列車と地上ネットワークの無線接続システム
【課題】データの連続性を保証可能な列車と地上ネットワークの無線接続システムを提供する。
【解決手段】列車１０に搭載された移動装置１２、列車１０の線路１４に沿って設置された二以上のアクセスポイント１６Ａ、と地上ネットワーク１８間のデータ転送の制御を実行するデータ転送制御装置２０を備えた無線接続システムであって、データ転送制御装置２０は、データポートと、転送処理データのＭＡＣアドレスとデータポートを対応付けたＭＡＣ学習テーブルと、ＭＡＣ学習テーブルの更新処理を実行する更新制御部と、を備え、更新制御部は、二以上のデータポートのいずれかに変更信号発信部によって発信された変更信号が着信すると、移動装置１２のＭＡＣアドレスに対応するデータポートを変更信号が着信されたデータポートに変更するようにＭＡＣ学習テーブルの更新を実行することを特徴とする。
【解決手段】列車１０に搭載された移動装置１２、列車１０の線路１４に沿って設置された二以上のアクセスポイント１６Ａ、と地上ネットワーク１８間のデータ転送の制御を実行するデータ転送制御装置２０を備えた無線接続システムであって、データ転送制御装置２０は、データポートと、転送処理データのＭＡＣアドレスとデータポートを対応付けたＭＡＣ学習テーブルと、ＭＡＣ学習テーブルの更新処理を実行する更新制御部と、を備え、更新制御部は、二以上のデータポートのいずれかに変更信号発信部によって発信された変更信号が着信すると、移動装置１２のＭＡＣアドレスに対応するデータポートを変更信号が着信されたデータポートに変更するようにＭＡＣ学習テーブルの更新を実行することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行中の列車を広域ネットワークなど地上ネットワークに無線を利用して接続する列車と地上ネットワークの無線接続システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットやブロードバンド通信の発達により、自宅や会社などプライベートな空間だけでなく、例えば移動体電話や無線ＬＡＮなどを用いることによって、様々な公共の場所においてインターネットに接続することが可能となっている。特に、ブロードバンド通信が普及した現在においては、無線ＬＡＮなどによるブロードバンド通信の需要が大きい。
【０００３】
公共の場所における無線ＬＡＮによる通信は、一般的に鉄道の駅、空港、飲食店やホテルなどに無線ＬＡＮのアクセスポイントを設け、各クライアント端末は、そのアクセスポイントにアクセス可能な子局などを設置することによって、アクセスポイントを介したインターネットへの接続を可能としている。このように発達されたブロードバンド通信の環境においては、移動中の列車の中からの無線ＬＡＮへのアクセスの要望が強いく、様々な研究がなされている。
【０００４】
移動中の列車の中からの無線ＬＡＮへのアクセスは、例えば、移動中の列車がいずれの場所においても、アクセスができるように複数の無線ＬＡＮのアクセスポイントを列車の線路に沿って所定間隔をおいて設け、これらアクセスポイントを広域ネットワークに接続することによって、実現することができる。そして、これらアクセスポイントと広域ネットワーク間のパケットの転送処理は、イーサネットスイッチ（ＬＡＮスイッチ）によって行なうことができ、このイーサネットスイッチは、ＯＳＩ参照モデルにおけるデータリンク層（Ｌ２）における処理を実行し、パケットの宛先としてのＭＡＣアドレスを識別して、宛先に対するパケットの転送処理を行なっている。すなわち、イーサネットスイッチは、受信パケット、例えばイーサネットフレームを常に全ポートに転送（ｆｌｏｏｄｉｎｇ）するハブと異なり、受信パケットの始点（ｓｏｕｒｃｅ）ＭＡＣアドレスと受信ポートを対応づける（学習する）ことにより、以後、そのＭＡＣアドレス宛のパケットを受信した場合は、対応づけられたポートへのみ転送する仕組みを持つ。このＭＡＣアドレスと（出力）ポートの対応付けの集まりをＭＡＣ学習テーブルと呼ぶ。
【０００５】
このイーサネットスイッチにおけるＭＡＣ学習テーブルの各エントリは、通常ソフトステートで管理される。同じＭＡＣアドレスを始点アドレスとしたイーサフレームを、一定時間（例として５分）以上、対応づけられたポートと同じポートから受信しない場合は、そのエントリは削除される。また、対応付けられたポートと異なるポートから受信した場合は、イーサネットスイッチは、即座にそのＭＡＣアドレスに対応づけられた出力ポート先を変更する。言い換えると、イーサネットスイッチにおいて、あるＭＡＣアドレスに関するエントリがＭＡＣ学習テーブルに登録された場合、そのＭＡＣアドレスをもつノードが、明示的にパケットをイーサネットスイッチへ送信しない限り、イーサネットスイッチで保持しているそのＭＡＣアドレスに関するエントリは、一定時間が経過するまで削除されない。
【０００６】
このイーサネットスイッチの挙動は、パケットの送受信端末が移動する場合、すなわち移動体端末にとって深刻な問題となる。たとえば、あるイーサネットスイッチの下流（ｄｏｗｎｌｉｎｋ）に接続されているアクセスポイント間を、移動体端末が移動（ハンドオーバー）することを考える。
【０００７】
まず、移動体端末が一方のアクセスポイントに接続し、ネットワーク上のあるノードと通信を行った結果、イーサネットスイッチのＭＡＣ学習テーブルにおいて、その移動体端末のＭＡＣアドレスに関するエントリが作成されたとする。この状態で、移動体端末がもう一方のアクセスポイントへ移動した場合、移動体端末が単にハンドオーバーしただけでは、イーサネットスイッチのＭＡＣ学習テーブルに登録されているその移動体端末のＭＡＣアドレスに関するエントリは残ったままである。そのため、その移動体端末宛のデータパケットをイーサネットスイッチが受信した場合は、（その移動体端末のＭＡＣアドレスに関するエントリが一定時間経過後に削除されるまで）移動前の接続アクセスポイントに向かってそのデータパケットは誤って転送されてしまう。
【０００８】
また、移動体端末が、ハンドオーバー前にストリーミング映像を受信している（移動体端末はデータを受信するだけで、送信はしない）状況で、ハンドオーバー後もそのストリーミング映像を継続して受信したい場合でも、イーサネットスイッチのＭＡＣ学習テーブルにおいて、移動体端末に関するエントリは、移動前のアクセスポイントが接続されているポートに対応づけられたままなので、ストリーミング映像のデータパケットは、イーサネットスイッチにおいて、誤った古い対応づけに従って、（その古い対応づけが一定時間経過後に削除されるまで）移動前の接続アクセスポイントに向かって転送されてしまう。
【０００９】
上述した移動体端末におけるアクセスポイント移動による通信エラーの問題は、移動前のアクセスポイントのイーサネットスイッチに移動前の古いエントリが残ることが原因である。この問題は、移動体端末がハンドオーバー後、即座にイーサネットスイッチに向けて、なんらかの移動通知メッセージを送信することで、ある程度解決することが可能である。このメッセージ送信手法の適用構成を開示した従来技術として、特許文献１に開示のものがある。
【００１０】
特許文献１に開示されたものは、移動体端末が、ハンドオーバー直後に、特殊なアドレス解決プロトコル（ＡＲＰ：Ａｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ＲＦＣ８２６）パケットをブロードキャスト送信することで、上流にあるイーサネットスイッチのＭＡＣ学習テーブルの、その移動体端末に関するエントリを最新の対応づけに更新する構成である。
【００１１】
この特許文献１に開示されたものにより、イーサネットスイッチの下流（ｄｏｗｎｌｉｎｋ）に接続されているアクセスポイント間を、移動体端末が移動（ハンドオーバー）しても、パケット中継機器としてのイーサネットスイッチは、その移動体端末のＭＡＣアドレスに関する最新の対応づけを保持することができるが、この特許文献１に開示された方式は、高速ハンドオーバーに十分対応し得るものとは言えない。なぜなら、特許文献１に開示された方式は、ノードの移動後に、ノードがアドレス解決プロトコル（ＡＲＰ）パケットをブロードキャスト送信する処理、それをアクセスポイントが転送する処理、さらに、転送パケットをイーサネットスイッチが受信する処理、パケットを受信したイーサネットスイッチが、ＡＲＰパケットに基づいてＭＡＣ学習テーブルを更新する処理、これらの複数の処理をシーケンシャルに実行することが必要となるため、この処理期間は、イーサネットスイッチの、移動体端末のＭＡＣアドレスに関するエントリがあいかわらず古い対応づけのままに保持されてしまい、そのため、その間にイーサネットスイッチに到着した移動体端末宛のデータパケットは移動前のアクセスポイントに向かって転送されてしまうことになるからである。
【００１２】
移動体端末がストリーミング映像などを受信している状態でアクセスポイントを移動、すなわちハンドオーバーした場合には、新しいアクセスポイントへ接続が完了した時点から、即座にストリーミング映像を受信できることが望ましい。
【００１３】
このような問題を解決するものとして、特許文献２には、ネットワークを介したデータの転送制御を実行するデータ転送制御装置であり、複数のデータ入出力ポートと、転送処理対象データのＭＡＣアドレスと出力ポートを対応付けたＭＡＣ学習テーブルを格納した記憶手段と、前記ＭＡＣ学習テーブルの更新処理を実行する制御部とを有し、前記制御部は、前記ＭＡＣ学習テーブルの移動体端末対応エントリとして、移動体端末のＭＡＣアドレスに異なる出力ポートを対応付けた複数のエントリを設定し、ネットワークを介して受信した移動体端末のＭＡＣアドレス宛てのデータを、前記ＭＡＣ学習テーブルに設定した複数エントリに基づいて、複数の出力ポートに並列出力する処理を実行する構成を有することを特徴とするデータ転送制御装置が開示されている。
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−３４１３３９号公報
【特許文献２】特開２００４−４８３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献２に記載されたデータ転送制御装置は、移動体端末のＭＡＣアドレス宛てのデータを、ＭＡＣ学習テーブルに設定した複数エントリに基づいて、複数の出力ポートに並列出力しているので、データの二重受信が生じる可能性があり、ハンドオーバーの際のデータの連続性を十分に保証できないという問題がある。
【００１６】
そこで、本発明は、ハンドオーバーの際のデータの連続性を十分に保証可能な列車と地上ネットワークの無線接続システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
以上の目的を達成するため、本発明は、列車に搭載された移動装置、前記列車の線路に沿って設置された二以上のアクセスポイント、及び該二以上のアクセスポイントと地上ネットワーク間のデータ転送の制御を実行するデータ転送制御装置を備えた列車と地上ネットワークの無線接続システムであって、前記二以上のアクセスポイントは、いずれも使用する周波数が、隣接するアクセスポイントと異なるように構成されるとともに、前記移動装置との無線リンク確立可能領域が隣接する両隣のアクセスポイントの無線リンク確立可能領域とのみ重なるように設置され、前記移動装置は、前記二以上のアクセスポイントが使用する周波数の種類数と同数設けられるとともに、それぞれが対応するアクセスポイントと無線リンクを確立可能な二以上の無線装置と、前記二以上の無線装置のうち、前記アクセスポイントのいずれかと無線リンクが確立されている無線装置に関する情報をその無線リンクが確立された時刻とともに保持する無線リンク状態管理部と、前記無線リンク状態管理部に保持された無線装置に関する情報のうち、無線リンクが確立された時刻が最新の無線装置を用いて、前記データ転送制御装置へのデータの転送を実行するデータ転送処理部と、前記無線リンク状態管理部に新しい無線装置に関する情報が保持されると、前記データ転送制御装置に無線装置の変更を伝える変更信号を発信して、前記データ転送処理部によって転送させる変更信号発信部と、を備えており、前記データ転送制御装置は、前記各アクセスポイント及び地上ネットワークそれぞれに接続された二以上のデータポートと、転送処理データのＭＡＣアドレスとデータポートを対応付けたＭＡＣ学習テーブルと、該ＭＡＣ学習テーブルの更新処理を実行する更新制御部と、を備え、前記更新制御部は、前記二以上のデータポートのいずれかに前記変更信号発信部によって発信された変更信号が着信すると、前記移動装置のＭＡＣアドレスに対応するデータポートを変更信号が着信されたデータポートに変更するように前記ＭＡＣ学習テーブルの更新を実行することを特徴とする。
【００１８】
以上のように、本発明に係る列車と地上ネットワークの無線接続システムにおいて、各アクセスポイントは、それぞれの移動装置との無線リンク確立可能領域が隣接する両隣のアクセスポイントの無線リンク確立領域とのみ重なるように間隔をおいて設置されているので、一方の無線装置の無線リンクが切断される前に、他方の無線装置が新しい無線リンクを確立して、ＭＡＣ学習テーブルの新しいデータポートへの更新処理を行なうことができ、ハンドオーバーの際のデータ通信の連続性を十分に確保することができる。
【００１９】
したがって、先に無線リンクが確立した無線装置の無線リンクが切断される前に、後に無線リンクが確立された無線装置の無線リンクが確立されて、ＭＡＣ学習テーブルの新しいデータポートへの更新処理が実行されるように、前記各アクセスポイントは、隣接するアクセスポイントとの無線リンク確立可能領域を重ならせて設置されていることが好ましい。すなわち、本発明に係る列車と地上ネットワークの無線接続システムにおいて、前記移動装置と前記アクセスポイントの新しい無線リンクが確立してから前記更新制御部による前記ＭＡＣ学習テーブルの更新処理が実行されるまでの間、その新しい無線リンクの確立の他に、少なくとも１以上の前記移動装置と前記アクセスポイントの無線リンクの確立が存在するように、前記各アクセスポイントは、隣接するアクセスポイントとの無線リンク確立可能領域を重ならせて設置されていることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る列車と地上ネットワークの無線接続システムにおいて、移動装置とアクセスポイントの無線リンクの確立とは、移動装置とアクセスポイントが無線によってデータの送受信を確実に行なうことができるようになった状態をいい、移動装置との無線リンク確立可能領域とは、移動装置との無線リンクの確立が可能な程度に電波が届く領域のことをいう。また、本発明に係る列車と地上ネットワークの無線接続システムにおいて、データ転送制御装置に無線装置の変更を伝える変更信号としては、ｐｉｎｇやＡＲＰパケットなど様々な形態のものが用いられる。
【００２１】
本発明に係る列車と地上ネットワークの無線接続システムにおいて、前記移動装置は、前記二以上のアクセスポイントのいずれかの無線リンク確立可能領域に入ると、そのアクセスポイントと無線リンクを確立するよう構成されていることが好ましく、無線リンクが確立していない場合、移動装置が電波を放射することによって、無線リンクの確立が可能なアクセスポイントの検索を行なっても良く、また逆にアクセスポイントが電波を放射することによって、無線リンクの確立が可能な移動装置の検索を行なっても良い。
【００２２】
さらに、本発明に係る列車と地上ネットワークの無線接続システムにおいて、前記二以上のアクセスポイントが使用する周波数は、いずれも隣接するアクセスポイントと電波が干渉しない程度に異なることが好ましく、二以上のアクセスポイントが使用する周波数は、２種類でも３種類以上でも良い。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、ハンドオーバーの際のデータの連続性を十分に保証可能な列車と地上ネットワークの無線接続システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明に係る列車と地上ネットワークの無線接続システムの実施例について図面に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る無線接続システムの概念ブロック図であり、図２は、本実施例に係る無線接続システムの移動装置１２の概念ブロック図であり、図３は、本実施例に係る無線接続システムのイーサネットスイッチ２０の概念ブロック図である。本実施例に係る無線接続システムは、列車１０に搭載された移動装置１２と、列車１０の線路１４に沿って設置された二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・と、二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・と広域ネットワーク１８間のデータ転送の制御を実行するイーサネットスイッチ２０と、を備えている。
【００２５】
二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・は、いずれも使用する周波数が、隣接するアクセスポイントと異なるように構成されている。本実施例においては、二種類の周波数を一つおきに使用しており、これら二種類の周波数は、電波が互いに干渉しない程度にチャネル間隔を離して使用される。また、二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・は、それぞれの移動装置１２との無線リンク確立可能領域（移動装置１２との無線リンクの確立が可能な程度に電波が届く領域）Ｘ、Ｙ・・・が隣接する両隣のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・とのみ重なるように間隔をおいて設置されており、その重なりは、先に確立した無線リンクが切断される前に、イーサネットスイッチ２０のＭＡＣ学習テーブル４８における移動装置１２のＭＡＣアドレスに対応付けされたデータポート４４Ａ、４４Ｂ・・・が更新される程度必要である。さらに、二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・は、進行する列車１０に向かって電波を放射可能で、かつ進行する列車１０からアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂに向かって放射される電波を受信可能なアンテナ２２Ａ、２２Ｂを備えている。
【００２６】
移動装置１２は、図２に示すように、二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・と無線リンクの確立が可能な一対の無線装置２４Ａ、２４Ｂと、列車１０内のクライアント端末２６とアクセス可能なゲートウェイルータ２８と、ゲートウェイルータ２８へのパケットの転送及びゲートウェイルータ２８からパケットの転送を行なうとともに、無線装置２４Ａ、２４Ｂを制御する無線リンク制御装置３０と、を備えている。
【００２７】
一対の無線装置２４Ａ、２４Ｂそれぞれは、二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・が使用する二種類の周波数のいずれかと同一の周波数を用いるように構成されており、本実施例に係る無線接続システムにおいては、無線装置２４Ａは、アクセスポイント１６Ａと同一の周波数の電波を用いており、無線装置２４Ｂは、アクセスポイント１６Ｂと同一の周波数の電波を用いている。したがって、無線装置２４Ａは、アクセスポイント１６Ａと一つおきに設置されたアクセスポイント１６Ａ、１６Ｃ・・・と電波を送受信し、無線装置２４Ｂは、アクセスポイント１６Ｂと一つおきに設置されたアクセスポイント１６Ｂ、１６Ｄ・・・と電波を送受信し、それぞれのアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・と無線リンクを確立することができる。各無線装置２４Ａ、２４Ｂは、それぞれのアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・が備えているアンテナ２２Ａ、２２Ｂ・・・に向かって電波を放射可能で、かつアンテナ２２Ａ、２２Ｂから無線装置２４Ａ、２４Ｂに向かって放射される電波を受信可能なアンテナ３２Ａ、３２Ｂと、各アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・との無線リンクを制御する無線リンク機能部３４Ａ、３４Ｂと、無線リンク機能部３４Ａ、３４Ｂによって制御されている無線リンクの状態を無線リンク制御装置３０に知らせる信号を送信する無線リンク状態通知部３６Ａ、３６Ｂと、を備えている。無線装置２４Ａ、２４Ｂは、アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・のいずれかと無線リンクを確立していない場合、電波を放射することによって、無線リンクが確立可能なアクセスポイントを検索するように構成されている。なお、本実施例においては、無線装置２４Ａ、２４Ｂとアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・の無線リンクが確立していない場合、無線装置２４Ａ、２４Ｂから電波を放射することによって、無線リンクの確立が可能なアクセスポイントの検索を行なっているが、このような場合、アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・から電波を放射して、無線リンクの確立が可能な無線装置２４Ａ、２４Ｂの検索を行なっても良い。
【００２８】
無線リンク制御装置３０は、二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・と無線リンクを確立している無線装置２４Ａ、２４Ｂに関する情報をその無線リンクを確立した時刻とともに保持する無線リンク状態管理部３８と、無線リンク状態が確立している無線装置２４Ａ、２４Ｂの新しい情報が無線リンク状態管理部３８に保持されると、予め設定した広域ネットワーク１８の特定のＩＰアドレス宛に対して、ゲートウェイルータ２８経由でｐｉｎｇを送信するｐｉｎｇ発信制御部４０と、パケットの転送処理を行なうパケット転送処理部４２と、を備えている。パケット転送処理部４２は、ゲートウェイルータ２８からパケットを受信すると、無線リンク状態管理部３８に保持された無線リンクが確立された無線装置２４Ａ、２４Ｂのうち、無線リンクが確立した時刻が新しい無線装置２４Ａ、２４Ｂにそのパケットを転送するとともに、無線装置２４Ａ、２４Ｂから受信したパケットをゲートウェイ２８に転送するように構成されている。
【００２９】
ゲートウェイルータ２８は、有線又は無線によって、列車１０内のクライアント端末２６と有線ＬＡＮ又は無線ＬＡＮを形成し、クライアント端末２６から転送されたパケットを無線リンク制御装置３０、無線装置２４Ａ、２４Ｂ及びアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・を介してイーサネットスイッチ２０に転送するように構成されている。このゲートウェイルータ２８には、固有のＭＡＣアドレスが製造業者によって割り当てられている。また、ゲートウェイルータ２８は、ｐｉｎｇ発信制御部４０から発信されたｐｉｎｇをイーサネットスイッチ２０経由で、予め設定した広域ネットワーク１８の特定のＩＰアドレスに向かって発信するように構成されている。
【００３０】
イーサネットスイッチ２０は、各アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・が接続されたデータポート４４Ａ、４４Ｂ・・・と、広域ネットワーク１８に接続されたデータポート４６と、転送処理データのＭＡＣアドレスとデータポートを対応付けたＭＡＣ学習テーブル４８と、ＭＡＣ学習テーブル４８の更新処理を実行する更新制御部５０と、ＭＡＣ学習テーブル４８を参照してパケットの転送処理を行なう転送処理部５２と、を備えている。更新制御部５０は、アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・が接続されたデータポート４４Ａ、４４Ｂ・・・のいずれかに移動装置１２のゲートウェイルータ２８を経由し発信されたｐｉｎｇが入力されると、移動装置１２のＭＡＣアドレスに対応するデータポートをｐｉｎｇが入力されたものに変更するようにＭＡＣ学習テーブル４８の更新を実行するよう構成されている。また、データポート４４Ａ、４４Ｂ・・・それぞれは、アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・それぞれに接続されている。なお、本実施例を説明するためにイーサネットスイッチ２０の構成を記述しているが、本発明のためには市販されているイーサネットスイッチを利用することが十分可能であり、特別な機能を具備する必要はない。
【００３１】
次に、本実施例に係る無線接続システムの動作について図４から８に示すフロー図に基づいて説明する。図４に示すように列車１０は、線路１４上を高速で移動しており、現在移動装置１２の無線装置２４Ａとアクセスポイント１６Ａとの無線リンクが確立している。この際、イーサネットスイッチ２０のＭＡＣ学習テーブル４８において、移動装置１２のゲートウェイルータ２８のＭＡＣアドレスは、アクセスポイント１６Ａが接続されたデータポート４４Ａに対応付けされている。したがって、広域ネットワーク１８からデータポート４６を介してイーサネットスイッチ２０に転送されたゲートウェイルータ２８を宛先アドレスとするパケットは、転送制御部５２によってデータポート４４Ａからアクセスポイント１６Ａ及び無線装置２４Ａを介してゲートウェイルータ２８に転送される。一方、移動装置１２において、アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・と無線リンクを確立している無線装置２４Ａ、２４Ｂは、無線装置２４Ａだけであるので、無線リンク状態管理部３８には、無線装置２４Ａに関する情報のみが保持されている。したがって、ゲートウェイルータ２８から広域ネットワーク１８宛に発信されたパケットは、パケット転送処理部４２によって無線装置２４Ａからアクセスポイント１６Ａ及びデータポート４４Ａを介してイーサネットスイッチ２０に転送され、さらに転送制御部５２によってデータポート４６を介して広域ネットワーク１８に転送される。また、この状態において、移動装置１２の無線装置２４Ｂは、電波を放射することによって、アクセス可能なアクセスポイントを検索している（Ｓ１００）。
【００３２】
次に、列車１０が走行し、無線装置２４Ｂがアクセスポイント１６Ｂの無線リンク確立可能領域Ｙに入ると、図５に示すように無線装置２４Ｂとアクセスポイント１６Ｂは、無線リンクを確立する（Ｓ１０２）。無線リンクが確立すると、無線装置２４Ｂの無線リンク状態通知部３６Ｂは、無線装置２４Ｂがアクセスポイント１６Ｂと無線リンクを確立したことを知らせる信号を無線リンク制御装置３０に送信する（Ｓ１０４）。無線リンク制御装置３０がその信号を受信すると、無線リンク状態管理部３８は、無線装置２４Ｂに関する情報をその無線リンクが確立した時刻とともに保持する（Ｓ１０６）。無線リンク状態管理部３８が無線装置２４Ｂの情報を保持すると、ｐｉｎｇ発信制御部４０は、ゲートウェイルータ２８、イーサネットスイッチ２０を順に経由したのち、予め設定した広域ネットワーク１８の特定のＩＰアドレスへ到達するｐｉｎｇを発信する（Ｓ１０８）。この際、無線リンク状態管理部３８に保持された無線装置２４Ａ、２４Ｂの情報のうち、無線リンクが確立した時刻が最も新しいのは、無線装置２４Ｂであるので、パケット転送処理部４２は、無線リンク状態管理部３８を参照することにより、ゲートウェイルータ２８から転送されるパケットを無線装置２４Ｂ経由でイーサネットスイッチ２０に転送する（Ｓ１１０）。したがって、図６に示すようにゲートウェイルータ２８を経由して発信されたｐｉｎｇは、無線装置２４Ｂ、アクセスポイント１６Ｂ及びそれが接続されたデータポート４４Ｂを介してイーサネットスイッチ２０に転送される（Ｓ１１２）。
【００３３】
ｐｉｎｇがデータポート４４Ｂからイーサネットスイッチ２０に到着すると、更新制御部５０は、ＭＡＣ学習テーブル４８のゲートウェイルータ２８のＭＡＣアドレスの対応付けられたデータポートをデータポート４４Ａから４４Ｂに更新する処理を行なう（Ｓ１１４）。これにより、広域ネットワーク１８からデータポート４６を介してイーサネットスイッチ２０に転送されたゲートウェイルータ２８を宛先アドレスとするパケットは、図７に示すように転送制御部５２によってデータポート４４Ｂからアクセスポイント１６Ｂ及び無線装置２４Ｂを介してゲートウェイルータ２８に転送される。次に、無線装置２４Ａがアクセスポイント１６Ａの無線リンク確立可能領域Ｘから外れると、無線装置２４Ａとアクセスポイント１６Ａの無線リンクは、切断され、無線装置２４Ａは、図８に示すように電波を放射することによって、アクセス可能なアクセスポイントの検索を行なう（Ｓ１１６）。そして、ステップ１０２〜ステップ１１４と同様の動作を無線装置２４Ａにおいて行ない、さらに列車１０の走行中にこれらを繰り返し行なうことにより、ハンドオーバーの際のデータの連続性を十分に確保できる。すなわち、本実施例に係る無線接続システムにおいて、各アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・は、それぞれの移動装置１２との無線リンク確立可能領域Ｘ、Ｙ・・・が隣接する両隣のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・とのみ重なるように間隔をおいて設置されているので、一方の無線装置の無線リンクが切断される前に、他方の無線装置が新しい無線リンクを確立することができ、ハンドオーバーの際のデータ通信の連続性を十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る無線接続システムの実施例の概念ブロック図である。
【図２】本実施例に係る無線接続システムの移動装置の概念ブロック図である。
【図３】本実施例に係る無線接続システムのイーサネットスイッチの概念ブロック図である。
【図４】本実施例に係る無線接続システムの動作を示すフロー図である。
【図５】本実施例に係る無線接続システムの動作を示すフロー図である。
【図６】本実施例に係る無線接続システムの動作を示すフロー図である。
【図７】本実施例に係る無線接続システムの動作を示すフロー図である。
【図８】本実施例に係る無線接続システムの動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 列車
１２ 移動装置
１４ 線路
１６Ａ、１６Ｂ・・・ アクセスポイント
１８ 広域ネットワーク
２０ イーサネットスイッチ
２４Ａ、２４Ｂ 無線装置
２８ ゲートウェイルータ
３０ 無線リンク制御装置
３８ 無線リンク状態管理部
４０ ｐｉｎｇ発信制御部
４２ パケット転送処理部
４４Ａ、４４Ｂ・・・ データポート
４８ ＭＡＣ学習テーブル
５０ 更新制御部
５２ 転送制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行中の列車を広域ネットワークなど地上ネットワークに無線を利用して接続する列車と地上ネットワークの無線接続システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットやブロードバンド通信の発達により、自宅や会社などプライベートな空間だけでなく、例えば移動体電話や無線ＬＡＮなどを用いることによって、様々な公共の場所においてインターネットに接続することが可能となっている。特に、ブロードバンド通信が普及した現在においては、無線ＬＡＮなどによるブロードバンド通信の需要が大きい。
【０００３】
公共の場所における無線ＬＡＮによる通信は、一般的に鉄道の駅、空港、飲食店やホテルなどに無線ＬＡＮのアクセスポイントを設け、各クライアント端末は、そのアクセスポイントにアクセス可能な子局などを設置することによって、アクセスポイントを介したインターネットへの接続を可能としている。このように発達されたブロードバンド通信の環境においては、移動中の列車の中からの無線ＬＡＮへのアクセスの要望が強いく、様々な研究がなされている。
【０００４】
移動中の列車の中からの無線ＬＡＮへのアクセスは、例えば、移動中の列車がいずれの場所においても、アクセスができるように複数の無線ＬＡＮのアクセスポイントを列車の線路に沿って所定間隔をおいて設け、これらアクセスポイントを広域ネットワークに接続することによって、実現することができる。そして、これらアクセスポイントと広域ネットワーク間のパケットの転送処理は、イーサネットスイッチ（ＬＡＮスイッチ）によって行なうことができ、このイーサネットスイッチは、ＯＳＩ参照モデルにおけるデータリンク層（Ｌ２）における処理を実行し、パケットの宛先としてのＭＡＣアドレスを識別して、宛先に対するパケットの転送処理を行なっている。すなわち、イーサネットスイッチは、受信パケット、例えばイーサネットフレームを常に全ポートに転送（ｆｌｏｏｄｉｎｇ）するハブと異なり、受信パケットの始点（ｓｏｕｒｃｅ）ＭＡＣアドレスと受信ポートを対応づける（学習する）ことにより、以後、そのＭＡＣアドレス宛のパケットを受信した場合は、対応づけられたポートへのみ転送する仕組みを持つ。このＭＡＣアドレスと（出力）ポートの対応付けの集まりをＭＡＣ学習テーブルと呼ぶ。
【０００５】
このイーサネットスイッチにおけるＭＡＣ学習テーブルの各エントリは、通常ソフトステートで管理される。同じＭＡＣアドレスを始点アドレスとしたイーサフレームを、一定時間（例として５分）以上、対応づけられたポートと同じポートから受信しない場合は、そのエントリは削除される。また、対応付けられたポートと異なるポートから受信した場合は、イーサネットスイッチは、即座にそのＭＡＣアドレスに対応づけられた出力ポート先を変更する。言い換えると、イーサネットスイッチにおいて、あるＭＡＣアドレスに関するエントリがＭＡＣ学習テーブルに登録された場合、そのＭＡＣアドレスをもつノードが、明示的にパケットをイーサネットスイッチへ送信しない限り、イーサネットスイッチで保持しているそのＭＡＣアドレスに関するエントリは、一定時間が経過するまで削除されない。
【０００６】
このイーサネットスイッチの挙動は、パケットの送受信端末が移動する場合、すなわち移動体端末にとって深刻な問題となる。たとえば、あるイーサネットスイッチの下流（ｄｏｗｎｌｉｎｋ）に接続されているアクセスポイント間を、移動体端末が移動（ハンドオーバー）することを考える。
【０００７】
まず、移動体端末が一方のアクセスポイントに接続し、ネットワーク上のあるノードと通信を行った結果、イーサネットスイッチのＭＡＣ学習テーブルにおいて、その移動体端末のＭＡＣアドレスに関するエントリが作成されたとする。この状態で、移動体端末がもう一方のアクセスポイントへ移動した場合、移動体端末が単にハンドオーバーしただけでは、イーサネットスイッチのＭＡＣ学習テーブルに登録されているその移動体端末のＭＡＣアドレスに関するエントリは残ったままである。そのため、その移動体端末宛のデータパケットをイーサネットスイッチが受信した場合は、（その移動体端末のＭＡＣアドレスに関するエントリが一定時間経過後に削除されるまで）移動前の接続アクセスポイントに向かってそのデータパケットは誤って転送されてしまう。
【０００８】
また、移動体端末が、ハンドオーバー前にストリーミング映像を受信している（移動体端末はデータを受信するだけで、送信はしない）状況で、ハンドオーバー後もそのストリーミング映像を継続して受信したい場合でも、イーサネットスイッチのＭＡＣ学習テーブルにおいて、移動体端末に関するエントリは、移動前のアクセスポイントが接続されているポートに対応づけられたままなので、ストリーミング映像のデータパケットは、イーサネットスイッチにおいて、誤った古い対応づけに従って、（その古い対応づけが一定時間経過後に削除されるまで）移動前の接続アクセスポイントに向かって転送されてしまう。
【０００９】
上述した移動体端末におけるアクセスポイント移動による通信エラーの問題は、移動前のアクセスポイントのイーサネットスイッチに移動前の古いエントリが残ることが原因である。この問題は、移動体端末がハンドオーバー後、即座にイーサネットスイッチに向けて、なんらかの移動通知メッセージを送信することで、ある程度解決することが可能である。このメッセージ送信手法の適用構成を開示した従来技術として、特許文献１に開示のものがある。
【００１０】
特許文献１に開示されたものは、移動体端末が、ハンドオーバー直後に、特殊なアドレス解決プロトコル（ＡＲＰ：Ａｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ＲＦＣ８２６）パケットをブロードキャスト送信することで、上流にあるイーサネットスイッチのＭＡＣ学習テーブルの、その移動体端末に関するエントリを最新の対応づけに更新する構成である。
【００１１】
この特許文献１に開示されたものにより、イーサネットスイッチの下流（ｄｏｗｎｌｉｎｋ）に接続されているアクセスポイント間を、移動体端末が移動（ハンドオーバー）しても、パケット中継機器としてのイーサネットスイッチは、その移動体端末のＭＡＣアドレスに関する最新の対応づけを保持することができるが、この特許文献１に開示された方式は、高速ハンドオーバーに十分対応し得るものとは言えない。なぜなら、特許文献１に開示された方式は、ノードの移動後に、ノードがアドレス解決プロトコル（ＡＲＰ）パケットをブロードキャスト送信する処理、それをアクセスポイントが転送する処理、さらに、転送パケットをイーサネットスイッチが受信する処理、パケットを受信したイーサネットスイッチが、ＡＲＰパケットに基づいてＭＡＣ学習テーブルを更新する処理、これらの複数の処理をシーケンシャルに実行することが必要となるため、この処理期間は、イーサネットスイッチの、移動体端末のＭＡＣアドレスに関するエントリがあいかわらず古い対応づけのままに保持されてしまい、そのため、その間にイーサネットスイッチに到着した移動体端末宛のデータパケットは移動前のアクセスポイントに向かって転送されてしまうことになるからである。
【００１２】
移動体端末がストリーミング映像などを受信している状態でアクセスポイントを移動、すなわちハンドオーバーした場合には、新しいアクセスポイントへ接続が完了した時点から、即座にストリーミング映像を受信できることが望ましい。
【００１３】
このような問題を解決するものとして、特許文献２には、ネットワークを介したデータの転送制御を実行するデータ転送制御装置であり、複数のデータ入出力ポートと、転送処理対象データのＭＡＣアドレスと出力ポートを対応付けたＭＡＣ学習テーブルを格納した記憶手段と、前記ＭＡＣ学習テーブルの更新処理を実行する制御部とを有し、前記制御部は、前記ＭＡＣ学習テーブルの移動体端末対応エントリとして、移動体端末のＭＡＣアドレスに異なる出力ポートを対応付けた複数のエントリを設定し、ネットワークを介して受信した移動体端末のＭＡＣアドレス宛てのデータを、前記ＭＡＣ学習テーブルに設定した複数エントリに基づいて、複数の出力ポートに並列出力する処理を実行する構成を有することを特徴とするデータ転送制御装置が開示されている。
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−３４１３３９号公報
【特許文献２】特開２００４−４８３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献２に記載されたデータ転送制御装置は、移動体端末のＭＡＣアドレス宛てのデータを、ＭＡＣ学習テーブルに設定した複数エントリに基づいて、複数の出力ポートに並列出力しているので、データの二重受信が生じる可能性があり、ハンドオーバーの際のデータの連続性を十分に保証できないという問題がある。
【００１６】
そこで、本発明は、ハンドオーバーの際のデータの連続性を十分に保証可能な列車と地上ネットワークの無線接続システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
以上の目的を達成するため、本発明は、列車に搭載された移動装置、前記列車の線路に沿って設置された二以上のアクセスポイント、及び該二以上のアクセスポイントと地上ネットワーク間のデータ転送の制御を実行するデータ転送制御装置を備えた列車と地上ネットワークの無線接続システムであって、前記二以上のアクセスポイントは、いずれも使用する周波数が、隣接するアクセスポイントと異なるように構成されるとともに、前記移動装置との無線リンク確立可能領域が隣接する両隣のアクセスポイントの無線リンク確立可能領域とのみ重なるように設置され、前記移動装置は、前記二以上のアクセスポイントが使用する周波数の種類数と同数設けられるとともに、それぞれが対応するアクセスポイントと無線リンクを確立可能な二以上の無線装置と、前記二以上の無線装置のうち、前記アクセスポイントのいずれかと無線リンクが確立されている無線装置に関する情報をその無線リンクが確立された時刻とともに保持する無線リンク状態管理部と、前記無線リンク状態管理部に保持された無線装置に関する情報のうち、無線リンクが確立された時刻が最新の無線装置を用いて、前記データ転送制御装置へのデータの転送を実行するデータ転送処理部と、前記無線リンク状態管理部に新しい無線装置に関する情報が保持されると、前記データ転送制御装置に無線装置の変更を伝える変更信号を発信して、前記データ転送処理部によって転送させる変更信号発信部と、を備えており、前記データ転送制御装置は、前記各アクセスポイント及び地上ネットワークそれぞれに接続された二以上のデータポートと、転送処理データのＭＡＣアドレスとデータポートを対応付けたＭＡＣ学習テーブルと、該ＭＡＣ学習テーブルの更新処理を実行する更新制御部と、を備え、前記更新制御部は、前記二以上のデータポートのいずれかに前記変更信号発信部によって発信された変更信号が着信すると、前記移動装置のＭＡＣアドレスに対応するデータポートを変更信号が着信されたデータポートに変更するように前記ＭＡＣ学習テーブルの更新を実行することを特徴とする。
【００１８】
以上のように、本発明に係る列車と地上ネットワークの無線接続システムにおいて、各アクセスポイントは、それぞれの移動装置との無線リンク確立可能領域が隣接する両隣のアクセスポイントの無線リンク確立領域とのみ重なるように間隔をおいて設置されているので、一方の無線装置の無線リンクが切断される前に、他方の無線装置が新しい無線リンクを確立して、ＭＡＣ学習テーブルの新しいデータポートへの更新処理を行なうことができ、ハンドオーバーの際のデータ通信の連続性を十分に確保することができる。
【００１９】
したがって、先に無線リンクが確立した無線装置の無線リンクが切断される前に、後に無線リンクが確立された無線装置の無線リンクが確立されて、ＭＡＣ学習テーブルの新しいデータポートへの更新処理が実行されるように、前記各アクセスポイントは、隣接するアクセスポイントとの無線リンク確立可能領域を重ならせて設置されていることが好ましい。すなわち、本発明に係る列車と地上ネットワークの無線接続システムにおいて、前記移動装置と前記アクセスポイントの新しい無線リンクが確立してから前記更新制御部による前記ＭＡＣ学習テーブルの更新処理が実行されるまでの間、その新しい無線リンクの確立の他に、少なくとも１以上の前記移動装置と前記アクセスポイントの無線リンクの確立が存在するように、前記各アクセスポイントは、隣接するアクセスポイントとの無線リンク確立可能領域を重ならせて設置されていることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る列車と地上ネットワークの無線接続システムにおいて、移動装置とアクセスポイントの無線リンクの確立とは、移動装置とアクセスポイントが無線によってデータの送受信を確実に行なうことができるようになった状態をいい、移動装置との無線リンク確立可能領域とは、移動装置との無線リンクの確立が可能な程度に電波が届く領域のことをいう。また、本発明に係る列車と地上ネットワークの無線接続システムにおいて、データ転送制御装置に無線装置の変更を伝える変更信号としては、ｐｉｎｇやＡＲＰパケットなど様々な形態のものが用いられる。
【００２１】
本発明に係る列車と地上ネットワークの無線接続システムにおいて、前記移動装置は、前記二以上のアクセスポイントのいずれかの無線リンク確立可能領域に入ると、そのアクセスポイントと無線リンクを確立するよう構成されていることが好ましく、無線リンクが確立していない場合、移動装置が電波を放射することによって、無線リンクの確立が可能なアクセスポイントの検索を行なっても良く、また逆にアクセスポイントが電波を放射することによって、無線リンクの確立が可能な移動装置の検索を行なっても良い。
【００２２】
さらに、本発明に係る列車と地上ネットワークの無線接続システムにおいて、前記二以上のアクセスポイントが使用する周波数は、いずれも隣接するアクセスポイントと電波が干渉しない程度に異なることが好ましく、二以上のアクセスポイントが使用する周波数は、２種類でも３種類以上でも良い。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、ハンドオーバーの際のデータの連続性を十分に保証可能な列車と地上ネットワークの無線接続システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明に係る列車と地上ネットワークの無線接続システムの実施例について図面に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る無線接続システムの概念ブロック図であり、図２は、本実施例に係る無線接続システムの移動装置１２の概念ブロック図であり、図３は、本実施例に係る無線接続システムのイーサネットスイッチ２０の概念ブロック図である。本実施例に係る無線接続システムは、列車１０に搭載された移動装置１２と、列車１０の線路１４に沿って設置された二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・と、二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・と広域ネットワーク１８間のデータ転送の制御を実行するイーサネットスイッチ２０と、を備えている。
【００２５】
二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・は、いずれも使用する周波数が、隣接するアクセスポイントと異なるように構成されている。本実施例においては、二種類の周波数を一つおきに使用しており、これら二種類の周波数は、電波が互いに干渉しない程度にチャネル間隔を離して使用される。また、二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・は、それぞれの移動装置１２との無線リンク確立可能領域（移動装置１２との無線リンクの確立が可能な程度に電波が届く領域）Ｘ、Ｙ・・・が隣接する両隣のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・とのみ重なるように間隔をおいて設置されており、その重なりは、先に確立した無線リンクが切断される前に、イーサネットスイッチ２０のＭＡＣ学習テーブル４８における移動装置１２のＭＡＣアドレスに対応付けされたデータポート４４Ａ、４４Ｂ・・・が更新される程度必要である。さらに、二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・は、進行する列車１０に向かって電波を放射可能で、かつ進行する列車１０からアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂに向かって放射される電波を受信可能なアンテナ２２Ａ、２２Ｂを備えている。
【００２６】
移動装置１２は、図２に示すように、二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・と無線リンクの確立が可能な一対の無線装置２４Ａ、２４Ｂと、列車１０内のクライアント端末２６とアクセス可能なゲートウェイルータ２８と、ゲートウェイルータ２８へのパケットの転送及びゲートウェイルータ２８からパケットの転送を行なうとともに、無線装置２４Ａ、２４Ｂを制御する無線リンク制御装置３０と、を備えている。
【００２７】
一対の無線装置２４Ａ、２４Ｂそれぞれは、二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・が使用する二種類の周波数のいずれかと同一の周波数を用いるように構成されており、本実施例に係る無線接続システムにおいては、無線装置２４Ａは、アクセスポイント１６Ａと同一の周波数の電波を用いており、無線装置２４Ｂは、アクセスポイント１６Ｂと同一の周波数の電波を用いている。したがって、無線装置２４Ａは、アクセスポイント１６Ａと一つおきに設置されたアクセスポイント１６Ａ、１６Ｃ・・・と電波を送受信し、無線装置２４Ｂは、アクセスポイント１６Ｂと一つおきに設置されたアクセスポイント１６Ｂ、１６Ｄ・・・と電波を送受信し、それぞれのアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・と無線リンクを確立することができる。各無線装置２４Ａ、２４Ｂは、それぞれのアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・が備えているアンテナ２２Ａ、２２Ｂ・・・に向かって電波を放射可能で、かつアンテナ２２Ａ、２２Ｂから無線装置２４Ａ、２４Ｂに向かって放射される電波を受信可能なアンテナ３２Ａ、３２Ｂと、各アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・との無線リンクを制御する無線リンク機能部３４Ａ、３４Ｂと、無線リンク機能部３４Ａ、３４Ｂによって制御されている無線リンクの状態を無線リンク制御装置３０に知らせる信号を送信する無線リンク状態通知部３６Ａ、３６Ｂと、を備えている。無線装置２４Ａ、２４Ｂは、アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・のいずれかと無線リンクを確立していない場合、電波を放射することによって、無線リンクが確立可能なアクセスポイントを検索するように構成されている。なお、本実施例においては、無線装置２４Ａ、２４Ｂとアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・の無線リンクが確立していない場合、無線装置２４Ａ、２４Ｂから電波を放射することによって、無線リンクの確立が可能なアクセスポイントの検索を行なっているが、このような場合、アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・から電波を放射して、無線リンクの確立が可能な無線装置２４Ａ、２４Ｂの検索を行なっても良い。
【００２８】
無線リンク制御装置３０は、二以上のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・と無線リンクを確立している無線装置２４Ａ、２４Ｂに関する情報をその無線リンクを確立した時刻とともに保持する無線リンク状態管理部３８と、無線リンク状態が確立している無線装置２４Ａ、２４Ｂの新しい情報が無線リンク状態管理部３８に保持されると、予め設定した広域ネットワーク１８の特定のＩＰアドレス宛に対して、ゲートウェイルータ２８経由でｐｉｎｇを送信するｐｉｎｇ発信制御部４０と、パケットの転送処理を行なうパケット転送処理部４２と、を備えている。パケット転送処理部４２は、ゲートウェイルータ２８からパケットを受信すると、無線リンク状態管理部３８に保持された無線リンクが確立された無線装置２４Ａ、２４Ｂのうち、無線リンクが確立した時刻が新しい無線装置２４Ａ、２４Ｂにそのパケットを転送するとともに、無線装置２４Ａ、２４Ｂから受信したパケットをゲートウェイ２８に転送するように構成されている。
【００２９】
ゲートウェイルータ２８は、有線又は無線によって、列車１０内のクライアント端末２６と有線ＬＡＮ又は無線ＬＡＮを形成し、クライアント端末２６から転送されたパケットを無線リンク制御装置３０、無線装置２４Ａ、２４Ｂ及びアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・を介してイーサネットスイッチ２０に転送するように構成されている。このゲートウェイルータ２８には、固有のＭＡＣアドレスが製造業者によって割り当てられている。また、ゲートウェイルータ２８は、ｐｉｎｇ発信制御部４０から発信されたｐｉｎｇをイーサネットスイッチ２０経由で、予め設定した広域ネットワーク１８の特定のＩＰアドレスに向かって発信するように構成されている。
【００３０】
イーサネットスイッチ２０は、各アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・が接続されたデータポート４４Ａ、４４Ｂ・・・と、広域ネットワーク１８に接続されたデータポート４６と、転送処理データのＭＡＣアドレスとデータポートを対応付けたＭＡＣ学習テーブル４８と、ＭＡＣ学習テーブル４８の更新処理を実行する更新制御部５０と、ＭＡＣ学習テーブル４８を参照してパケットの転送処理を行なう転送処理部５２と、を備えている。更新制御部５０は、アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・が接続されたデータポート４４Ａ、４４Ｂ・・・のいずれかに移動装置１２のゲートウェイルータ２８を経由し発信されたｐｉｎｇが入力されると、移動装置１２のＭＡＣアドレスに対応するデータポートをｐｉｎｇが入力されたものに変更するようにＭＡＣ学習テーブル４８の更新を実行するよう構成されている。また、データポート４４Ａ、４４Ｂ・・・それぞれは、アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・それぞれに接続されている。なお、本実施例を説明するためにイーサネットスイッチ２０の構成を記述しているが、本発明のためには市販されているイーサネットスイッチを利用することが十分可能であり、特別な機能を具備する必要はない。
【００３１】
次に、本実施例に係る無線接続システムの動作について図４から８に示すフロー図に基づいて説明する。図４に示すように列車１０は、線路１４上を高速で移動しており、現在移動装置１２の無線装置２４Ａとアクセスポイント１６Ａとの無線リンクが確立している。この際、イーサネットスイッチ２０のＭＡＣ学習テーブル４８において、移動装置１２のゲートウェイルータ２８のＭＡＣアドレスは、アクセスポイント１６Ａが接続されたデータポート４４Ａに対応付けされている。したがって、広域ネットワーク１８からデータポート４６を介してイーサネットスイッチ２０に転送されたゲートウェイルータ２８を宛先アドレスとするパケットは、転送制御部５２によってデータポート４４Ａからアクセスポイント１６Ａ及び無線装置２４Ａを介してゲートウェイルータ２８に転送される。一方、移動装置１２において、アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・と無線リンクを確立している無線装置２４Ａ、２４Ｂは、無線装置２４Ａだけであるので、無線リンク状態管理部３８には、無線装置２４Ａに関する情報のみが保持されている。したがって、ゲートウェイルータ２８から広域ネットワーク１８宛に発信されたパケットは、パケット転送処理部４２によって無線装置２４Ａからアクセスポイント１６Ａ及びデータポート４４Ａを介してイーサネットスイッチ２０に転送され、さらに転送制御部５２によってデータポート４６を介して広域ネットワーク１８に転送される。また、この状態において、移動装置１２の無線装置２４Ｂは、電波を放射することによって、アクセス可能なアクセスポイントを検索している（Ｓ１００）。
【００３２】
次に、列車１０が走行し、無線装置２４Ｂがアクセスポイント１６Ｂの無線リンク確立可能領域Ｙに入ると、図５に示すように無線装置２４Ｂとアクセスポイント１６Ｂは、無線リンクを確立する（Ｓ１０２）。無線リンクが確立すると、無線装置２４Ｂの無線リンク状態通知部３６Ｂは、無線装置２４Ｂがアクセスポイント１６Ｂと無線リンクを確立したことを知らせる信号を無線リンク制御装置３０に送信する（Ｓ１０４）。無線リンク制御装置３０がその信号を受信すると、無線リンク状態管理部３８は、無線装置２４Ｂに関する情報をその無線リンクが確立した時刻とともに保持する（Ｓ１０６）。無線リンク状態管理部３８が無線装置２４Ｂの情報を保持すると、ｐｉｎｇ発信制御部４０は、ゲートウェイルータ２８、イーサネットスイッチ２０を順に経由したのち、予め設定した広域ネットワーク１８の特定のＩＰアドレスへ到達するｐｉｎｇを発信する（Ｓ１０８）。この際、無線リンク状態管理部３８に保持された無線装置２４Ａ、２４Ｂの情報のうち、無線リンクが確立した時刻が最も新しいのは、無線装置２４Ｂであるので、パケット転送処理部４２は、無線リンク状態管理部３８を参照することにより、ゲートウェイルータ２８から転送されるパケットを無線装置２４Ｂ経由でイーサネットスイッチ２０に転送する（Ｓ１１０）。したがって、図６に示すようにゲートウェイルータ２８を経由して発信されたｐｉｎｇは、無線装置２４Ｂ、アクセスポイント１６Ｂ及びそれが接続されたデータポート４４Ｂを介してイーサネットスイッチ２０に転送される（Ｓ１１２）。
【００３３】
ｐｉｎｇがデータポート４４Ｂからイーサネットスイッチ２０に到着すると、更新制御部５０は、ＭＡＣ学習テーブル４８のゲートウェイルータ２８のＭＡＣアドレスの対応付けられたデータポートをデータポート４４Ａから４４Ｂに更新する処理を行なう（Ｓ１１４）。これにより、広域ネットワーク１８からデータポート４６を介してイーサネットスイッチ２０に転送されたゲートウェイルータ２８を宛先アドレスとするパケットは、図７に示すように転送制御部５２によってデータポート４４Ｂからアクセスポイント１６Ｂ及び無線装置２４Ｂを介してゲートウェイルータ２８に転送される。次に、無線装置２４Ａがアクセスポイント１６Ａの無線リンク確立可能領域Ｘから外れると、無線装置２４Ａとアクセスポイント１６Ａの無線リンクは、切断され、無線装置２４Ａは、図８に示すように電波を放射することによって、アクセス可能なアクセスポイントの検索を行なう（Ｓ１１６）。そして、ステップ１０２〜ステップ１１４と同様の動作を無線装置２４Ａにおいて行ない、さらに列車１０の走行中にこれらを繰り返し行なうことにより、ハンドオーバーの際のデータの連続性を十分に確保できる。すなわち、本実施例に係る無線接続システムにおいて、各アクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・は、それぞれの移動装置１２との無線リンク確立可能領域Ｘ、Ｙ・・・が隣接する両隣のアクセスポイント１６Ａ、１６Ｂ・・・とのみ重なるように間隔をおいて設置されているので、一方の無線装置の無線リンクが切断される前に、他方の無線装置が新しい無線リンクを確立することができ、ハンドオーバーの際のデータ通信の連続性を十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る無線接続システムの実施例の概念ブロック図である。
【図２】本実施例に係る無線接続システムの移動装置の概念ブロック図である。
【図３】本実施例に係る無線接続システムのイーサネットスイッチの概念ブロック図である。
【図４】本実施例に係る無線接続システムの動作を示すフロー図である。
【図５】本実施例に係る無線接続システムの動作を示すフロー図である。
【図６】本実施例に係る無線接続システムの動作を示すフロー図である。
【図７】本実施例に係る無線接続システムの動作を示すフロー図である。
【図８】本実施例に係る無線接続システムの動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 列車
１２ 移動装置
１４ 線路
１６Ａ、１６Ｂ・・・ アクセスポイント
１８ 広域ネットワーク
２０ イーサネットスイッチ
２４Ａ、２４Ｂ 無線装置
２８ ゲートウェイルータ
３０ 無線リンク制御装置
３８ 無線リンク状態管理部
４０ ｐｉｎｇ発信制御部
４２ パケット転送処理部
４４Ａ、４４Ｂ・・・ データポート
４８ ＭＡＣ学習テーブル
５０ 更新制御部
５２ 転送制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車に搭載された移動装置、前記列車の線路に沿って設置された二以上のアクセスポイント、及び該二以上のアクセスポイントと地上ネットワーク間のデータ転送の制御を実行するデータ転送制御装置を備えた列車と地上ネットワークの無線接続システムであって、
前記二以上のアクセスポイントは、いずれも使用する周波数が、隣接するアクセスポイントと異なるように構成されるとともに、前記移動装置との無線リンク確立可能領域が隣接する両隣のアクセスポイントの無線リンク確立可能領域とのみ重なるように設置され、
前記移動装置は、前記二以上のアクセスポイントが使用する周波数の種類数と同数設けられるとともに、それぞれが対応するアクセスポイントと無線リンクを確立可能な二以上の無線装置と、前記二以上の無線装置のうち、前記アクセスポイントのいずれかと無線リンクが確立されている無線装置に関する情報をその無線リンクが確立された時刻とともに保持する無線リンク状態管理部と、前記無線リンク状態管理部に保持された無線装置に関する情報のうち、無線リンクが確立された時刻が最新の無線装置を用いて、前記データ転送制御装置へのデータの転送を実行するデータ転送処理部と、前記無線リンク状態管理部に新しい無線装置に関する情報が保持されると、前記データ転送制御装置に無線装置の変更を伝える変更信号を発信して、前記データ転送処理部によって転送させる変更信号発信部と、を備えており、
前記データ転送制御装置は、前記各アクセスポイント及び地上ネットワークそれぞれに接続された二以上のデータポートと、転送処理データのＭＡＣアドレスとデータポートを対応付けたＭＡＣ学習テーブルと、該ＭＡＣ学習テーブルの更新処理を実行する更新制御部と、を備え、前記更新制御部は、前記二以上のデータポートのいずれかに前記変更信号発信部によって発信された変更信号が着信すると、前記移動装置のＭＡＣアドレスに対応するデータポートを変更信号が着信されたデータポートに変更するように前記ＭＡＣ学習テーブルの更新を実行することを特徴とする列車と地上ネットワークの無線接続システム。
【請求項２】
前記移動装置の各無線装置は、前記二以上のアクセスポイントのうち、対応するアクセスポイントの無線リンク確立可能領域に入ると、そのアクセスポイントと無線リンクを確立するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の列車と地上ネットワークの無線接続システム。
【請求項３】
前記各アクセスポイントは、前記移動装置と前記アクセスポイントの新しい無線リンクが確立してから前記更新制御部による前記ＭＡＣ学習テーブルの更新処理が実行されるまでの間、その新しい無線リンクの確立の他に、少なくとも１以上の前記移動装置と前記アクセスポイントの無線リンクの確立が存在するように、隣接するアクセスポイントとの無線リンク確立可能領域を重ならせて設置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の列車と地上ネットワークの無線接続システム。
【請求項４】
前記二以上のアクセスポイントが使用する周波数は、いずれも隣接するアクセスポイントと電波が干渉しない程度に異なることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の列車と地上ネットワークの無線接続システム。
【請求項１】
列車に搭載された移動装置、前記列車の線路に沿って設置された二以上のアクセスポイント、及び該二以上のアクセスポイントと地上ネットワーク間のデータ転送の制御を実行するデータ転送制御装置を備えた列車と地上ネットワークの無線接続システムであって、
前記二以上のアクセスポイントは、いずれも使用する周波数が、隣接するアクセスポイントと異なるように構成されるとともに、前記移動装置との無線リンク確立可能領域が隣接する両隣のアクセスポイントの無線リンク確立可能領域とのみ重なるように設置され、
前記移動装置は、前記二以上のアクセスポイントが使用する周波数の種類数と同数設けられるとともに、それぞれが対応するアクセスポイントと無線リンクを確立可能な二以上の無線装置と、前記二以上の無線装置のうち、前記アクセスポイントのいずれかと無線リンクが確立されている無線装置に関する情報をその無線リンクが確立された時刻とともに保持する無線リンク状態管理部と、前記無線リンク状態管理部に保持された無線装置に関する情報のうち、無線リンクが確立された時刻が最新の無線装置を用いて、前記データ転送制御装置へのデータの転送を実行するデータ転送処理部と、前記無線リンク状態管理部に新しい無線装置に関する情報が保持されると、前記データ転送制御装置に無線装置の変更を伝える変更信号を発信して、前記データ転送処理部によって転送させる変更信号発信部と、を備えており、
前記データ転送制御装置は、前記各アクセスポイント及び地上ネットワークそれぞれに接続された二以上のデータポートと、転送処理データのＭＡＣアドレスとデータポートを対応付けたＭＡＣ学習テーブルと、該ＭＡＣ学習テーブルの更新処理を実行する更新制御部と、を備え、前記更新制御部は、前記二以上のデータポートのいずれかに前記変更信号発信部によって発信された変更信号が着信すると、前記移動装置のＭＡＣアドレスに対応するデータポートを変更信号が着信されたデータポートに変更するように前記ＭＡＣ学習テーブルの更新を実行することを特徴とする列車と地上ネットワークの無線接続システム。
【請求項２】
前記移動装置の各無線装置は、前記二以上のアクセスポイントのうち、対応するアクセスポイントの無線リンク確立可能領域に入ると、そのアクセスポイントと無線リンクを確立するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の列車と地上ネットワークの無線接続システム。
【請求項３】
前記各アクセスポイントは、前記移動装置と前記アクセスポイントの新しい無線リンクが確立してから前記更新制御部による前記ＭＡＣ学習テーブルの更新処理が実行されるまでの間、その新しい無線リンクの確立の他に、少なくとも１以上の前記移動装置と前記アクセスポイントの無線リンクの確立が存在するように、隣接するアクセスポイントとの無線リンク確立可能領域を重ならせて設置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の列車と地上ネットワークの無線接続システム。
【請求項４】
前記二以上のアクセスポイントが使用する周波数は、いずれも隣接するアクセスポイントと電波が干渉しない程度に異なることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の列車と地上ネットワークの無線接続システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１９７３４５（Ｐ２００６−１９７３４５Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７７３４（Ｐ２００５−７７３４）
【出願日】平成１７年１月１４日（２００５．１．１４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．イーサネット
【出願人】（５０２３０６６６０）日本テレコム株式会社 (63)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１４日（２００５．１．１４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．イーサネット
【出願人】（５０２３０６６６０）日本テレコム株式会社 (63)
【Ｆターム（参考）】
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