無線中継システム及び無線中継機
【課題】無線品質の確保と無線容量の増加を同時に実現する。
【解決手段】無線通信エリアを提供する基地局と、前記基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継機と、を備える無線中継システムであって、前記無線中継機は、前記基地局と接続する無線端末部と、他の前記無線中継機及び前記無線端末と接続する複数の基地局部と、前記無線端末部及び前記基地局部の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記基地局から送信される電波の無線環境を取得し、前記取得した無線環境によって、前記無線端末部を介して前記基地局と接続をするか、前記無線端末部の動作を停止し、前記基地局部を介して他の前記無線中継機と接続するか、を判定する。
【解決手段】無線通信エリアを提供する基地局と、前記基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継機と、を備える無線中継システムであって、前記無線中継機は、前記基地局と接続する無線端末部と、他の前記無線中継機及び前記無線端末と接続する複数の基地局部と、前記無線端末部及び前記基地局部の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記基地局から送信される電波の無線環境を取得し、前記取得した無線環境によって、前記無線端末部を介して前記基地局と接続をするか、前記無線端末部の動作を停止し、前記基地局部を介して他の前記無線中継機と接続するか、を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に搭載される無線中継機に関し、特に、列車の各車両に搭載される無線中継機と基地局との間の通信路を選択する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
列車に搭載される無線中継システムでは、安定した無線サービスの継続が求められる。現在、スマートフォンに代表される通信端末の普及により、列車内においてもデータ通信を行う機会が増えており、移動する列車内でも安定した通信品質を確保し、無線サービスを提供することが求められている。列車内における無線通信の品質を維持する技術として特許文献１、２に記載された技術がある。
【０００３】
特許文献１に記載された発明では、少なくも二つの無線受信機を列車に搭載し無線品質を維持するためにダイバーシチ受信方式を採用している。例えば、先頭車両と末尾車両に搭載された二つの無線受信機をダイバーシチ受信することによって、一方の受信環境が悪い場合でも、受信信号品質を安定させることができる。
【０００４】
また、特許文献２には、安定した通信品質を確保するために、無線通信端末の通信を中継しているとき、無線通信端末との通信品質を監視して無線通信端末の位置を推定し、無線通信端末の位置に応じて、無線通信端末との無線通信のＱｏＳを切り換え、ハンドオーバ基準を切り換えさせる中継局が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−５６６９７号公報
【特許文献２】特開２００９−２６７７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した従来技術を用いて列車における無線中継システムを提供する場合、ダイバーシチ受信する一つの受信復調信号が選択される必要がある。この場合、選択された受信復調信号の無線品質は高く確保されるが、複数の受信復調信号を用いて無線サービスを提供することができない。また、一つの受信復調信号の品質が高い場合でも、選択された受信復調信号における通信容量の限度を超えることができない。前述した通り、現在データトラフィックは増加傾向にあるため、無線品質の確保と無線容量の増加を同時に実現することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、無線通信エリアを提供する基地局と、前記基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継機と、を備える無線中継システムであって、前記無線中継機は、前記基地局と接続する無線端末部と、他の前記無線中継機及び前記無線端末と接続する複数の基地局部と、前記無線端末部及び前記基地局部の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記基地局から送信される電波の無線環境を取得し、前記取得した無線環境によって、前記無線端末部を介して前記基地局と接続をするか、前記無線端末部の動作を停止し、前記基地局部を介して他の前記無線中継機と接続するか、を判定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の代表的な実施形態によると、無線環境に応じて、安定した無線サービスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の無線中継システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の無線中継機の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態の中継制御部の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態の端末基地局部の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態の無線中継機の起動時の処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態の電界強度の補助メモリ記憶部への格納例を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態の弱電界時の処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態のアドホック通信不可能時の処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態のアドホック通信接続要求待ち時の処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態の子機接続判定処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態において無線中継機同士がアドホック通信にて接続された例を説明する図である。
【図１２】本発明の実施形態において、無線端末部と基地局との間の無線環境が変化した場合の処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態において、子機が電界強度低下通知を受信した場合の処理のフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態において、電界強度が弱電界となった場合に親機によって実行される処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態の無線中継システムの構成例を示す図である。
【００１２】
本実施形態の無線中継システムは、基地局１００及び無線中継機２００を有する。無線中継機２００は、専用の回線１０を介して隣接する無線中継機２００と接続される。なお、無線中継機２００間を接続する回線１０は、他の通信と共用でもよい。また、回線１０は、無線回線が望ましいが、有線回線（例えば、有線ＬＡＮ、ＰＬＣアダプタを用いた電力線通信など）でもよい。
【００１３】
基地局１００は、公衆無線通信（例えば、ＷｉＭＡＸ、３Ｇ、ＬＴＥなど）を提供し、該公衆無線通信によって無線中継機２００と接続される。無線中継機２００は、基地局１００と該公衆無線通信によって接続され、また、携帯端末１と無線通信（例えば、ＷｉＦｉ）によって接続される。
【００１４】
図２は、本発明の実施形態の無線中継機２００の構成例を示すブロック図である。
【００１５】
本実施形態の無線中継機２００は、無線端末部２０１と、複数の端末基地局部２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃと、中継制御部２０４と、補助記憶部２０３と、主記憶部２０２と、アンテナ２０６と、アンテナ２０７とを有する。
【００１６】
無線端末部２０１は、基地局１００と無線通信をする機能を有する。端末基地局部２０５Ａ、２０５Ｂ及び２０５Ｃは、携帯端末１及び他の無線中継機２００の端末基地局部２０５と無線通信をする機能を有する。
【００１７】
中継制御部２０４は、無線端末部２０１及び端末基地局部２０５Ａ、２０５Ｂ及び２０５Ｃの動作の制御など、無線中継機２００を制御する機能を有する。また、中継制御部２０４は、装置の輻輳状態を判定する機能、及び、端末基地局部２０５Ａ等からのデータをルーティングする機能を有する。
【００１８】
補助記憶部２０３は、フラッシュメモリ、磁気ディスクドライブ等の不揮発性の記憶媒体によって構成され、中継制御部２０４等からの指示によって各種データを記憶する。主記憶部２０２は、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリによって構成され、中継制御部２０４が各種データ処理を実行するためのデータを格納する。中継制御部２０４は、主記憶部２０２又は補助記憶部２０３に格納されたプログラムを実行することによって、各種データ処理を行う。
【００１９】
アンテナ２０６は、端末基地局部２０５Ａ等に接続され、端末基地局部２０５Ａ等により送受信される電波を送受信する。アンテナ２０７は、無線端末部２０１に接続され、無線端末部２０１により送受信される電波を送受信する。
【００２０】
無線端末部２０１は、電源供給後、自律的に起動し、基地局１００から送信される無線信号を検出し、基地局１００と自動的に接続する機能を有する。端末基地局部２０５Ａ、２０５Ｂ及び２０５Ｃは、中継制御部２０４からの指示によって、基地局モード又は端末モード（アドホック通信接続モード）のいずれかのモードを選択でき、基地局モード時は携帯端末１と無線接続する機能を有する。
【００２１】
図３は、本発明の実施形態の中継制御部２０４の構成例を示すブロック図である。
【００２２】
本実施形態の中継制御部２０４は、主に、ネットワークプロセッサ１２０１によって構成される。
【００２３】
ネットワークプロセッサ１２０１は、Ｉ／Ｏポート１２０２及びメモリポート１２０３を有し、Ｉ／Ｏポート１２０２を介して端末基地局部２０５Ａ〜Ｃ及び無線端末部２０１と接続され、メモリポート１２０３を介して主記憶部２０２及び補助記憶部２０３と接続される。主記憶部２０２は、データ処理を行う際に使用されるデータが格納される。補助記憶部２０３は、中継制御部２０４の動作に必要な各種データを記憶する。
【００２４】
ネットワークプロセッサ１２０１には、水晶発振器１２０４が接続される。水晶発振器１２０４は、ネットワークプロセッサ１２０１が動作するためのクロック信号を供給する。ネットワークプロセッサ１２０１には、電源装置１２０５から電源が供給される。
【００２５】
図４は、本発明の実施形態の端末基地局部２０５Ａの構成例を示すブロック図である。なお、図４では、端末基地局部２０５Ａの構成例を示すが、端末基地局部２０５Ｂ及び２０５Ｃも同じ構成及び機能を有する。
【００２６】
端末基地局部２０５Ａは、ベースバンド部１３０１と、ＤＡＣ／ＡＤＣ１３０２、バンドパスフィルタ１３０３、フロントエンドモジュール（ＦＥＭ）１３０４、及び、コネクタ１３０５を有する。
【００２７】
ベースバンド部１３０１は、ベースバンド信号を処理する。ＤＡＣ／ＡＤＣ１３０２は、ベースバンド信号をデジタル・アナログ変換することによってアナログ信号を生成し、また、アナログ信号をアナログ・デジタル変換することによってベースバンド信号を生成する。バンドパスフィルタ１３０３は、特定の周波数の信号を通過又は阻止する。フロントエンドモジュール１３０４は、アナログ信号を増幅し、分配する等の機能を有する。コネクタ１３０５には、アンテナ２０６が接続される。
【００２８】
ベースバンド部１３０１は、デジタル信号を用いて中継制御部２０４と通信する機能を有し、携帯端末１から受信したアナログ信号から変換されたデジタル信号を中継制御部２０４に出力する。また、ベースバンド部１３０１は、中継制御部２０４から出力されたデータをアナログ信号に変換し、携帯端末１に送信する。
【００２９】
なお、図４に示した端末基地局部２０５Ａは、複数系統の送受信部を有するＭＩＭＯ構成となっているが、一つの送受信部を有するものでもよい。
【００３０】
次に、図５を用いて、無線中継機２００によって実行される処理について説明する。
【００３１】
無線中継機２００は、無線端末部２０１等への給電を開始し、無線端末部２０１は自律的に起動する（ステップ３０１）。
【００３２】
無線端末部２０１は、起動後、基地局１００と無線回線によって接続される（ステップ３０２）。無線端末部２０１は、基地局１００との接続後、接続している無線チャネルの電界強度を周期的に取得し、取得した電界強度の値を中継制御部２０４へ通知する（ステップ３０３）。
【００３３】
中継制御部２０４は、取得した電界強度を補助記憶部２０３に格納し、通知される毎に記憶内容を更新する。中継制御部２０４は、無線端末部２０１から通知された電界強度を所定の閾値と比較して、中・強電界か又は弱電界かを判定する（ステップ３０４）。
【００３４】
判定の結果、無線端末部２０１から通知された電界強度が弱電界である場合、弱電界時の処理（図７）を実行する（ステップ３０７）。一方、電界強度が中・強電界（電荷依拠ドが中程度又は強い状態）である場合、中継制御部２０４は、端末基地局部Ａ、Ｂ（２０５Ａ、２０５Ｂ）を基地局モードで起動し、端末基地局部Ａ、Ｂ（２０５Ａ、２０５Ｂ）の状態を携帯端末１からの通信接続要求待ち状態に遷移させる（ステップ３０５）。
【００３５】
その後、携帯端末１から端末基地局部Ａ、Ｂ（２０５Ａ、２０５Ｂ）に接続要求があった場合、端末基地局部Ａ、Ｂ（２０５Ａ、２０５Ｂ）は、接続用のＩＤを払い出し、携帯端末１と無線回線を接続する。
【００３６】
また、中継制御部２０４は、端末基地局部Ｃ（２０５Ｃ）を端末モードで起動し、端末基地局部Ｃ（２０５Ｃ）の状態をアドホック通信接続要求待ち状態に遷移させる（ステップ３０６）。アドホック通信接続要求待ち状態における処理は、図９を用いて後述する。
【００３７】
ここで、図６を用いて、電界強度の補助記憶部記憶部２０３への格納方法について説明する。
【００３８】
無線端末部２０５から取得した電界強度は、ネットワークプロセッサのＩ／Ｏポート１２０２を経由し、一旦、主記憶部２０２の一時記憶エリア１４０３に格納する。その後、メモリポート１２０３を経由して、補助記憶部２０３へ電界強度を格納する。補助記憶部２０３は、記憶するデータ単位で、記憶エリアが分割されている。本実施形態では、複数あるデータ記憶エリア１４０１の中で、電界強度を記憶するための無線端末部電界強度記憶エリア１４０２を予め定めておき、定められた無線端末部電界強度記憶エリア１４０２に電界強度を格納する。
【００３９】
次に、図７を用いて、弱電界時の動作シーケンスを説明する。
【００４０】
まず、中継制御部２０４は、端末基地局部Ａ（２０５Ａ）を端末モードで起動する（ステップ４０１）。端末基地局部Ａ（２０５Ａ）は、隣接する無線中継機２００が送信しているアドホック通信が可能な無線チャネルを検索し（ステップ４０２）、通信可能なチャネルが存在するかを判定する（ステップ４０３）。
【００４１】
検索の結果、アドホック通信が可能な無線チャネルが存在しない場合、アドホック通信不可時の処理（図８）を実行する（ステップ４１２）。一方、アドホック通信が可能な無線チャネルが存在する場合、アドホック通信可能な無線チャネルを用いてアドホック通信回線を接続する（ステップ４０４）。アドホック通信接続に必要となるＩＤ及びパスワードは、補助記憶部２０３に予め格納されているものを用いる。そして、アドホック通信回線の接続時に、予め補助記憶部２０３に格納されたＩＤ及びパスワードを照合することによって、端末基地局部２０５同士が接続される。
【００４２】
隣接する無線中継機２００との間でアドホック通信回線を確立した後、中継制御部２０４は隣接する無線中継機２００（親機）に対して、子機モードによる接続許可要求を送信する（ステップ４０５）。親機となる無線中継機２００から返信通知を受信すると（ステップ４０６）、中継制御部２０４は、子機モードによる接続が許可されたかを判定する（ステップ４０７）。なお、親機は、当該子機に接続が許可される携帯端末１の数を返信通知に含めてもよい。接続が許可される携帯端末の数を通知し、接続される携帯端末１の数を制限することによって、親機のスループットを確保することができる。
【００４３】
親機となる無線中継機２００から子機接続許可通知を受信した場合、無線端末部２０１を停止する（ステップ４０８）。なお、無線端末部２０１は、基地局１００との無線回線を切断した後に停止する。無線端末部２０１を停止することによって、バックホール側の負荷を軽減することができる。
【００４４】
無線端末部２０１の停止後、中継制御部２０４は、端末基地局部Ｂ（２０５Ｂ）を基地局モードで起動し、携帯端末１からの通信接続要求待ち状態へ遷移させる（ステップ４０９）。その後、中継制御部２０４は、端末基地局部Ｃ（２０５Ｃ）を端末モードで起動し、アドホック通信接続要求待ちへ遷移させる（ステップ４１０）。アドホック通信接続要求待ち状態における処理は、図９を用いて後述する。なお、端末基地局部Ｂに対して、携帯端末１から接続要求があった場合は、接続用のＩＤを払い出し、携帯端末１と無線回線を接続する。
【００４５】
一方、親機となる無線中継機２００から子機接続不許可通知を受信した場合、子機モードによる接続が許可されなかったので、中継制御部２０４は、親機となる別の無線中継機２００を探索するために、通信可能チャネルからアドホック通信接続先の無線チャネルを削除する（ステップ４１１）。その後、端末基地局部Ａ（２０５Ａ）は、再度、アドホック通信可能チャネルを検索する（ステップ４０２、４０３）。
【００４６】
次に、図８を用いて、アドホック通信不可能時の動作シーケンスを説明する。
【００４７】
中継制御部２０４は、端末基地局部Ａ、Ｂ（２０５Ａ、Ｂ）を基地局モードで起動し、その状態を携帯端末１からの通信接続要求待ち状態へ遷移させる（ステップ５０１）。なお、端末基地局部Ａ、Ｂ（２０５Ａ、Ｂ）に対して、携帯端末１から接続要求があった場合、接続用のＩＤを払い出し、携帯端末１と無線回線を接続する。
【００４８】
その後、端末基地局部Ｃ（２０５Ｃ）を端末モードで起動し、その状態をアドホック通信接続要求待ちへ遷移させる（ステップ５０２）。アドホック通信接続要求待ち状態における処理は、図９を用いて後述する。
【００４９】
図８に示すアドホック通信不可時の処理では、弱電界であっても、アドホック通信可能な無線中継機２００がない場合には、無線端末部２０１を介して、無線基地局１００と接続する。このようにすることによって、スループットが悪くても、携帯端末１の通信機会を確保することができる。
【００５０】
次に、図９を用いて、アドホック通信接続要求待ち時に接続依頼を受信した場合の動作シーケンスを説明する。
【００５１】
無線中継機２００は、隣接する無線中継機２００からのアドホック通信接続要求を受信できるように、端末基地局部Ｃ（２０５Ｃ）を端末モードで起動し、その状態をアドホック通信接続要求待ち状態へ遷移させている。アドホック通信接続要求を受信した場合（ステップ６０１）、中継制御部２０４は、自身が子機として動作しているかを判定する（ステップ６０２）。
【００５２】
その結果、自身が子機モードで動作していない場合、子機接続判定シーケンス（図１０参照）に従って、子機接続するかしないかを判定する（ステップ６０８）。
【００５３】
一方、自身が子機モードで動作中である場合、親機である無線中継機２００に子機接続許可要求を送信し（ステップ６０３）、親機からの返信通知を受信する（ステップ６０４）。
【００５４】
その結果、親機からの返信通知が子機接続許可である場合（ステップ６０５でＹｅｓ）、アドホック通信接続要求元の無線中継機２００へ接続許可を通知する（ステップ６０６）。一方、親機からの返信通知が子機接続不許可である場合（ステップ６０５でＮｏ）、アドホック通信接続要求元の無線中継機２００へ接続拒否を通知する（ステップ６０７）。
【００５５】
なお、親機から当該子機に接続が許可される携帯端末１の数が通知されている場合、親機に子機接続許可要求を送信することなく、既に割り当てられている携帯端末１の許可台数の一部を、アドホック通信接続要求元の無線中継機２００に与えてもよい。
【００５６】
次に、図１０を用いて、子機接続判定シーケンスを説明する。
【００５７】
隣接する無線中継機２００とアドホック通信によって接続している場合、当該無線中継機２００からアドホック通信接続要求を受信すると、中継制御部２０４は、無線端末部２０１から電界強度を取得し（ステップ７０１）、取得した電界強度を所定の閾値と比較して、中・強電界か又は弱電界かを判定する（ステップ７０２）。
【００５８】
そして、取得した電界強度が弱電界である場合、アドホック通信接続要求元の無線中継機２００へ接続不許可を通知する（ステップ７０５）。一方、取得した電界強度が中・強電界である場合、中継制御部２０４は、現時点におけるデータ処理量から輻輳状態か否かを判定する（ステップ７０３）。
【００５９】
そして、中継制御部２０４は、輻輳状態ではないと判定した場合、アドホック通信接続要求元の無線中継機２００へ接続許可を通知する（ステップ７０４）。一方、輻輳状態であると判定した場合、アドホック通信接続要求元の無線中継機２００へ接続不許可を通知する（ステップ７０５）。
【００６０】
図１１は、前述のシーケンスによって、無線中継機２００同士がアドホック通信にて接続された例を説明する図である。
【００６１】
無線中継機２００Ａは、強電界下にあるため、無線端末部２０１を介して基地局１００と無線回線を接続している。一方、無線中継機２００Ｂ及び２００Ｃは、無線端末部２０１を介して基地局１００と無線回線を接続していない。これは、弱電界時は、基地局１００と無線回線を接続せず、弱電界時の動作シーケンス（図７）によって、隣接する無線中継機２００Ｂとアドホック通信で接続するためである。このような動作によって、中・強電界で接続された状態の良い無線回線を積極的に使用して、安定した無線サービスを提供することができる。
【００６２】
無線中継機２００Ａに接続された携帯端末１は、無線中継機２００Ａを中継して基地局１００とデータ通信をする。一方、無線中継機２００Ｂに接続された携帯端末１、及び無線中継機２００Ｂに接続された携帯端末１は、無線中継機２００Ｂ及び２００Ｃ内の中継制御部２０４によってルーティングが行われ、無線中継機２００Ａを中継して基地局１００とデータ通信をする。
【００６３】
列車は、その位置が移動するので、時間によって無線環境が変化する。以下、無線環境が変化した場合の動作について説明する。
【００６４】
図１２は、本発明の実施形態において、無線端末部２０１と基地局１００との間の無線環境が変化した場合の処理のフローチャートである。
【００６５】
無線中継機２００は、無線端末部２０１から電界強度を取得し、取得した電界強度を補助記憶部２０３に格納している。中継制御部２０３は、補助記憶部２０３に格納された電界強度を周期的に取得する（ステップ９０１）。取得した電界強度が中・強電界か又は弱電界かを判定する（ステップ９０２）。判定の結果、取得した電界強度が中・強電界である場合、ステップ９０１に戻り、電界強度の周期的な取得を繰り返す。
【００６６】
一方、取得した電界強度が弱電界である場合、無線による安定的なサービスの継続が難しいと判断する。そして、自無線中継機２００に子機が接続されているかを判定する（ステップ９０３）。子機が接続されている場合、図１３に示す処理によって、当該子機に電界強度低下通知を送信する（ステップ９０４）。一方、子機が接続されていない場合、弱電界移行シーケンスを実行する。弱電界移行シーケンスは、図１４を用いて後述する。
【００６７】
図１３は、本発明の実施形態において、子機が電界強度低下通知を受信した場合の処理のフローチャートである。
【００６８】
子機である無線中継機２００は、前述した図１２のステップ９０４において、親機である無線中継機２００から電界強度低下通知を受信し（ステップ１００１）、自無線中継機２００の下位に子機が接続されているかを判定する（ステップ１００２）。
【００６９】
その結果、子機が接続されている場合、当該接続されている子機に電界強度低下通知を送信する（ステップ１００９）。一方、子機が接続されていない場合、自無線中継機２００に搭載されている無線端末部２０１を起動する（ステップ１００３）。無線端末部２０１は、起動後に基地局１００と無線回線を接続する（ステップ１００４）。
【００７０】
無線回線の接続後、中継制御部２０３は、無線端末部２０１から電界強度を取得し（ステップ１００５）、取得した電界強度が中・強電界又は弱電界かを判定する（ステップ１００６）。取得した電界強度が弱電界である場合、親機となる他の無線中継機２００を探すために、図７に示した弱電界時の動作シーケンスに従い、子機接続動作を行う（ステップ１０１０）。
【００７１】
一方、取得した電界強度が中・強電界である場合、親機とのアドホック通信接続を切断し（ステップ１００７）、その後、親機として動作するために、端末基地局部Ａを基地局モードで起動し、その状態を携帯端末１からの通信接続要求待ち状態へ遷移させる（ステップ１００８）。なお、端末基地局部Ａ（２０５Ａ）に対して、携帯端末１から接続要求があった場合、接続用のＩＤを払い出し、携帯端末１と無線回線を接続する。
【００７２】
図１４は、本発明の実施形態において、電界強度が弱電界となった場合に親機によって実行される処理のフローチャートである。
【００７３】
中継制御部２０３は、端末基地局部Ａ（２０５Ａ）に携帯端末１が接続されているかを判定する（ステップ１１０１）。
【００７４】
その結果、携帯端末１が接続されていない場合、図７に示した弱電界時の動作シーケンスに従い、アドホック通信接続が可能な隣接する無線中継機２００を検索する（１００２）。一方、携帯端末１が接続されている場合、再度電界強度を取得し（ステップ１１０２）、取得した電界強度が中・強電界か又は弱電界かを判定する（ステップ１１０４）。
【００７５】
その結果、取得した電界強度が弱電界である場合、弱電界状態が継続しているので、端末基地局部Ａ（２０５Ａ）に接続中の携帯端末１を切断する（ステップ１１０５）。一方、再取得した電界強度が弱電界以外（中・強電界）である場合、端末基地局部Ａ（２０５Ａ）に接続中の携帯端末１への無線回線を切断することなく、図１２に示したシーケンスに従い、電界強度を定期的に取得する（ステップ１１０６）。
【００７６】
以上に説明したように、本発明の実施形態の無線中継機２００は、起動後に、無線端末部２０１を介して基地局１００と無線によって接続する。また、端末基地局部２０５を起動し、周囲の携帯端末１と無線接続をすることによって、携帯端末１と基地局との間の中継サービスを提供する。無線端末部２０１が電界強度を取得し、中継制御部２０４が無線中継機２００の無線環境を把握する。その結果、無線環境が良い場合、無線端末部２０１が基地局１００を接続して無線サービスを提供する。一方、無線環境が悪い場合、隣接する他の無線中継機２００を検索し、検索された他の無線中継機２００へ無線回線を接続し、無線端末部２０１の動作を停止して、当該他の無線中継機２００を経由して無線サービスを提供する。また、無線環境が悪く、接続可能な無線中継機２００が探索できない場合、無線端末部２０１を用いてサービスを提供する。
【００７７】
このため、無線環境に応じて、安定した無線サービスを提供することができる。特に、列車に設置された中継機の無線環境が車両ごとに異なっても、無線環境が良好な無線中継機が親機となり、無線環境が劣悪な無線中継機を子機とすることによって、効率良く、高品質な無線サービスを提供することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１ 携帯端末
１００ 基地局
２００ 無線中継機
２０１ 無線端末部
２０２ 主記憶部
２０３ 補助記憶部
２０４ 中継制御部
２０５Ａ 端末基地局部Ａ
２０５Ｂ 端末基地局部Ｂ
２０５Ｃ 端末基地局部Ｃ
２０６ 端末基地局部用アンテナ
２０７ 無線端末用アンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に搭載される無線中継機に関し、特に、列車の各車両に搭載される無線中継機と基地局との間の通信路を選択する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
列車に搭載される無線中継システムでは、安定した無線サービスの継続が求められる。現在、スマートフォンに代表される通信端末の普及により、列車内においてもデータ通信を行う機会が増えており、移動する列車内でも安定した通信品質を確保し、無線サービスを提供することが求められている。列車内における無線通信の品質を維持する技術として特許文献１、２に記載された技術がある。
【０００３】
特許文献１に記載された発明では、少なくも二つの無線受信機を列車に搭載し無線品質を維持するためにダイバーシチ受信方式を採用している。例えば、先頭車両と末尾車両に搭載された二つの無線受信機をダイバーシチ受信することによって、一方の受信環境が悪い場合でも、受信信号品質を安定させることができる。
【０００４】
また、特許文献２には、安定した通信品質を確保するために、無線通信端末の通信を中継しているとき、無線通信端末との通信品質を監視して無線通信端末の位置を推定し、無線通信端末の位置に応じて、無線通信端末との無線通信のＱｏＳを切り換え、ハンドオーバ基準を切り換えさせる中継局が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−５６６９７号公報
【特許文献２】特開２００９−２６７７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した従来技術を用いて列車における無線中継システムを提供する場合、ダイバーシチ受信する一つの受信復調信号が選択される必要がある。この場合、選択された受信復調信号の無線品質は高く確保されるが、複数の受信復調信号を用いて無線サービスを提供することができない。また、一つの受信復調信号の品質が高い場合でも、選択された受信復調信号における通信容量の限度を超えることができない。前述した通り、現在データトラフィックは増加傾向にあるため、無線品質の確保と無線容量の増加を同時に実現することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、無線通信エリアを提供する基地局と、前記基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継機と、を備える無線中継システムであって、前記無線中継機は、前記基地局と接続する無線端末部と、他の前記無線中継機及び前記無線端末と接続する複数の基地局部と、前記無線端末部及び前記基地局部の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記基地局から送信される電波の無線環境を取得し、前記取得した無線環境によって、前記無線端末部を介して前記基地局と接続をするか、前記無線端末部の動作を停止し、前記基地局部を介して他の前記無線中継機と接続するか、を判定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の代表的な実施形態によると、無線環境に応じて、安定した無線サービスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の無線中継システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の無線中継機の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態の中継制御部の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態の端末基地局部の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態の無線中継機の起動時の処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態の電界強度の補助メモリ記憶部への格納例を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態の弱電界時の処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態のアドホック通信不可能時の処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態のアドホック通信接続要求待ち時の処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態の子機接続判定処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態において無線中継機同士がアドホック通信にて接続された例を説明する図である。
【図１２】本発明の実施形態において、無線端末部と基地局との間の無線環境が変化した場合の処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態において、子機が電界強度低下通知を受信した場合の処理のフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態において、電界強度が弱電界となった場合に親機によって実行される処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態の無線中継システムの構成例を示す図である。
【００１２】
本実施形態の無線中継システムは、基地局１００及び無線中継機２００を有する。無線中継機２００は、専用の回線１０を介して隣接する無線中継機２００と接続される。なお、無線中継機２００間を接続する回線１０は、他の通信と共用でもよい。また、回線１０は、無線回線が望ましいが、有線回線（例えば、有線ＬＡＮ、ＰＬＣアダプタを用いた電力線通信など）でもよい。
【００１３】
基地局１００は、公衆無線通信（例えば、ＷｉＭＡＸ、３Ｇ、ＬＴＥなど）を提供し、該公衆無線通信によって無線中継機２００と接続される。無線中継機２００は、基地局１００と該公衆無線通信によって接続され、また、携帯端末１と無線通信（例えば、ＷｉＦｉ）によって接続される。
【００１４】
図２は、本発明の実施形態の無線中継機２００の構成例を示すブロック図である。
【００１５】
本実施形態の無線中継機２００は、無線端末部２０１と、複数の端末基地局部２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃと、中継制御部２０４と、補助記憶部２０３と、主記憶部２０２と、アンテナ２０６と、アンテナ２０７とを有する。
【００１６】
無線端末部２０１は、基地局１００と無線通信をする機能を有する。端末基地局部２０５Ａ、２０５Ｂ及び２０５Ｃは、携帯端末１及び他の無線中継機２００の端末基地局部２０５と無線通信をする機能を有する。
【００１７】
中継制御部２０４は、無線端末部２０１及び端末基地局部２０５Ａ、２０５Ｂ及び２０５Ｃの動作の制御など、無線中継機２００を制御する機能を有する。また、中継制御部２０４は、装置の輻輳状態を判定する機能、及び、端末基地局部２０５Ａ等からのデータをルーティングする機能を有する。
【００１８】
補助記憶部２０３は、フラッシュメモリ、磁気ディスクドライブ等の不揮発性の記憶媒体によって構成され、中継制御部２０４等からの指示によって各種データを記憶する。主記憶部２０２は、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリによって構成され、中継制御部２０４が各種データ処理を実行するためのデータを格納する。中継制御部２０４は、主記憶部２０２又は補助記憶部２０３に格納されたプログラムを実行することによって、各種データ処理を行う。
【００１９】
アンテナ２０６は、端末基地局部２０５Ａ等に接続され、端末基地局部２０５Ａ等により送受信される電波を送受信する。アンテナ２０７は、無線端末部２０１に接続され、無線端末部２０１により送受信される電波を送受信する。
【００２０】
無線端末部２０１は、電源供給後、自律的に起動し、基地局１００から送信される無線信号を検出し、基地局１００と自動的に接続する機能を有する。端末基地局部２０５Ａ、２０５Ｂ及び２０５Ｃは、中継制御部２０４からの指示によって、基地局モード又は端末モード（アドホック通信接続モード）のいずれかのモードを選択でき、基地局モード時は携帯端末１と無線接続する機能を有する。
【００２１】
図３は、本発明の実施形態の中継制御部２０４の構成例を示すブロック図である。
【００２２】
本実施形態の中継制御部２０４は、主に、ネットワークプロセッサ１２０１によって構成される。
【００２３】
ネットワークプロセッサ１２０１は、Ｉ／Ｏポート１２０２及びメモリポート１２０３を有し、Ｉ／Ｏポート１２０２を介して端末基地局部２０５Ａ〜Ｃ及び無線端末部２０１と接続され、メモリポート１２０３を介して主記憶部２０２及び補助記憶部２０３と接続される。主記憶部２０２は、データ処理を行う際に使用されるデータが格納される。補助記憶部２０３は、中継制御部２０４の動作に必要な各種データを記憶する。
【００２４】
ネットワークプロセッサ１２０１には、水晶発振器１２０４が接続される。水晶発振器１２０４は、ネットワークプロセッサ１２０１が動作するためのクロック信号を供給する。ネットワークプロセッサ１２０１には、電源装置１２０５から電源が供給される。
【００２５】
図４は、本発明の実施形態の端末基地局部２０５Ａの構成例を示すブロック図である。なお、図４では、端末基地局部２０５Ａの構成例を示すが、端末基地局部２０５Ｂ及び２０５Ｃも同じ構成及び機能を有する。
【００２６】
端末基地局部２０５Ａは、ベースバンド部１３０１と、ＤＡＣ／ＡＤＣ１３０２、バンドパスフィルタ１３０３、フロントエンドモジュール（ＦＥＭ）１３０４、及び、コネクタ１３０５を有する。
【００２７】
ベースバンド部１３０１は、ベースバンド信号を処理する。ＤＡＣ／ＡＤＣ１３０２は、ベースバンド信号をデジタル・アナログ変換することによってアナログ信号を生成し、また、アナログ信号をアナログ・デジタル変換することによってベースバンド信号を生成する。バンドパスフィルタ１３０３は、特定の周波数の信号を通過又は阻止する。フロントエンドモジュール１３０４は、アナログ信号を増幅し、分配する等の機能を有する。コネクタ１３０５には、アンテナ２０６が接続される。
【００２８】
ベースバンド部１３０１は、デジタル信号を用いて中継制御部２０４と通信する機能を有し、携帯端末１から受信したアナログ信号から変換されたデジタル信号を中継制御部２０４に出力する。また、ベースバンド部１３０１は、中継制御部２０４から出力されたデータをアナログ信号に変換し、携帯端末１に送信する。
【００２９】
なお、図４に示した端末基地局部２０５Ａは、複数系統の送受信部を有するＭＩＭＯ構成となっているが、一つの送受信部を有するものでもよい。
【００３０】
次に、図５を用いて、無線中継機２００によって実行される処理について説明する。
【００３１】
無線中継機２００は、無線端末部２０１等への給電を開始し、無線端末部２０１は自律的に起動する（ステップ３０１）。
【００３２】
無線端末部２０１は、起動後、基地局１００と無線回線によって接続される（ステップ３０２）。無線端末部２０１は、基地局１００との接続後、接続している無線チャネルの電界強度を周期的に取得し、取得した電界強度の値を中継制御部２０４へ通知する（ステップ３０３）。
【００３３】
中継制御部２０４は、取得した電界強度を補助記憶部２０３に格納し、通知される毎に記憶内容を更新する。中継制御部２０４は、無線端末部２０１から通知された電界強度を所定の閾値と比較して、中・強電界か又は弱電界かを判定する（ステップ３０４）。
【００３４】
判定の結果、無線端末部２０１から通知された電界強度が弱電界である場合、弱電界時の処理（図７）を実行する（ステップ３０７）。一方、電界強度が中・強電界（電荷依拠ドが中程度又は強い状態）である場合、中継制御部２０４は、端末基地局部Ａ、Ｂ（２０５Ａ、２０５Ｂ）を基地局モードで起動し、端末基地局部Ａ、Ｂ（２０５Ａ、２０５Ｂ）の状態を携帯端末１からの通信接続要求待ち状態に遷移させる（ステップ３０５）。
【００３５】
その後、携帯端末１から端末基地局部Ａ、Ｂ（２０５Ａ、２０５Ｂ）に接続要求があった場合、端末基地局部Ａ、Ｂ（２０５Ａ、２０５Ｂ）は、接続用のＩＤを払い出し、携帯端末１と無線回線を接続する。
【００３６】
また、中継制御部２０４は、端末基地局部Ｃ（２０５Ｃ）を端末モードで起動し、端末基地局部Ｃ（２０５Ｃ）の状態をアドホック通信接続要求待ち状態に遷移させる（ステップ３０６）。アドホック通信接続要求待ち状態における処理は、図９を用いて後述する。
【００３７】
ここで、図６を用いて、電界強度の補助記憶部記憶部２０３への格納方法について説明する。
【００３８】
無線端末部２０５から取得した電界強度は、ネットワークプロセッサのＩ／Ｏポート１２０２を経由し、一旦、主記憶部２０２の一時記憶エリア１４０３に格納する。その後、メモリポート１２０３を経由して、補助記憶部２０３へ電界強度を格納する。補助記憶部２０３は、記憶するデータ単位で、記憶エリアが分割されている。本実施形態では、複数あるデータ記憶エリア１４０１の中で、電界強度を記憶するための無線端末部電界強度記憶エリア１４０２を予め定めておき、定められた無線端末部電界強度記憶エリア１４０２に電界強度を格納する。
【００３９】
次に、図７を用いて、弱電界時の動作シーケンスを説明する。
【００４０】
まず、中継制御部２０４は、端末基地局部Ａ（２０５Ａ）を端末モードで起動する（ステップ４０１）。端末基地局部Ａ（２０５Ａ）は、隣接する無線中継機２００が送信しているアドホック通信が可能な無線チャネルを検索し（ステップ４０２）、通信可能なチャネルが存在するかを判定する（ステップ４０３）。
【００４１】
検索の結果、アドホック通信が可能な無線チャネルが存在しない場合、アドホック通信不可時の処理（図８）を実行する（ステップ４１２）。一方、アドホック通信が可能な無線チャネルが存在する場合、アドホック通信可能な無線チャネルを用いてアドホック通信回線を接続する（ステップ４０４）。アドホック通信接続に必要となるＩＤ及びパスワードは、補助記憶部２０３に予め格納されているものを用いる。そして、アドホック通信回線の接続時に、予め補助記憶部２０３に格納されたＩＤ及びパスワードを照合することによって、端末基地局部２０５同士が接続される。
【００４２】
隣接する無線中継機２００との間でアドホック通信回線を確立した後、中継制御部２０４は隣接する無線中継機２００（親機）に対して、子機モードによる接続許可要求を送信する（ステップ４０５）。親機となる無線中継機２００から返信通知を受信すると（ステップ４０６）、中継制御部２０４は、子機モードによる接続が許可されたかを判定する（ステップ４０７）。なお、親機は、当該子機に接続が許可される携帯端末１の数を返信通知に含めてもよい。接続が許可される携帯端末の数を通知し、接続される携帯端末１の数を制限することによって、親機のスループットを確保することができる。
【００４３】
親機となる無線中継機２００から子機接続許可通知を受信した場合、無線端末部２０１を停止する（ステップ４０８）。なお、無線端末部２０１は、基地局１００との無線回線を切断した後に停止する。無線端末部２０１を停止することによって、バックホール側の負荷を軽減することができる。
【００４４】
無線端末部２０１の停止後、中継制御部２０４は、端末基地局部Ｂ（２０５Ｂ）を基地局モードで起動し、携帯端末１からの通信接続要求待ち状態へ遷移させる（ステップ４０９）。その後、中継制御部２０４は、端末基地局部Ｃ（２０５Ｃ）を端末モードで起動し、アドホック通信接続要求待ちへ遷移させる（ステップ４１０）。アドホック通信接続要求待ち状態における処理は、図９を用いて後述する。なお、端末基地局部Ｂに対して、携帯端末１から接続要求があった場合は、接続用のＩＤを払い出し、携帯端末１と無線回線を接続する。
【００４５】
一方、親機となる無線中継機２００から子機接続不許可通知を受信した場合、子機モードによる接続が許可されなかったので、中継制御部２０４は、親機となる別の無線中継機２００を探索するために、通信可能チャネルからアドホック通信接続先の無線チャネルを削除する（ステップ４１１）。その後、端末基地局部Ａ（２０５Ａ）は、再度、アドホック通信可能チャネルを検索する（ステップ４０２、４０３）。
【００４６】
次に、図８を用いて、アドホック通信不可能時の動作シーケンスを説明する。
【００４７】
中継制御部２０４は、端末基地局部Ａ、Ｂ（２０５Ａ、Ｂ）を基地局モードで起動し、その状態を携帯端末１からの通信接続要求待ち状態へ遷移させる（ステップ５０１）。なお、端末基地局部Ａ、Ｂ（２０５Ａ、Ｂ）に対して、携帯端末１から接続要求があった場合、接続用のＩＤを払い出し、携帯端末１と無線回線を接続する。
【００４８】
その後、端末基地局部Ｃ（２０５Ｃ）を端末モードで起動し、その状態をアドホック通信接続要求待ちへ遷移させる（ステップ５０２）。アドホック通信接続要求待ち状態における処理は、図９を用いて後述する。
【００４９】
図８に示すアドホック通信不可時の処理では、弱電界であっても、アドホック通信可能な無線中継機２００がない場合には、無線端末部２０１を介して、無線基地局１００と接続する。このようにすることによって、スループットが悪くても、携帯端末１の通信機会を確保することができる。
【００５０】
次に、図９を用いて、アドホック通信接続要求待ち時に接続依頼を受信した場合の動作シーケンスを説明する。
【００５１】
無線中継機２００は、隣接する無線中継機２００からのアドホック通信接続要求を受信できるように、端末基地局部Ｃ（２０５Ｃ）を端末モードで起動し、その状態をアドホック通信接続要求待ち状態へ遷移させている。アドホック通信接続要求を受信した場合（ステップ６０１）、中継制御部２０４は、自身が子機として動作しているかを判定する（ステップ６０２）。
【００５２】
その結果、自身が子機モードで動作していない場合、子機接続判定シーケンス（図１０参照）に従って、子機接続するかしないかを判定する（ステップ６０８）。
【００５３】
一方、自身が子機モードで動作中である場合、親機である無線中継機２００に子機接続許可要求を送信し（ステップ６０３）、親機からの返信通知を受信する（ステップ６０４）。
【００５４】
その結果、親機からの返信通知が子機接続許可である場合（ステップ６０５でＹｅｓ）、アドホック通信接続要求元の無線中継機２００へ接続許可を通知する（ステップ６０６）。一方、親機からの返信通知が子機接続不許可である場合（ステップ６０５でＮｏ）、アドホック通信接続要求元の無線中継機２００へ接続拒否を通知する（ステップ６０７）。
【００５５】
なお、親機から当該子機に接続が許可される携帯端末１の数が通知されている場合、親機に子機接続許可要求を送信することなく、既に割り当てられている携帯端末１の許可台数の一部を、アドホック通信接続要求元の無線中継機２００に与えてもよい。
【００５６】
次に、図１０を用いて、子機接続判定シーケンスを説明する。
【００５７】
隣接する無線中継機２００とアドホック通信によって接続している場合、当該無線中継機２００からアドホック通信接続要求を受信すると、中継制御部２０４は、無線端末部２０１から電界強度を取得し（ステップ７０１）、取得した電界強度を所定の閾値と比較して、中・強電界か又は弱電界かを判定する（ステップ７０２）。
【００５８】
そして、取得した電界強度が弱電界である場合、アドホック通信接続要求元の無線中継機２００へ接続不許可を通知する（ステップ７０５）。一方、取得した電界強度が中・強電界である場合、中継制御部２０４は、現時点におけるデータ処理量から輻輳状態か否かを判定する（ステップ７０３）。
【００５９】
そして、中継制御部２０４は、輻輳状態ではないと判定した場合、アドホック通信接続要求元の無線中継機２００へ接続許可を通知する（ステップ７０４）。一方、輻輳状態であると判定した場合、アドホック通信接続要求元の無線中継機２００へ接続不許可を通知する（ステップ７０５）。
【００６０】
図１１は、前述のシーケンスによって、無線中継機２００同士がアドホック通信にて接続された例を説明する図である。
【００６１】
無線中継機２００Ａは、強電界下にあるため、無線端末部２０１を介して基地局１００と無線回線を接続している。一方、無線中継機２００Ｂ及び２００Ｃは、無線端末部２０１を介して基地局１００と無線回線を接続していない。これは、弱電界時は、基地局１００と無線回線を接続せず、弱電界時の動作シーケンス（図７）によって、隣接する無線中継機２００Ｂとアドホック通信で接続するためである。このような動作によって、中・強電界で接続された状態の良い無線回線を積極的に使用して、安定した無線サービスを提供することができる。
【００６２】
無線中継機２００Ａに接続された携帯端末１は、無線中継機２００Ａを中継して基地局１００とデータ通信をする。一方、無線中継機２００Ｂに接続された携帯端末１、及び無線中継機２００Ｂに接続された携帯端末１は、無線中継機２００Ｂ及び２００Ｃ内の中継制御部２０４によってルーティングが行われ、無線中継機２００Ａを中継して基地局１００とデータ通信をする。
【００６３】
列車は、その位置が移動するので、時間によって無線環境が変化する。以下、無線環境が変化した場合の動作について説明する。
【００６４】
図１２は、本発明の実施形態において、無線端末部２０１と基地局１００との間の無線環境が変化した場合の処理のフローチャートである。
【００６５】
無線中継機２００は、無線端末部２０１から電界強度を取得し、取得した電界強度を補助記憶部２０３に格納している。中継制御部２０３は、補助記憶部２０３に格納された電界強度を周期的に取得する（ステップ９０１）。取得した電界強度が中・強電界か又は弱電界かを判定する（ステップ９０２）。判定の結果、取得した電界強度が中・強電界である場合、ステップ９０１に戻り、電界強度の周期的な取得を繰り返す。
【００６６】
一方、取得した電界強度が弱電界である場合、無線による安定的なサービスの継続が難しいと判断する。そして、自無線中継機２００に子機が接続されているかを判定する（ステップ９０３）。子機が接続されている場合、図１３に示す処理によって、当該子機に電界強度低下通知を送信する（ステップ９０４）。一方、子機が接続されていない場合、弱電界移行シーケンスを実行する。弱電界移行シーケンスは、図１４を用いて後述する。
【００６７】
図１３は、本発明の実施形態において、子機が電界強度低下通知を受信した場合の処理のフローチャートである。
【００６８】
子機である無線中継機２００は、前述した図１２のステップ９０４において、親機である無線中継機２００から電界強度低下通知を受信し（ステップ１００１）、自無線中継機２００の下位に子機が接続されているかを判定する（ステップ１００２）。
【００６９】
その結果、子機が接続されている場合、当該接続されている子機に電界強度低下通知を送信する（ステップ１００９）。一方、子機が接続されていない場合、自無線中継機２００に搭載されている無線端末部２０１を起動する（ステップ１００３）。無線端末部２０１は、起動後に基地局１００と無線回線を接続する（ステップ１００４）。
【００７０】
無線回線の接続後、中継制御部２０３は、無線端末部２０１から電界強度を取得し（ステップ１００５）、取得した電界強度が中・強電界又は弱電界かを判定する（ステップ１００６）。取得した電界強度が弱電界である場合、親機となる他の無線中継機２００を探すために、図７に示した弱電界時の動作シーケンスに従い、子機接続動作を行う（ステップ１０１０）。
【００７１】
一方、取得した電界強度が中・強電界である場合、親機とのアドホック通信接続を切断し（ステップ１００７）、その後、親機として動作するために、端末基地局部Ａを基地局モードで起動し、その状態を携帯端末１からの通信接続要求待ち状態へ遷移させる（ステップ１００８）。なお、端末基地局部Ａ（２０５Ａ）に対して、携帯端末１から接続要求があった場合、接続用のＩＤを払い出し、携帯端末１と無線回線を接続する。
【００７２】
図１４は、本発明の実施形態において、電界強度が弱電界となった場合に親機によって実行される処理のフローチャートである。
【００７３】
中継制御部２０３は、端末基地局部Ａ（２０５Ａ）に携帯端末１が接続されているかを判定する（ステップ１１０１）。
【００７４】
その結果、携帯端末１が接続されていない場合、図７に示した弱電界時の動作シーケンスに従い、アドホック通信接続が可能な隣接する無線中継機２００を検索する（１００２）。一方、携帯端末１が接続されている場合、再度電界強度を取得し（ステップ１１０２）、取得した電界強度が中・強電界か又は弱電界かを判定する（ステップ１１０４）。
【００７５】
その結果、取得した電界強度が弱電界である場合、弱電界状態が継続しているので、端末基地局部Ａ（２０５Ａ）に接続中の携帯端末１を切断する（ステップ１１０５）。一方、再取得した電界強度が弱電界以外（中・強電界）である場合、端末基地局部Ａ（２０５Ａ）に接続中の携帯端末１への無線回線を切断することなく、図１２に示したシーケンスに従い、電界強度を定期的に取得する（ステップ１１０６）。
【００７６】
以上に説明したように、本発明の実施形態の無線中継機２００は、起動後に、無線端末部２０１を介して基地局１００と無線によって接続する。また、端末基地局部２０５を起動し、周囲の携帯端末１と無線接続をすることによって、携帯端末１と基地局との間の中継サービスを提供する。無線端末部２０１が電界強度を取得し、中継制御部２０４が無線中継機２００の無線環境を把握する。その結果、無線環境が良い場合、無線端末部２０１が基地局１００を接続して無線サービスを提供する。一方、無線環境が悪い場合、隣接する他の無線中継機２００を検索し、検索された他の無線中継機２００へ無線回線を接続し、無線端末部２０１の動作を停止して、当該他の無線中継機２００を経由して無線サービスを提供する。また、無線環境が悪く、接続可能な無線中継機２００が探索できない場合、無線端末部２０１を用いてサービスを提供する。
【００７７】
このため、無線環境に応じて、安定した無線サービスを提供することができる。特に、列車に設置された中継機の無線環境が車両ごとに異なっても、無線環境が良好な無線中継機が親機となり、無線環境が劣悪な無線中継機を子機とすることによって、効率良く、高品質な無線サービスを提供することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１ 携帯端末
１００ 基地局
２００ 無線中継機
２０１ 無線端末部
２０２ 主記憶部
２０３ 補助記憶部
２０４ 中継制御部
２０５Ａ 端末基地局部Ａ
２０５Ｂ 端末基地局部Ｂ
２０５Ｃ 端末基地局部Ｃ
２０６ 端末基地局部用アンテナ
２０７ 無線端末用アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信エリアを提供する基地局と、前記基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継機と、を備える無線中継システムであって、
前記無線中継機は、
前記基地局と接続する無線端末部と、
他の前記無線中継機及び前記無線端末と接続する複数の基地局部と、
前記無線端末部及び前記基地局部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記基地局から送信される電波の無線環境を取得し、
前記取得した無線環境によって、前記無線端末部を介して前記基地局と接続をするか、前記無線端末部の動作を停止し、前記基地局部を介して他の前記無線中継機と接続するか、を判定することを特徴とする無線中継システム。
【請求項２】
前記基地局部は、無線ＬＡＮによって前記他の無線中継機及び前記無線端末と接続し、
前記複数の基地局部のうち、少なくとも第１及び第２の基地局部は前記無線端末と接続可能な基地局モードで動作し、第３の基地局部は前記他の無線中継機と接続可能なアドホックモードで動作することを特徴とする請求項１に記載の無線中継システム。
【請求項３】
前記基地局部は、無線ＬＡＮによって前記他の無線中継機及び前記無線端末と接続し、
前記複数の基地局部のうち、第１の基地局部は前記他の無線中継機を親機として接続可能な端末モードで動作し、少なくとも第２の基地局部は前記無線端末と接続可能な基地局モードで動作し、第３の基地局部は前記他の無線中継機と接続可能なアドホックモードで動作することを特徴とする請求項１に記載の無線中継システム。
【請求項４】
前記無線中継機は、前記取得した無線環境が悪い場合、他の無線中継機を検索し、前記基地局部を介して前記検索された無線中継機と接続することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の無線中継システム。
【請求項５】
前記無線中継機は、前記取得した無線環境が悪く、かつ、前記他の無線中継機へ無線接続できない場合、前記無線端末部を介して前記基地局と接続することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の無線中継システム。
【請求項６】
前記の無線中継機は、前記他の無線中継機から接続要求を受信した場合、前記無線中継機が輻輳状態であるかによって、接続許否を判定することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の無線中継システム。
【請求項７】
前記無線中継機は、前記取得した無線環境が悪化した場合、当該無線中継機に子機として接続している無線中継機に、無線環境の悪化を通知することを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の無線中継システム。
【請求項８】
前記無線中継機は、親機として接続されている無線中継機から無線環境の悪化の通知を受信した場合、前記無線端末部を介して前記基地局と接続することを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の無線中継システム。
【請求項９】
前記無線中継機は、前記他の無線中継機との間を有線によって接続することを特徴とする請求項１に記載の無線中継システム。
【請求項１０】
無線通信エリアを提供する基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継機であって、
前記基地局と接続する無線端末部と、
他の前記無線中継機及び前記無線端末と接続する複数の基地局部と、
前記無線端末部及び前記基地局部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記基地局から送信される電波の無線環境を取得し、
前記取得した無線環境によって、前記無線端末部を介して前記基地局と接続をするか、前記無線端末部の動作を停止し、前記基地局部を介して他の前記無線中継機と接続するか、を判定することを特徴とする無線中継機。
【請求項１】
無線通信エリアを提供する基地局と、前記基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継機と、を備える無線中継システムであって、
前記無線中継機は、
前記基地局と接続する無線端末部と、
他の前記無線中継機及び前記無線端末と接続する複数の基地局部と、
前記無線端末部及び前記基地局部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記基地局から送信される電波の無線環境を取得し、
前記取得した無線環境によって、前記無線端末部を介して前記基地局と接続をするか、前記無線端末部の動作を停止し、前記基地局部を介して他の前記無線中継機と接続するか、を判定することを特徴とする無線中継システム。
【請求項２】
前記基地局部は、無線ＬＡＮによって前記他の無線中継機及び前記無線端末と接続し、
前記複数の基地局部のうち、少なくとも第１及び第２の基地局部は前記無線端末と接続可能な基地局モードで動作し、第３の基地局部は前記他の無線中継機と接続可能なアドホックモードで動作することを特徴とする請求項１に記載の無線中継システム。
【請求項３】
前記基地局部は、無線ＬＡＮによって前記他の無線中継機及び前記無線端末と接続し、
前記複数の基地局部のうち、第１の基地局部は前記他の無線中継機を親機として接続可能な端末モードで動作し、少なくとも第２の基地局部は前記無線端末と接続可能な基地局モードで動作し、第３の基地局部は前記他の無線中継機と接続可能なアドホックモードで動作することを特徴とする請求項１に記載の無線中継システム。
【請求項４】
前記無線中継機は、前記取得した無線環境が悪い場合、他の無線中継機を検索し、前記基地局部を介して前記検索された無線中継機と接続することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の無線中継システム。
【請求項５】
前記無線中継機は、前記取得した無線環境が悪く、かつ、前記他の無線中継機へ無線接続できない場合、前記無線端末部を介して前記基地局と接続することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の無線中継システム。
【請求項６】
前記の無線中継機は、前記他の無線中継機から接続要求を受信した場合、前記無線中継機が輻輳状態であるかによって、接続許否を判定することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の無線中継システム。
【請求項７】
前記無線中継機は、前記取得した無線環境が悪化した場合、当該無線中継機に子機として接続している無線中継機に、無線環境の悪化を通知することを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の無線中継システム。
【請求項８】
前記無線中継機は、親機として接続されている無線中継機から無線環境の悪化の通知を受信した場合、前記無線端末部を介して前記基地局と接続することを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の無線中継システム。
【請求項９】
前記無線中継機は、前記他の無線中継機との間を有線によって接続することを特徴とする請求項１に記載の無線中継システム。
【請求項１０】
無線通信エリアを提供する基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継機であって、
前記基地局と接続する無線端末部と、
他の前記無線中継機及び前記無線端末と接続する複数の基地局部と、
前記無線端末部及び前記基地局部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記基地局から送信される電波の無線環境を取得し、
前記取得した無線環境によって、前記無線端末部を介して前記基地局と接続をするか、前記無線端末部の動作を停止し、前記基地局部を介して他の前記無線中継機と接続するか、を判定することを特徴とする無線中継機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１１５４４６（Ｐ２０１３−１１５４４６Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６７８０（Ｐ２０１１−２５６７８０）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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