＩＤからデータベース部３０５に設定された通信経路テーブルを参照し、当該列車が現在接続中の地上無線装置１００～１４０のＩＤを選択する。車上無線装置２００に対しては、図１０より地上無線装置１００が選択された。
　また、移動先無線装置判定部３０４は地上無線装置のＩＤから、データベース部３０５に設定された通信予約テーブルを参照し、当該列車のために無線リソースを確保すべき範囲を選択する。地上無線装置１００に対しては、図１１より地上無線装置１１０、地上無線装置１２０が選択された。
この結果、車上無線装置２００あてには、地上無線装置１００、１１０、１２０が選択され、それぞれに列車制御情報を送信するためのデータ転送メッセージ（M２００-１００、M２００-１１０、M２００-１２０）が有線制御部３０２を介して、有線接続部３０１から送信される。同様に、車上無線装置２１０あてには、地上無線装置１２０、１３０、１４０が選択され、それぞれにデータ転送メッセージ（M２１０-１２０、M２１０-１３０、M２１０-１４０）が送信される。
次に、無線中継装置４００の動作について、図１２および図１３を用いて説明する。無線中継装置４００は、第１通信インタフェース部４０１よりデータ転送メッセージM２００-１００を受信する（Ｓ１０１）と、情報分類部４０５でメッセージ内の列車制御情報を抽出し（Ｓ１０２）、車上無線装置２００が自装置の配下の地上無線装置１００に接続されているかを判定する（Ｓ１０３）。自装置の配下に接続される場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、情報分類部４０５はデータ転送メッセージM２００-１００を分割して、データ転送メッセージM２００-１００から列車制御情報を抽出し（Ｓ１０４）、地上無線装置１００への制御情報として分類する。その抽出した情報からメッセージ生成部４０６で一つのメッセージを生成して、第２通信インタフェース部４０２から地上無線装置１００への転送を開始する（Ｓ１０５）。なお、Ｓ１０４で抽出される列車制御情報は、即時性の要求される第１の制御情報であり、メッセージ生成部４０６では一つの前記列車制御情報に含まれる第１の制御情報から一つのメッセージが生成される。
一方、データ転送メッセージM２００-１１０、M２００-１２０を受信すると、無線中継装置４００の情報分類部４０５は、車上無線装置２００が自装置の配下に接続しておらず、通信予約テーブルを参照して生成された先行送信分と判定する（Ｓ１０６：ＹＥＳ）と、データ転送メッセージM２００-１１０、M２００-１２０を分割して、データ転送メッセージM２００-１１０、M２００-１２０から列車制御情報を抽出し、地上無線装置１１０、１２０へ先行送信する制御情報として分類する。この先行送信分は、即時には転送を開始せず、無線中継装置のメッセージ生成部４０６で保留する（Ｓ１０７）。ここで抽出される列車制御情報は、即時性の要求されない第２の制御情報である。
同様に、無線中継装置４００が、データ転送メッセージM２１０-１２０を受信すると、情報分類部４０５は車上無線装置２１０が自装置の配下に接続していないが、現在接続中の地上無線装置１２０あてと判定し（Ｓ１０６：ＮＯ）、データ転送メッセージM２１０-１２０を分割して、データ転送メッセージM２１０-１２０から列車制御情報を抽出して、地上無線装置１２０への制御情報として分類する。その抽出した情報をメッセージ生成部４０６で合成して、第３通信インタフェース部４０３から無線中継装置４１０への転送を開始する（Ｓ１０８）。これを未処理のデータ転送メッセージがなくなるまで繰り返す。なお、ここで抽出される列車制御情報は、即時性の要求される第１の制御情報であり、メッセージ生成部４０６では一つの前記列車制御情報に含まれる第１の制御情報から一つのメッセージが生成される。
無線中継装置４００がデータ転送メッセージM２１０-１３０、M２１０-１４０を受信すると、情報分類部４０５は車上無線装置２１０が自装置の配下に接続しておらず（Ｓ１０３：ＮＯ）、通信予約テーブルを参照して生成された先行送信分と判定し（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、データ転送メッセージM２１０-１３０、M２１０-１４０から列車制御情報を抽出し、地上無線装置１３０、１４０へ先行送信する制御情報として分類する。先行送信分は、即時には転送を開始せず、無線中継装置のメッセージ生成部４０６で保留する（Ｓ１０７）。ここで抽出される列車制御情報は、即時性の要求されない第２の制御情報である。
次に、無線中継装置４００にて無線中継装置間の伝送タイミングが発生する（Ｓ２０１）と、メッセージ生成部４０６はあらかじめ決められた保留解除契機かを判定する（Ｓ２０２）。保留解除契機の場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、無線中継装置４００のメッセージ生成部４０６は、これまで保留していたデータ転送メッセージM２００-１１０、M２００-１２０、M２１０-１３０、M２１０-１４０と即時送信対象のメッセージを結合して一つのデータ転送メッセージM４００を生成（Ｓ２０４）し、第３通信インタフェース部４０３から次の無線中継装置４１０へ転送する。保留解除契機ではない場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、無線中継装置４００のメッセージ生成部４０６は、即時送信対象のメッセージをデータ転送メッセージとして生成し、第３通信インタフェース部４０３から次の無線中継装置４１０へ転送する（Ｓ２０３）。すなわち、メッセージ生成部４０６では、保留解除契機の場合に複数の列車制御情報に含まれる複数の前記第２の制御情報から一つのメッセージが生成され、送信部である第３通信インタフェース部４０３からそのメッセージを送信する。また、保留解除契機でない場合に、メッセージ生成部４０６では一つの前記列車制御情報に含まれる即時性の要求される第１の制御情報から一つのメッセージを生成し、送信部である第３通信インタフェース部４０３からそのメッセージを送信する。
次に、無線中継装置４１０のデータ転送メッセージM２１０-１２０受信時の動作を説明する。無線中継装置４１０は、第１通信インタフェース部４０１よりデータ転送メッセージM２１０-１２０を受信すると、情報分類部４０５で車上無線装置２１０が自装置配下の地上無線装置１１０に接続していないが、現在通信中の地上無線装置１２０あてと判定し、第３通信インタフェース部４０３を使用して、無線中継装置４２０への転送を開始する。
また、無線中継装置４１０は、データ転送メッセージM２００-１１０、M２００-１２０、M２１０-１３０、M２１０-１４０が結合されたデータ転送メッセージM４００を受信すると、情報分類部４０５で最初にこれを分割する。次に分割したデータ転送メッセージごとにあて先が自装置配下の地上無線装置１１０宛かを判定する。データ転送メッセージM２００-１１０が地上無線装置１１０宛と判定された場合、データ転送メッセージM２００-１１０は送信部である第２通信インタフェース部４０２を使用して地上無線装置１１０への転送を開始する。一方、情報分類部４０５は、データ転送メッセージM２００-１２０、M２１０-１３０、M２１０-１４０を、自装置配下の地上無線装置１１０に接続しておらず、通信予約テーブルを参照して生成された先行送信分と判定する。先行送信分は、即座に転送を開始せず、無線中継装置のメッセージ生成部４０６で保留する。メッセージ生成部４０６は、次回、無線中継装置間の伝送タイミングが発生した際に、保留していたデータ転送メッセージを一つのデータ転送メッセージM４１０に結合し、第３通信インタフェース部４０３を使用して、次の無線中継装置４２０へ転送する。すなわち、情報分類部４０５は受信したメッセージから、他の無線中継装置に接続する地上無線装置あての列車制御情報を抽出し、メッセージ生成部４０６は情報分類部４０５で抽出された複数の列車制御情報から一つのメッセージを生成し、送信部である第２通信インタフェース部４０２はその一つのメッセージを隣接する無線中継装置に送信する。
同様に、無線中継装置４２０のデータ転送メッセージ受信時の動作を説明する。無線中継装置４２０は、第１通信インタフェース部よりデータ転送メッセージM２１０-１２０を受信すると、車上無線装置２１０が自装置配下の地上無線装置１２０に接続していると判定して、データ転送メッセージから列車制御情報を抽出し、第２通信インタフェース部４０２を使用して地上無線装置１２０への転送を開始する。
また、無線中継装置４２０は、データ転送メッセージM２００-１２０、M２１０-１３０、M２１０-１４０が結合されたデータ転送メッセージを受信すると、最初にこれを分割する。次に分割したデータ転送メッセージごとにあて先が自装置配下の地上無線装置１２０かを判定する。
データ転送メッセージM２００-１２０が地上無線装置１２０あてと判定された場合、データ転送メッセージM２００-１２０は第２通信インタフェース部４０２を使用して地上無線装置１２０への転送を開始する。一方、データ転送メッセージM２１０-１３０、M２１０-１４０は、自装置配下の地上無線装置１２０に接続しておらず、通信予約テーブルを参照して生成された先行送信分と判定する。先行送信分は、即座に転送を開始せず、無線中継装置内へ保留させる。保留したデータ転送メッセージは、次回、無線中継装置間の伝送タイミングが発生し、保留解除契機の場合、保留していた他のデータ転送メッセージとともに、一つのデータ転送メッセージM４２０に結合し、第３通信インタフェース部４０３を使用して、次の無線中継装置４３０へ転送する。
次に、無線中継装置４３０のデータ転送メッセージM４２０受信時の動作を説明する。無線中継装置４３０は、第１通信インタフェース部よりデータ転送メッセージM２１０-１３０、M２１０-１４０が結合されたデータ転送メッセージM４２０を受信すると、最初にこれを分割する。次に分割したデータ転送メッセージごとにあて先が自装置配下の地上無線装置１３０かを判定する。
データ転送メッセージM２１０-１３０が地上無線装置１３０あてと判定された場合、データ転送メッセージM２１０-１３０は第２通信インタフェース部４０２を使用して地上無線装置１３０への転送を開始する。一方、データ転送メッセージM２１０-１４０は、自装置配下の地上無線装置１３０に接続しておらず、通信予約テーブルを参照して生成された先行送信分と判定する。先行送信分は、即座に転送を開始せず、無線中継装置内へ保留させる。保留したデータ転送メッセージは、次回、無線中継装置間の伝送タイミングが発生し、保留解除契機の場合、保留していた他のデータ転送メッセージとともに、一つのデータ転送メッセージM４３０に結合し、第３通信インタフェース部４０３を使用して、次の無線中継装置４４０へ転送する。
次に、無線中継装置４４０のデータ転送メッセージM４３０受信時の動作を説明する。無線中継装置４３０は、第１通信インタフェース部よりデータ転送メッセージM４３０を受信すると、最初にこれを分割する。次に分割したデータ転送メッセージM２１０-１４０のあて先が自装置配下の地上無線装置１４０かを判定し、データ転送メッセージM２１０-１４０を第２通信インタフェース部４０２で地上無線装置１４０への転送を開始する。
一方、車上無線装置２００から無線制御装置３００あてに送信された列車制御情報の流れについて説明する。地上無線装置１００は車上無線装置２００から列車制御情報を受信すると、無線中継装置４００へ送信する。無線中継装置４００は、データ転送メッセージM２００-３００として、第３通信インタフェース部４０３を使用して次の無線中継装置４１０への転送を開始する。
無線中継装置４２０は、第１通信インタフェース部４０１よりデータ転送メッセージM２００-３００を受信すると、自装置配下の地上無線装置１２０あてではないと判定し、無線中継装置４３０への転送を開始する。以降も同様に転送される。
以上をまとめると、無線中継装置４００は、車上無線装置２００が現在通信中の地上無線装置１００へ送信すべき列車制御情報が含まれるデータ転送メッセージは、次の送信タイミングでの転送を開始する。一方、移動に備えて事前転送される先行送信分のデータ転送メッセージは、即座に転送を開始せず、無線中継装置４００にてあらかじめ決められた保留解除契機が発生した際に、これまで保留していた複数のデータ転送メッセージを一つのデータ転送メッセージに結合して転送を開始する。
これにより、無線中継装置４００～４４０間で転送されるデータ転送メッセージのメッセージ数を削減することができる。
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。無線中継装置４００～４４０間で転送されるデータ転送メッセージのうち、先行送信される列車制御情報が含まれるデータ転送メッセージのメッセージ数、すなわち１秒あたりの転送パケット数を削減することで、他の通信のための無線中継装置４００～４４０間の伝送容量が確保でき、結果として、一般伝送情報の伝送のための地車間無線通信の大容量化、さらには収容列車数の増加が実現できる。
なお、本実施の形態では、第１通信インタフェース部４０１が受信部、第２通信インタフェース部４０２が送信部、第３通信インタフェース部４０３が送信部として機能する場合について説明している。
　このように、実施の形態１に係る無線中継装置４００は、列車制御情報を受信する受信部（第１通信インタフェース部４０１）と、前記列車制御情報を、即時性の要求される第１の制御情報１００と、即時性の要求されない第２の制御情報１１０、１２０に分類する情報分類部４０５と、一つの前記列車制御情報に含まれる前記第１の制御情報から一つのメッセージを生成し、複数の前記列車制御情報に含まれる複数の前記第２の制御情報から一つのメッセージを生成するメッセージ生成部４０６と、前記メッセージ生成部４０６で生成されたメッセージを送信する送信部（第２通信インタフェース部４０２及び第３通信インタフェース部４０３）と、を備えたことを特徴とする。この構成によって、即時性の要求される列車制御情報の即時性通信を維持しつつ、即時性の要求されない列車制御情報のデータ転送メッセージのメッセージ数を削減することができる。なお、メッセージ数を削減すると、メッセージの送信回数を減らすことによって、無線容量を確保しやすくなる。従って、伝送する情報量のみでなく、メッセージの送信回数を減らすことが、無線容量を確保する上で重要となる。
　また、実施の形態１に係る無線中継装置４００において、前記メッセージ生成部は、複数の前記第２の制御情報を所定のタイミングまで保留して結合することにより、複数の前記第２の制御情報から一つのメッセージを生成することを特徴とする。この構成によって、所定のタイミングまでの第２の制御情報を一つのメッセージに結合することができ、即時性の要求されないデータ転送メッセージの送信回数を減らすことができる。
　また、実施の形態１に係る無線中継装置４００において、第１の制御情報は、列車に搭載された車上無線装置が通信している沿線に設置された第１の地上無線装置あての制御情報であり、第２の制御情報は、前記列車が移動した際に前記車上無線装置が通信を行う予定の沿線に設置された第２の地上無線装置あての制御情報であり、送信部（第２通信インタフェース部４０２及び第３通信インタフェース部４０３）は、第１の制御情報から生成されたメッセージを第１の地上無線装置に送信し、第２の制御情報から生成されたメッセージを前記第２の地上無線装置に接続された無線中継装置に送信することを特徴とする。この構成によって、列車に搭載された車上無線装置が通信している沿線に設置された第１の地上無線装置あての制御情報をすぐに送信するとともに、列車が移動した際に前記車上無線装置が通信を行う予定の沿線に設置された第２の地上無線装置あての制御情報を少ないメッセージ数で効率的に伝送することができる。
　また、実施の形態１に係る無線中継装置４００は、複数の列車制御情報が結合された第１のメッセージを受信する受信部（第１通信インタフェース部４０１）と、前記第１のメッセージから、他の無線中継装置に接続する地上無線装置あての列車制御情報を抽出する情報分類部４０５と、前記情報分類部４０５で抽出された複数の列車制御情報から一つの第２のメッセージを生成するメッセージ生成部４０６と、前記メッセージ生成部４０６で生成された一つの第２のメッセージを、隣接する無線中継装置に送信する送信部（第２通信インタフェース部４０２及び第３通信インタフェース部４０３）と、を備えたことを特徴とする。この構成によって、受信した第１のメッセージの中から隣接する無線中継装置に送信する必要のある第２のメッセージを抽出して、第２のメッセージを送信することができ、無線中継装置間の無線リソースを効率的に使用することができる。
　また、実施の形態１に係る無線中継装置４００において、情報分類部４０５は、受信した第１のメッセージから、自無線中継装置に接続する地上無線装置あての列車制御情報を抽出し、メッセージ生成部４０６は前記自無線中継装置に接続する地上無線装置あての列車制御情報から一つの第３のメッセージを生成し、送信部（第２通信インタフェース部４０２及び第３通信インタフェース部４０３）は生成された第３のメッセージを自無線中継装置に接続する地上無線装置に送信することを特徴とする。この構成によって、受信した第１のメッセージの中から自無線中継装置で必要となる第３のメッセージを抽出して、自無線中継装置に接続する地上無線装置に必要なメッセージのみを送信することができ、自無線中継装置と地上無線装置の間の通信を効率的に行うことができる。
　実施の形態２．
実施の形態１では無線制御装置３００から地上無線装置１００に対して、列車制御情報を直接送信していた。実際には、無線制御装置３００から送信する際には、列車制御情報に加えて、地上無線装置１００と車上無線装置２００間の無線リンクを制御するための無線制御情報、無線制御装置３００と地上無線装置１００から１４０間の伝送を制御するための地上制御情報、中継先となる地上無線装置を識別する情報（例えば、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダ、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ　Ｄａｔａｇｒａｍ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダ）が含まれることがある。本実施の形態では、無線制御装置３００から地上無線装置１００から１４０に送信するメッセージは、これらを含む列車制御メッセージであると定義し、無線中継装置４００が無線制御装置３００から受信する列車制御情報のデータ構成に着目して、無線中継装置間で転送するデータ転送メッセージの転送効率をさらに向上させる方法について記載する。
本実施の形態の説明に必要な図は、実施の形態１の説明に使用した図に加えて、図１４を参照する。図１４に列車制御メッセージのパケット構成を示す。列車制御メッセージは、列車制御情報、地上無線装置と車上無線装置間の無線リンクを制御するための無線制御情報、無線制御装置と地上無線装置間の伝送を制御するための地上制御情報、中継先となる地上無線装置を識別する情報（例えば、ＩＰヘッダ、ＵＤＰヘッダ）を備える。
無線制御装置３００は、列車制御情報をあて先となる地上無線装置ごとに複製する場合でも、これらの無線制御情報、地上制御情報、地上無線装置識別情報は、あて先となる地上無線装置ごとに異なる情報になることがある。そこで、本実施の形態では、これらの情報を、地上無線装置に応じて一意に決まる領域と一部が異なる領域、あて先や伝送路に依らず共通の領域に分類し、重複する情報を削除し、複数メッセージ合成後のデータ転送メッセージのサイズをさらに小さくする、またはより多くのメッセージを合成することを行う。
実施の形態１と同様に、無線中継装置４００がデータ転送メッセージを送信する動作について図１５を用いて説明する。なお、本実施の形態の説明では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。無線中継装置４００は、無線中継装置４００にてあらかじめ決められた無線中継装置間の伝送タイミングが発生すると（Ｓ３０１）、これまで保留していた、データ転送メッセージM２００-１１０、M２００-１２０、M２１０-１３０、M２１０-１４０を結合する（Ｓ３０２）。この際、地上無線装置１００～１４０に応じて一意に決まる地上無線装置識別情報は削除する。地上無線装置１００～１４０に応じて一部のみが異なる地上制御情報は、異なる情報のみを残し、一意に決まる情報は削除する（Ｓ３０３）。また、地上無線装置に依らず共通の情報は、合成後のデータ転送メッセージ中に一つのみ残し、重複する情報を削除する（Ｓ３０４）。ここで削除する情報は、あらかじめすべての無線中継装置で共通に保持しているものとする。これらにより、削除後の情報をデータ転送メッセージM４００Bとして構築し、無線中継装置４１０へ転送を開始する（Ｓ３０５）。
次に、無線中継装置４１０のデータ転送メッセージM４００B受信時の動作を説明する。無線中継装置４１０は、データ転送メッセージM２００-１１０、M２００-１２０、M２１０-１３０、M２１０-１４０が結合されたデータ転送メッセージM４００Bを受信すると、最初にこれを復元および分割を行う。結合時に削除された情報は、共通に保持している情報を基に復元する。
以降の処理は、実施の形態１と同様であるため、記載を省略する。また、無線中継装置４１０の送信および無線中継装置４２０以降の動作は、無線中継装置４００が結合時に実施した動作および無線中継装置４１０が受信時に実施した動作と同様であるため、記載を省略する。
以上で説明した本実施の形態で得られる効果は実施の形態１に記載のものと同じである。
　このように、実施の形態２に係る無線中継装置４００において、メッセージ生成部４０６は、複数の前記第２の制御情報から一つのメッセージを生成する際に、第２の制御情報に含まれるあて先の地上無線装置に応じて一意に定まる制御情報を削除することを特徴とする。この構成によって、転送を行うメッセージのデータ量を低減することができ、無線中継装置４００～４４０の間で用いる無線リソースを効率的に活用することが可能となる。
　また、実施の形態２に係る無線中継装置４００において、メッセージ生成部４０６は、複数の前記第２の制御情報から一つのメッセージを生成する際に、前記複数の第２の制御情報に含まれるあて先の地上無線装置に依存しない共通の制御情報を削除することを特徴とする。この構成によって、転送を行うメッセージのデータ量を低減することができ、無線中継装置４００～４４０の間で用いる無線リソースを効率的に活用することが可能となる。
　また、実施の形態２に係る無線中継装置４１０において、情報分類部４０５は、他の無線中継装置に接続する地上無線装置あての列車制御情報を抽出する際に、あて先の地上無線装置に応じて一意に定まる制御情報を復元することを特徴とする。この構成によって、無線中継装置４００において削除された制御情報を無線中継装置４１０で復元することができ、必要な制御情報を失うことなく、無線中継装置４００～４４０の間で用いる無線リソースを効率的に活用することが可能となる。
　また、実施の形態２に係る無線中継装置４００において、情報分類部４０５は、自無線中継装置に接続する地上無線装置あての列車制御情報を抽出する際に、あて先の地上無線装置に応じて一意に決まる制御情報を復元することを特徴とする。この構成によって、無線中継装置４００において削除された制御情報を無線中継装置４１０で復元することができ、必要な制御情報を失うことなく、無線中継装置４００～４４０の間で用いる無線リソースを効率的に活用することが可能となる。
　実施の形態３．
本実施の形態では、無線中継装置が保留する時間の決定方法について記載する。実施の形態１および実施の形態２では、無線中継装置は、結合して転送するメッセージに対する保留する時間を無線中継装置ごとにあらかじめ決定していた。このため、あて先となる地上無線装置に到達するまでの中継回数が多いほど、転送遅延が増大する可能性がある。本実施の形態では、無線中継装置の保留時間をあて先の無線中継装置ごとに変更する。
本実施の形態の説明に必要な図は、実施の形態１の説明に使用した図に加えて、図１６を参照する。図１６に無線中継装置４００に設定された送信タイミング設定テーブルを示す。実施の形態１と同様に、無線中継装置４００がデータ転送メッセージを送信する動作について説明する。なお、本実施の形態の説明では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
無線中継装置４００は、第１通信インタフェース部４０１よりデータ転送メッセージM２１０-１３０、M２１０-１４０を受信すると、車上無線装置２１０が自装置の配下に接続しておらず、通信予約テーブルを参照して生成された先行送信分と判定する。先行送信分は、即時には転送を開始せず、無線中継装置内へ保留させる。ここで保留されるメッセージに含まれる列車制御情報は、即時性の要求されない第２の制御情報である。
次に、無線中継装置４００は、無線中継装置間の伝送タイミングが発生すると、図１５を参照し、現在の伝送タイミング（タイムスロット）で転送を開始するあて先の無線中継装置を抽出する。タイムスロット０では、無線中継装置４１０から４４０あてのデータを転送する。タイムスロット２およびタイムスロット４では、これに加え、２番目に遠い位置にある無線中継装置４３０あてのデータ転送メッセージを送信する。タイムスロット３では、無線中継装置４４０と無線中継装置４２０あてのデータ転送メッセージを送信する。
以上により、１送信周期内の各無線中継装置あての送信機会は、無線中継装置４１０あてには１回、無線中継装置４２０あてには２回、無線中継装置４３０あてには３回、無線中継装置４４０あてには４回の送信機会が与えられ、無線中継装置４００から遠いあて先ほど送信機会が多く設定された。以上で説明した本実施の形態で得られる効果は実施の形態１に記載のものに加え、遠いあて先への転送回数を増加することで、転送回数によって増大する伝送遅延を抑制することができる。
以上の実施の形態１から実施の形態３に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
このように、実施の形態３に係る無線中継装置４００において、即時性の要求されない第２の制御情報が保留される時間は、前記第２の制御情報が無線中継される予定の回数に応じて異なることを特徴とする。この構成によって、遠いあて先へ転送を行う回数を増加させることによって、転送によって増大する伝送遅延を抑制することができる。
１００、１１０、１２０、１３０、１４０：地上無線装置、１０１：無線通信部（地車間）、１０２：有線接続部、２００、２１０：車上無線装置、２０１：無線通信部（地車間）、２０２：無線制御部、２０３：有線接続部、２０４：有線制御部、２０５：無線リソース管理部、３００：無線制御装置、３０１：有線接続部、３０２：有線制御部、３０３：車上無線装置管理部、３０４：移動先無線装置判定部、３０５：データベース部３０５
４００：無線中継装置、４０１：第１通信インタフェース部、４０２：第２通信インタフェース部、４０３：第３通信インタフェース部、４０４：パケット分析部、４０５：情報分類部、４０６：メッセージ生成部、５０１：分配器、５０２：アンテナ、５０３：アンテナ、５０４：無線アンテナインタフェース、５０５：有線インタフェース、５０６：メモリ、５０７：プロセッサ、５０８：電源回路、６０１：アンテナ、６０２：無線アンテナインタフェース、６０３：有線インタフェース、６０４：メモリ、６０５：プロセッサ、６０６：電源回路、７０１：有線インタフェース、７０２：メモリ、７０３：プロセッサ、７０４：電源回路、８０１：第１通信インタフェース、８０２：第２通信インタフェース、８０３：第３通信インタフェース、８０４：メモリ、８０５：プロセッサ、８０６：電源回路

Claims (10)

  1. 列車制御情報を受信する受信部と、
    前記列車制御情報を、即時性の要求される第１の制御情報と、即時性の要求されない第２の制御情報に分類する情報分類部と、
    一つの前記列車制御情報に含まれる前記第１の制御情報から一つのメッセージを生成し、
    複数の前記列車制御情報に含まれる複数の前記第２の制御情報から一つのメッセージを生成するメッセージ生成部と、
    前記メッセージ生成部で生成されたメッセージを送信する送信部と、
    を備えたことを特徴とする無線中継装置。
  2. 前記メッセージ生成部は、複数の前記第２の制御情報を所定のタイミングまで保留して結合することにより、複数の前記第２の制御情報から一つのメッセージを生成することを特徴とする請求項１に記載の無線中継装置。
  3. 前記第２の制御情報が保留される時間は、前記第２の制御情報が他の無線中継装置に無線中継される予定の回数に応じて異なることを特徴とする請求項２に記載の無線中継装置。
  4. 前記第１の制御情報は、列車に搭載された車上無線装置が通信している沿線に設置された第１の地上無線装置あての制御情報であり、
    前記第２の制御情報は、前記列車が移動した際に前記車上無線装置が通信を行う予定の沿線に設置された第２の地上無線装置あての制御情報であり、
    前記送信部は、前記第１の制御情報から生成されたメッセージを前記第１の地上無線装置に送信し、前記第２の制御情報から生成されたメッセージを前記第２の地上無線装置に接続された無線中継装置に送信する
    ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線中継装置。
  5. 前記メッセージ生成部は、複数の前記第２の制御情報から一つのメッセージを生成する際に、前記第２の制御情報に含まれるあて先の地上無線装置に応じて一意に定まる制御情報を削除する
    ことを特徴とする請求項４に記載の無線中継装置。
  6. 前記メッセージ生成部は、複数の前記第２の制御情報から一つのメッセージを生成する際に、前記複数の第２の制御情報に含まれるあて先の地上無線装置に依存しない共通の制御情報を削除することを特徴とする請求項４に記載の無線中継装置。
  7. 複数の列車制御情報が結合された第１のメッセージを受信する受信部と、
    前記第１のメッセージから、他の無線中継装置に接続する地上無線装置あての列車制御情報を抽出する情報分類部と、
    前記情報分類部で抽出された複数の列車制御情報から一つの第２のメッセージを生成するメッセージ生成部と、
    前記メッセージ生成部で生成された一つの第２のメッセージを、隣接する無線中継装置に送信する送信部と、
    を備えたことを特徴とする無線中継装置。
  8. 前記情報分類部は、前記第１のメッセージから、自無線中継装置に接続する地上無線装置あての列車制御情報を抽出し、
    メッセージ生成部は自無線中継装置に接続する地上無線装置あての列車制御情報から一つの第３のメッセージを生成し、
    前記送信部は該生成された第３のメッセージを自無線中継装置に接続する地上無線装置に送信する
    ことを特徴とする請求項７に記載の無線中継装置。
  9. 前記情報分類部は、前記他の無線中継装置に接続する地上無線装置あての列車制御情報を抽出する際に、あて先の地上無線装置に応じて一意に定まる制御情報を復元すること
    を特徴とする請求項７に記載の無線中継装置。
  10. 前記情報分類部は、自無線中継装置に接続する地上無線装置あての列車制御情報を抽出する際に、あて先の地上無線装置に応じて一意に決まる制御情報を復元すること
    を特徴とする請求項８に記載の無線中継装置。
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