JP3674519B2

JP3674519B2 - Road wireless communication system

Info

Publication number: JP3674519B2
Application number: JP2001061923A
Authority: JP
Inventors: 貴之蕨野; 博康石川; 忠行福原; 直樹福家; 敬三杉山; 英之篠永
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2021-03-06
Also published as: JP2002271245A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動ユーザに対して通信サービスを提供する無線通信システムに関する。特に、高速道路のようにサービスエリアが縦列に展開される無線通信システムにおいて、信頼性の高い通信を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現行のＰＤＣ(Personal Digital Cellular)又はＰＨＳ(Personal
Handy phone System)等の移動通信システムでは、隣接するセルには同一周波数を割り当てずに、周波数を再利用するために、無線基地局間を一定距離以上隔てることで、セルを面的に配置するセルラ方式を採用している。同方式は、有限な無線周波数を効率良く利用するために有効な方法である。また、隣接するセルで異なる周波数を用いるため、移動局が使用する周波数を切り替ることで、通信切断のないセル間移動（ハンドオーバ）を可能としている。
【０００３】
高度道路交通システム（Intelligent Transport Systems：ＩＴＳ）は、最先端の情報通信技術等を用いて人と道路と車両とを一体のシステムとして構築する。これにより、ナビゲーションシステムの高度化、有料道路等の自動料金収受システムの確立、安全運転の支援、交通管理の最適化、道路管理の効率化等を図ることができる。ITSの一環としてすでに実現されているシステムとして、ＶＩＣＳ（VehicleInformation and Communication System）がある。ＶＩＣＳは、道路から車への片方向の路車間通信を実現するシステムであり、それぞれの用途に合わせてFM多重、電波ビーコン、光ビーコンの３メディアが使用されている。道路沿いに設置された無線基地局とセンターシステムを有線で接続することで、高速道路での狭域通信で使用される電波ビーコンが、移動ユーザに対して道路交通情報を提供する。
【０００４】
また、ＩＴＳのアクセス伝送方法として光ファイバ無線(Radio On Fiber：ROF)の適用が検討されている。ＲＯＦとは無線信号をそのまま復調することなく光強度変調した信号を伝送する技術である。当技術をITSに適用した場合には、道路沿いに縦列設置された無線基地局間を光ファイバで接続する構成を採り、無線基地局において無線信号の復調を行うことなく、光ファイバでの情報伝送が可能となる。そのため、無線基地局において変復調器が不要となり、機器の小型化、信頼性の向上等の効果を得ることができる。
【０００５】
2.4GHzのＩＳＭ(Industrial，Scientific and Medical:産業科学医療)バンドを用いた無線ＬＡＮシステムが実現されている。無線ＬＡＮシステムは、使用にあたり免許が不要であること、および回線使用料が発生しないことから、屋外での無線アクセス手段としても注目されている。ただし、2.4GHzの周波数を用いる電子レンジ、医療用装置、アマチュア無線等のISM機器からの干渉を受けやすい性質がある。そのため、変調方式として、干渉に強いスペクトラム拡散方式を用いていることで、干渉の影響を軽減している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現行のPDCやPHS等の移動通信システムでは、面的なセル配置を行っており、セル内に配置された複数の無線基地局が１つの無線制御局と直接接続されるスター型のネットワーク構成となる。そのため、１つの中継経路上の機器および通信路に障害が生じた場合、通信を継続することができない。
【０００７】
また、従来の移動通信システムでは、ユーザがセル間を移動する際に、移動局において周波数の切り替え処理を行わなければならない。具体的には、移動局で複数の無線基地局からの電波レベルを監視し、通信を行っている無線基地局とは別の無線基地局からの電波レベルの方が強くなった場合には、周波数を切り替える処理が必要となる。また、無線基地局側では移動局に対して通信に使用する周波数チャネルを報知する仕組みが必要となる。更に、移動ユーザが高速に移動する場合には、高速に周波数切り替える処理を行うため、即時性の高い制御が必要になる問題点がある。
【０００８】
2.4GHzのISMバンドを用いた無線LANシステムはISM機器からの干渉を軽減するため、変調方式として、干渉に強いスペクトラム拡散方式を用いている。しかしながら、同一エリアに多数の無線LANシステムを使用した場合には、同じ周波数チャネルを用いる無線LANシステム同士で干渉が発生し、そのために、個々のシステムとしてのスループットが低下してしまう問題点がある。
【０００９】
そこで、本発明は、高速道路のようにサービスエリアが縦列に展開される無線通信システムにおいて、信頼性の高い通信を実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の道路無線通信システムは、縦列に配置される無線ゾーンをカバーするために縦列に配置された複数の無線基地局と、一方を無線基地局の１つに有線又は無線で接続し且つ他方を通信回線に接続した複数の上位局とを更に有しており、
複数の上位局は、通信回線から受信した同一宛先の同一データを、それぞれの無線基地局へ送信するように構成されており、
無線基地局は、隣接する双方の無線基地局と無線で通信するための第１及び第２のアンテナと、移動局と無線で通信するための第３のアンテナとを有し、第３のアンテナで受信したデータは第１及び第２のアンテナへ送信するように構成されていることを特徴とする。
これにより、無線基地局が無線ゾーンに送信するデータは、第１の上位局から中継転送されたものと、第２の上位局から中継転送されたものとがある。同様に、無線基地局が無線ゾーンから受信したデータも、第１の上位局へ中継転送されるものと、第２の上位局へ中継転送されるものとがある。
即ち、縦列に配置された場合、当該無線基地局からみて、左に隣接する無線基地局との中継経路と、右に隣接する無線基地局との中継経路とが確保される。これにより、一方の中継経路に障害が発生したとしても、他方の中継経路によって、当該無線ゾーンに対するデータ送受信が確保される。
【００１１】
本発明における他の実施形態によれば、隣接する複数の無線基地局は、同一の無線周波数チャネルによって１つの無線ゾーンをキャリア検知方式を用いてカバーしており、
第１のアンテナで受信したデータは第２及び第３のアンテナへ送信し、第２のアンテナで受信したデータは第１及び第３のアンテナへ送信するように構成されていることも好ましい。
第１の無線基地局が無線ゾーンに送信するデータは、第１の上位局から中継転送されたものであり、第２の無線基地局が無線ゾーンに送信するデータは、第２の上位局から中継転送されたものである。従って、第１の無線基地局に障害が発生しても、第２の無線基地局によって、移動局とのデータ送受信が確保される。また、移動局が無線基地局間を移動する（ハンドオーバ）際に、移動局の無線周波数チャネルを切り替える処理が不要となる。尚、無線通信システムとは異なる無線システムから干渉を受ける無線ゾーンでは、干渉の影響の少ない周波数チャネルを使用することで、通信品質の劣化を防ぐこともできる。
【００１２】
本発明の他の実施形態によれば、無線基地局及び上位局は、中継したデータの識別情報を記録しており、同一識別情報のデータを複数回受信した場合、２回目以降に受信したデータを破棄することも好ましい。このようなフィルタリング処理を行うことにより、通信プロトコル上の誤動作を防ぐことができ、通信回線の有効利用が可能となる。
【００１３】
本発明の他の実施形態によれば、複数の第１の上位局と有線又は無線で接続される更に上位の第２の上位局を有するように、複数の第Ｍ−１の上位局（Ｍ≧２）と有線又は無線で接続される更に上位の第Ｍの上位局を有し、上位局が階層構造で構成され、
第ｋの上位局（２≦ｋ≦Ｍ）は、移動局へデータを送信する際に、複数の第ｋ−１の上位局へデータを送信することも好ましい。第ｋの上位局は、データを複数の第ｋ−１の上位局に中継することができるので、一方の中継経路上の機器及び通信路に障害が生じた場合でも、通信を継続することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明における道路無線通信システムの構成図である。
【００１６】
無線サービスエリアに沿うようにＬ台の無線基地局（配置順にそれぞれ第１の無線基地局、第２の無線基地局、・・・、第Ｌの無線基地局と記述）が縦列配置されている。その中の第ｉの無線基地局（１≦ｉ≦Ｌ）が、通信サービスの提供を受ける移動局３０と通信をすることができる。更に、上位の通信回線への接続を可能とする第１の上位局（ｈ）１２と、第１の上位局（ｊ）１４とを有する。第１の上位局（ｈ）は第ｈの無線基地局（１≦ｈ≦Ｌ）に接続され、第１の上位局（ｊ）１４は、第ｊの無線基地局（１≦ｊ≦Ｌ）に接続されている。第ｉの無線基地局は、縦列配置の中で第ｈの無線基地局と第ｊの無線基地局との間に位置する。本実施例では、無線通信システム内に第１の上位局が２台存在する場合を想定しているが、第１の上位局が３台以上存在する場合にも、同様な方法で適用可能である。
【００１７】
第１の上位局（ｈ）１２又は（ｊ）１４は、第ｈ又は第ｊの無線基地局と上位の通信回線とを接続し、必要なインターフェース変換およびプロトコル変換等を行う接続機能１３又は１５を具備している。
【００１８】
移動局３０は、無線基地局と無線で接続されるアンテナ３１および無線機３２と、ユーザが通信に使用する通信端末３３を具備している。
【００１９】
図２は、無線基地局の構成図である。
【００２０】
第１の上位局（ｈ）１２と接続される第ｈ（又は第ｊ）の無線基地局は、隣接する第ｈ＋１の無線基地局と無線で接続される第1のアンテナおよび第１の無線機と、隣接する第ｈ−１の無線基地局と無線で接続される第２のアンテナおよび第２の無線機と、移動局３０と無線で接続される第３のアンテナおよび第３の無線機とを搭載する。第１、第２および第３の無線機と第１の上位局（ｈ）１２とは、データ中継機能を介して接続されている。ただし、第1のアンテナおよび第１の無線機と、第２のアンテナおよび第２の無線機とは物理的な区別はない。
【００２１】
第１の上位局と接続されない第ｋの無線基地局（１≦ｋ≦Ｌ）（例えば第ｉの無線基地局）は、隣接する第ｋ＋１の無線基地局と無線で接続される第1のアンテナおよび第１の無線機と、隣接する第ｋ−１の無線基地局と無線で接続される第２のアンテナおよび第２の無線機と、移動局３０と無線で接続される第３のアンテナおよび第３の無線機とを搭載する。第１、第２および第３の無線機は、データ中継機能を介して接続されている。
【００２２】
図３は、第１の上位局と接続されない第ｋの無線基地局（１≦ｋ≦Ｌ）に具備されるデータ中継機能のフローチャートである。
【００２３】
Ｓ６１：データが入力された無線機を判定する。
Ｓ６２：Ｓ６１において、データが第１の無線機からの入力であると判定された場合には、第２の無線機および第３の無線機へ入力データを中継する。
Ｓ６３：Ｓ６１において、データが第２の無線機からの入力であると判定された場合には、第１の無線機および第３の無線機へ入力データを中継する。
Ｓ６４：Ｓ６１において、データが第３の無線機からの入力であると判定された場合には、第１の無線機および第２の無線機へ入力データを中継する。
【００２４】
図４は、第１の上位局と接続される無線基地局に具備されるデータ中継機能のフローチャートである。
【００２５】
Ｓ１１：データが入力された無線機を判定する。
Ｓ１２：Ｓ１１において、データが第１の無線機からの入力であると判定された場合には、第１の上位局へ入力データを中継する。
Ｓ１３：Ｓ１１において、データが第２の無線機からの入力であると判定された場合には、第１の上位局へ入力データを中継する。
Ｓ１４：Ｓ１１において、データが第３の無線機からの入力であると判定された場合には、第１の上位局へ入力データを中継する。
Ｓ１５：Ｓ１１において、データが第１の上位局からの入力であると判定された場合には、第１、第２および第３の無線機へ入力データを中継する。
【００２６】
図５は、無線ゾーンに対する無線基地局の割り当てを表すシステム構成図である。
【００２７】
図５の無線ゾーンの構成は、複数の無線基地局が使用する周波数チャネルを同一のチャネルとする方式である。１つの無線ゾーンは、ｋ台（２≦ｋ≦Ｌ）の無線基地局から構成される。無線基地局と移動局間の通信に使用可能な周波数チャネルがｆ_１からｆ_ＮのＮチャネル存在する場合の周波数チャネルの割り当てが表されている。
【００２８】
図５によれば、第１の無線基地局から第ｋの無線基地局で構成される無線ゾーンを第１の無線ゾーンとし、第ｋ＋１の無線基地局から第２ｋの無線基地局で構成される無線ゾーンを第２の無線ゾーンとし、同様に第ｋ（Ｎ−１）＋１の無線基地局から第ｋＮの無線基地局で構成される無線ゾーンを第Ｎの無線ゾーンから構成されている。
【００２９】
第１の無線ゾーンではｆ_１を、第２の無線ゾーンではｆ_２を、・・・第Ｎの無線ゾーンではｆ_Ｎを使用する。これにより、１つの無線ゾーンは、複数の無線基地局によってカバーされることとなる。また、第Ｎ＋１の無線ゾーンのおいてｆ_１を使用するように、ｆ_１からｆ_Ｎの周波数チャネルを繰り返し使用しても良い。ただし、無線ゾーン間の干渉を防ぐために、周波数チャネルの割り当ての際に、隣接する無線ゾーンに異なる周波数チャネルを割り当てることが望ましい。
【００３０】
また、他の無線通信システムからの干渉を受ける無線ゾーンでは、無線基地局が全周波数チャネルでの他の無線通信システムからの電波レベルを測定し、干渉の影響の少ない周波数チャネルを選択して使用する方式である。
【００３１】
図６は、移動局３０からデータを送信した際のフローチャートである。
【００３２】
移動局３０は、搭載している通信端末３３から無線機３２およびアンテナ３１を通じ、無線で接続される第ｉの無線基地局にデータを送信する（Ｓ７１）。データを受信した第ｉの無線基地局では、第１の無線機および第３の無線機にデータを中継することで、隣接する無線基地局にデータを送信する（Ｓ７２）。同様に、無線基地局間を中継し、第ｈの無線基地局および第ｊの無線基地局がデータを受信した場合には、それぞれ接続された第１の上位局（ｈ）１２および第１の上位局（ｊ）１４にデータを中継する（Ｓ７３、Ｓ７４）。第１の上位局（ｈ）１２および第１の上位局（ｊ）１４は、そのデータを受信する（Ｓ７５、Ｓ７６）。
【００３３】
図７は、第１の上位局（ｈ）１２から移動局３０へデータを送信した際のフローチャートである。
【００３４】
まず、第１の上位局（ｈ）は、第ｈの無線基地局にデータを送信する（Ｓ３１）。データを受信した第ｈの無線基地局は、第１および第２および第３の無線機へデータを中継することで、隣接する第ｈ−１の無線基地局および第ｈ＋1の無線基地局でデータを送信するとともに、移動機３０に対してデータを送信する（Ｓ３２）。ただし、移動機３０は第ｈの無線基地局と接続されていないため、データを受信しない。また、第ｈの無線基地局からデータを受信した第ｈ−１の無線基地局および第ｈ＋１の無線基地局は、隣接する他の無線基地局にデータを送信するとともに、移動機３０に対してデータを送信する（Ｓ３３、Ｓ３４）。ただし、移動機３０は第ｈの無線基地局と接続されていないため、データを受信しない。同様に、各無線基地局においてデータ中継処理が行われる（Ｓ３５からＳ４０）。また、第ｉの無線基地局から移動局３０に対してデータを送信した際に（Ｓ３８）、移動局３０はデータを受信する（Ｓ４１）。
【００３５】
図８は、無線基地局に搭載されたデータ中継機能におけるフィルタリング処理のフローチャートである。
【００３６】
無線基地局のデータ中継機能が TCP/IP （ Transmission ControlProtocol/Internet Protocol ）によって実現されている場合について説明する。TCP/IP通信では一般に、IPヘッダ中の受信IPアドレスおよび送信IPアドレス、TCPヘッダ中の受信ポート、送信ポートの４つの識別情報により通信を一意に識別できる。また、これら４つの識別情報に加え、TCPヘッダに含まれるシーケンス番号を参照することでデータを一意に識別することが可能となる。従って、通信端末３３では、受信したデータの受信IPアドレス、送信IPアドレス、受信ポート、送信ポートおよびシーケンス番号の５つの識別情報を照会することでフィルタリング処理を実施する。
Ｓ５１：受信したデータからIPヘッダおよびTCPヘッダを参照することで、受信データの識別情報を取得する。
Ｓ５２：受信データの識別情報と、既に記録されている識別情報と一致するか照会する。
Ｓ５３：Ｓ５２において、５つの識別情報が全て一致した場合には、先に受信したデータと同一データであるとし、データを破棄する。
Ｓ５４：Ｓ５２において、５つの識別情報が１つでも一致しない場合には、５つの識別情報を記録しておく。
【００３７】
ただし、５つの識別情報を記録する際にタイムスタンプを付加し、一定時間経過後に識別情報の記録を破棄しても良い。
【００３８】
図９は、本発明による無線通信システムにおいて、第３の上位局を最上位局とした場合の一実施形態の構成図である。
【００３９】
図９では、複数の上位局は階層構造で構成され、複数の第１の上位局と有線又は無線で接続される第２の上位局と、複数の第２の上位局と有線又は無線で接続される第３の上位局とを含む無線通信システムである。また、第ｋの上位局（１≦ｋ≦３）は、移動局宛てのデータを、下位局である第ｋ−１の上位局に中継し、移動局から送信されたデータを上位局である第ｋ＋１の上位局に中継する接続機能を具備する。ただし、第１の上位局の下位局は接続される無線基地局であり、また第３の上位局の上位局は存在しないため、データは第３の上位局で終端されるものとする。
【００４０】
本実施形態では、無線通信システムにおいて第３の上位局を最上位局とすることを想定しているが、第Ｍの上位局（Ｍ≧２）を最上位局とする場合にも同様な方法で適用可能である。
【００４１】
図１０は、本発明において、上位局から移動局３０へのデータを送信した際のフローチャートである。
【００４２】
図１０は、第２の上位局が移動局３０宛てにデータを送信する際に、複数の第１の上位局にデータを中継する場合の一例である。まず、第３の上位局は、移動局にデータを送信する際に第２の上位局（１）に中継する（Ｓ８１）。第３の上位局からデータを受信した第２の上位局（１）は、接続された第１の上位局はデータを中継する（Ｓ８２）。第２の上位局（１）からデータを受信した複数の第１の上位局は、それぞれ接続された無線基地局にデータを中継する（Ｓ８３、Ｓ８４、Ｓ８５）。また、第１の上位局から移動局間の通信に関しては、図７に示されるフローに基づき実施され、最終的に、第２の上位局から送信されたデータは移動局３０において受信される。
【００４３】
ただし、第ｋの上位局（２≦ｋ≦Ｍ）が下位局である第ｋ−１の上位局にデータを送信する際において、移動局の位置情報に基づき、送信を行う第ｋ−１の上位局を決定しても良い。
【００４４】
前述した本発明の種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、無線通信システム内に複数の第１の上位局が存在する場合に、移動局から送信されたデータを受信した無線基地局は、受信データを複数の第１の上位局に中継することで、一方の中継経路上の機器および通信路に障害が生じた場合でも、通信を継続することが可能となる。従って、無線通信システム全体の信頼性を向上することができる。また、上位局は複数の下位の局に対してデータを中継することにより、移動局に送信されたデータについても同様の効果を得ることができる。
【００４６】
本発明によれば、複数の無線基地局から構成される無線ゾーンにおいて、複数の無線基地局が同一の無線周波数チャネルを使用することで、移動局が無線基地局間を移動する際に、移動局の無線周波数チャネルの切り替え処理が不要となる。従って、移動局および無線基地局の無線装置を簡単な構成にすることができる。また、他の無線システムから干渉を受ける無線ゾーンでは、干渉の影響の少ない周波数チャネルを使用することで、通信品質の劣化を防ぐことができる。
【００４７】
上位局を階層的に構築することで、大規模なシステムの構築が可能となる。具体的には、複数の高速道路を収容する無線通信システムの構築が可能となり、幅広い情報サービスの提供等が可能となる。
【００４８】
隣接する無線基地局が同一の周波数を利用する場合には、移動局から送信したデータを複数の無線基地局が受信することで、上位局に対して同一の重複データを送信する可能性がある。また、逆に移動局が複数の無線基地局から同一データを重複して受信する可能性もある。これらの重複データの発生により、通信プロトコル上において誤動作が生じることが考えられる。従って、同一データのフィルタリング処理を行うことで、通信プロトコル上の誤動作を防ぐことができる。また、フィルタリング処理により重複データを破棄することで通信帯域の有効利用が可能となる。具体的には、無線基地局でフィルタリング処理を実施することにより隣接する無線基地局間の通信帯域の有効利用でき、上位局でフィルタリング処理を実施することにより上位の通信回線の有効利用が可能となる。
【００４９】
尚、高速道路のようなサービスエリアが縦列に展開される無線通信システムにおいて、サービスエリアに沿うように無線基地局を縦列配置し、隣接する無線基地局間を無線で接続する通信システムを対象としている。このような通信システムは、上位局と直接接続する無線基地局を限定でき、通信インフラ構築のためのコストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における道路無線通信システムの構成図である。
【図２】無線基地局の構成図である。
【図３】第１の上位局と接続されない第ｋの無線基地局（１≦ｋ≦Ｌ）に具備されるデータ中継機能のフローチャートである。
【図４】第１の上位局と接続される第ｈの無線基地局に具備されるデータ中継機能のフローチャートである。
【図５】無線ゾーンに対する無線基地局の割り当てを表すシステム構成図である。
【図６】移動局３０からデータを送信した際のフローチャートである。
【図７】第１の上位局１２から移動局３０へデータを送信した際のフローチャートである。
【図８】無線基地局に搭載されたデータ中継機能におけるフィルタリング処理のフローチャートである。
【図９】本発明による無線通信システムにおいて、第３の上位局を最上位局とした場合の一実施形態の構成図である。
【図１０】本発明において、上位局から移動局３０へのデータを送信した際のフローチャートである。
【符号の説明】
１２第１の上位局（ｈ）
１３接続機能
１４第１の上位局（ｊ）
１５接続機能
２０第１の上位局と接続される無線基地局
２１データ中継機能
２２第１の上位局と接続されない無線基地局
２３データ中継機能
３０移動局
３１アンテナ
３２無線機
３３通信端末[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wireless communication system that provides communication services to mobile users. In particular, in a wireless communication system service area as a highway it is deployed in tandem, and realizes a highly reliable communication.
[0002]
[Prior art]
Current PDC (Personal Digital Cellular) or PHS (Personal
In mobile communication systems such as (Handy phone System), cells are arranged in a plane by separating radio base stations from each other by a certain distance in order to reuse frequencies without assigning the same frequency to adjacent cells. It has adopted the cell La system. This method is an effective method for efficiently using a finite radio frequency. Moreover, since different frequencies are used in adjacent cells, switching between frequencies used by the mobile station enables inter-cell movement (handover) without communication disconnection.
[0003]
Intelligent Transportation System (Intelligent Transport Systems: ITS) is that to build as an integral system and people, roads and vehicles using the most advanced information and communication technology. More to this, sophisticated navigation system, the establishment of electronic toll collection system, such as a toll road, support of safe driving, optimization of traffic management, it is possible to improve the efficiency or the like of the road management. As a system that is already implemented as part of the ITS, there is VICS (VehicleInformation and Communication System). VICS is a system that realizes one-way road-to-vehicle communication from a road to a car, and uses three media: FM multiplexing, radio wave beacon, and optical beacon according to each application. By connecting the radio base station and the center system installed along the road by wire, radio beacon for use in short range communication at high speed road, providing road traffic information to the mobile user.
[0004]
Further, application of optical fiber radio (Radio On Fiber: ROF) is being studied as an ITS access transmission method. ROF is a technique for transmitting a light intensity modulated signal without demodulating a radio signal as it is. When this technology is applied to ITS, wireless base stations installed in tandem along the road are connected by optical fiber, and the information on the optical fiber is used without demodulating the radio signal at the wireless base station. Transmission is possible. This eliminates the need for a modem in the radio base station, and can achieve effects such as downsizing of the device and improvement of reliability.
[0005]
A wireless LAN system using a 2.4 GHz ISM (Industrial, Scientific and Medical) band has been realized. The wireless LAN system is attracting attention as a wireless access means outdoors because it does not require a license for use and does not generate a line usage fee. However, it is susceptible to interference from ISM devices such as microwave ovens, medical devices, and amateur radio using a 2.4 GHz frequency. For this reason, the influence of interference is reduced by using a spread spectrum scheme that is resistant to interference as a modulation scheme.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in current mobile communication systems such as PDC and PHS, a planar cell arrangement is used, and a star network in which a plurality of radio base stations arranged in a cell are directly connected to one radio control station. It becomes composition. Therefore, communication cannot be continued when a failure occurs in a device and communication path on one relay path.
[0007]
In the conventional mobile communication system, when a user moves between cells, the mobile station must perform frequency switching processing. Specifically, when the mobile station monitors the radio wave level from multiple radio base stations, and the radio wave level from a radio base station different from the radio base station with which communication is performed becomes stronger, Processing to switch the frequency is required. In addition, the radio base station side needs a mechanism for informing the mobile station of the frequency channel used for communication. Furthermore, when a moving user moves at a high speed, the frequency switching process is performed at a high speed, so that there is a problem that a highly immediate control is required.
[0008]
The wireless LAN system using the 2.4 GHz ISM band uses a spread spectrum method that is resistant to interference as a modulation method in order to reduce interference from ISM devices. However, when a large number of wireless LAN systems are used in the same area, interference occurs between wireless LAN systems using the same frequency channel, which causes a problem that throughput as an individual system decreases. .
[0009]
Accordingly, the present invention is the service area as highways in the wireless communication system is deployed in tandem, and to realize a highly reliable communication.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The road wireless communication system of the present invention includes a plurality of radio base stations arranged in a column to cover radio zones arranged in a column, one of which is connected to one of the radio base stations by wire or radio, and the other And a plurality of upper stations connected to the communication line,
The plurality of higher-order stations are configured to transmit the same data of the same destination received from the communication line to the respective radio base stations,
The radio base station includes a first and a second antenna for communicating with adjacent both the radio base station and a radio, and a third antenna for communicating with mobile station and the radio, the third antenna The data received in step 1 is configured to be transmitted to the first and second antennas.
As a result, the data transmitted by the radio base station to the radio zone includes data that is relay-transferred from the first upper station and data that is relay-transferred from the second upper station. Similarly, the data received from the radio zone by the radio base station may be relayed and transferred to the first upper station and may be relayed and transferred to the second upper station.
That is, when arranged in a column, a relay path to the radio base station adjacent to the left and a relay path to the radio base station adjacent to the right are ensured when viewed from the radio base station. As a result, even if a failure occurs in one of the relay routes, data transmission / reception with respect to the wireless zone is ensured by the other relay route.
[0011]
According to another embodiment of the present invention, a plurality of adjacent radio base stations cover one radio zone with the same radio frequency channel using a carrier detection scheme,
The data received by the first antenna is preferably transmitted to the second and third antennas, and the data received by the second antenna is preferably transmitted to the first and third antennas.
The data transmitted from the first radio base station to the radio zone is relay-transferred from the first upper station, and the data transmitted from the second radio base station to the radio zone is transmitted from the second upper station. Relay transfer. Therefore, even if a failure occurs in the first radio base station, data transmission / reception with the mobile station is ensured by the second radio base station. Further, when the mobile station moves between the radio base stations (handover), the process of switching the radio frequency channel of the mobile station becomes unnecessary. Note that in a radio zone that receives interference from a radio system different from the radio communication system, it is possible to prevent deterioration in communication quality by using a frequency channel that is less affected by interference.
[0012]
According to another embodiment of the present invention, the radio base station and the upper station record the identification information of the relayed data, and when the data of the same identification information is received a plurality of times, the data received after the second time It is also preferable to discard. By performing such filtering processing, malfunctions in the communication protocol can be prevented, and the communication line can be effectively used.
[0013]
According to another embodiment of the present invention , a plurality of (M−1) -th higher stations (M) are provided so as to have a higher-order second higher-order station connected to the plurality of first higher-order stations by wire or wirelessly. ≧ 2) and a higher-order Mth upper station connected by wire or wirelessly, and the upper station is configured in a hierarchical structure,
The k-th upper station (2 ≦ k ≦ M) preferably transmits data to a plurality of k−1 upper stations when transmitting data to the mobile station. Since the k-th upper station can relay data to a plurality of k-1 upper stations, communication can be continued even when a failure occurs in a device and a communication path on one of the relay paths. It becomes possible.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
Figure 1 is a configuration diagram of a road wireless communication system in the present invention.
[0016]
L stand of the radio base station along to radio service area (arranged in order of each of the first radio base station, the second radio base station, ..., described as the L of the radio base station) is arranged tandem Yes. The radio base station of the i therein (1 ≦ i ≦ L) is able to communicate with a mobile station 30 which receives the communication service. Furthermore, it has the 1st high-order station (h) 12 and the 1st high-order station (j) 14 which enable the connection to a high-order communication line . The first upper station (h) is connected to the hth radio base station (1 ≦ h ≦ L), and the first upper station (j) 14 is connected to the jth radio base station (1 ≦ j ≦ L). It is connected to the. The radio base station of the i is located between the wireless base Chikyoku radio base station and the j in the h in the tandem arrangement. In the present embodiment, it is assumed that there are two first upper stations in the wireless communication system, but the present invention can be applied in a similar manner when there are three or more first upper stations. is there.
[0017]
The first upper station (h) 1 2 or (j) 14 connects the h-th or j-th radio base station and the upper communication line, and performs a necessary interface conversion and protocol conversion 1 3 Or 15 is provided.
[0018]
Mobile station 30 includes an antenna 31 and radio 32, which are connected by a wireless base station and the radio, which comprises a communication terminal 33 used by a user to communicate.
[0019]
Figure 2 is a block diagram of a non-linear base station.
[0020]
The h (or second j) radio base stations that are connected to the first upper station (h) 1 2 The first antenna connected with the adjacent first h + 1 of the radio base station and the radio and the first radio machine and a second antenna and a second radio that is connected at the h-1 of the radio base station and a radio adjacent the third antenna connected with the mobile station 30 and the radio and the third radio And with. The first and the third wireless device and the first upper station (h) 1 2 and the second contact are connected via a data relay function. However, a first antenna and a first radio, there is no physical distinction between the second antenna and the second radio.
[0021]
The k-th radio base station (1 ≦ k ≦ L) (for example, the i-th radio base station) that is not connected to the first upper station is a first antenna that is wirelessly connected to the adjacent k + 1-th radio base station. a and the first radio, a third antenna connected with a second antenna and a second radio that is connected in an adjacent second k-1 of the radio base station and the radio, the mobile station 30 wirelessly and mounting a third radio. First, second contact and third radios that are connected via a data relay function.
[0022]
Figure 3 is a flow chart of a data relay function to be provided to the radio base station of the first k which is not connected to the first host station (1 ≦ k ≦ L).
[0023]
S61: Determine a radio device to which data is input.
S62: If it is determined in S61 that the data is input from the first radio, the input data is relayed to the second radio and the third radio.
S63: When it is determined in S61 that the data is input from the second radio, the input data is relayed to the first radio and the third radio.
S64: If it is determined in S61 that the data is input from the third radio, the input data is relayed to the first radio and the second radio.
[0024]
Figure 4 is a flow chart of a data relay function to be provided to radio base stations connected to the first upper station.
[0025]
S11: The wireless device to which data is input is determined.
S12: When it is determined in S11 that the data is input from the first wireless device, the input data is relayed to the first upper station .
S13: When it is determined in S11 that the data is input from the second wireless device, the input data is relayed to the first upper station .
S14: When it is determined in S11 that the data is input from the third wireless device, the input data is relayed to the first upper station .
S15: In S11, the data when it is determined that the input from the first upper station relays the input data to the first, second contact and third radio.
[0026]
FIG. 5 is a system configuration diagram showing assignment of radio base stations to radio zones .
[0027]
Radio zone of the configuration of FIG. 5, Ru method der to a frequency channel in which a plurality of radio base stations use the same channel. One radio zone is composed of k base radio base station (2 ≦ k ≦ L). The frequency channel assignment is shown when there are _N frequency channels f ₁ to f _N that can be used for communication between the radio base station and the mobile station.
[0028]
According to FIG. 5, a radio zone configured from the first radio base station to the kth radio base station is defined as the first radio zone, and configured from the k + 1th radio base station to the 2kth radio base station. The wireless zone is defined as the second wireless zone, and similarly, the wireless zone configured from the k (N−1) +1 wireless base station to the kNth wireless base station is configured from the Nth wireless zone.
[0029]
F ₁ is used in the first wireless zone, f ₂ is used in the second wireless zone,... F _N is used in the _Nth wireless zone. Thereby, one radio zone is covered by a plurality of radio base stations. Further, the frequency channels f ₁ to f _N may be repeatedly used so that f ₁ is used in the (N + 1) th radio zone. However, in order to prevent interference between radio zones, it is desirable to assign different frequency channels to adjacent radio zones when assigning frequency channels.
[0030]
Also, in radio zones that receive interference from other radio communication systems, the radio base station measures the radio wave level from other radio communication systems in all frequency channels, and selects and uses frequency channels that are less affected by interference. It is a method to do.
[0031]
Figure 6 is a flowchart when the mobile station 30 has transmitted the data.
[0032]
The mobile station 30 transmits data from the installed communication terminal 33 to the i-th wireless base station connected wirelessly through the wireless device 32 and the antenna 31 (S71). The i-th radio base station that has received the data transmits the data to the adjacent radio base station by relaying the data to the first radio device and the third radio device (S72). Similarly, when relaying between radio base stations and the h-th radio base station and the j-th radio base station receiving data, the first upper station (h) 12 and the first Data is relayed to the upper station (j) 14 (S73, S74). The first upper station (h) 12 and the first upper station (j) 14 receive the data (S75, S76).
[0033]
FIG. 7 is a flowchart when data is transmitted from the first upper station (h) 1 2 to the mobile station 30.
[0034]
First, the first upper station (h) transmits data to the h-th radio base station (S31). The radio base station of the h receiving data, by relaying the data to the first and second contact and third radio, the radio base station of the h-1 which is adjacent and at the h + 1 of the radio base station The data is transmitted and the data is transmitted to the mobile device 30 (S32). However, since the mobile device 30 is not connected to the h-th radio base station, it does not receive data. In addition, the (h−1) th radio base station and the (h + 1) th radio base station that have received data from the hth radio base station transmit data to other adjacent radio base stations and Data is transmitted (S33, S34). However, since the mobile device 30 is not connected to the h-th radio base station, it does not receive data. Similarly, data relay processing in the radio base station is performed (S35 from S40). Further, when data is transmitted from the i-th radio base station to the mobile station 30 (S38), the mobile station 30 receives the data (S41).
[0035]
FIG. 8 is a flowchart of filtering processing in the data relay function installed in the radio base station.
[0036]
A case where the data relay function of the wireless base station is realized by TCP / IP ( Transmission Control Protocol / Internet Protocol ) will be described. In general, in TCP / IP communication, communication can be uniquely identified by the four identification information of the reception IP address and transmission IP address in the IP header, the reception port in the TCP header, and the transmission port. In addition to these four pieces of identification information, data can be uniquely identified by referring to a sequence number included in the TCP header. Therefore, the communication terminal 33 performs the filtering process by inquiring about the five pieces of identification information including the reception IP address, transmission IP address, reception port, transmission port, and sequence number of the received data.
S51: The received data identification information is acquired by referring to the IP header and TCP header from the received data.
S52: An inquiry is made as to whether the identification information of the received data matches the identification information already recorded.
S53: If all the five pieces of identification information match in S52, the data is assumed to be the same as the previously received data, and the data is discarded.
S54: If any of the five pieces of identification information does not match in S52, the five pieces of identification information are recorded.
[0037]
However, a time stamp may be added when five pieces of identification information are recorded, and the recording of the identification information may be discarded after a predetermined time has elapsed.
[0038]
9, in a wireless communication system according to the present onset Akira is a block diagram of an embodiment in which the third-level station and the uppermost station.
[0039]
In FIG. 9 , a plurality of upper stations are configured in a hierarchical structure, and a second upper station connected to the plurality of first upper stations by wire or wireless, and a plurality of second upper stations connected by wire or wireless. Is a wireless communication system including a third upper station. Also, the upper station of the k (1 ≦ k ≦ 3), the data addressed to the mobile station, and relayed to the k-1 of the upper station is subordinate station is the upper station data transmitted from the mobile station It has a connection function to relay to the (k + 1) th higher station. However, since the lower station of the first upper station is a radio base station to be connected and there is no upper station of the third upper station, the data is terminated at the third upper station.
[0040]
In the present embodiment, it is assumed that the third upper station is the highest station in the wireless communication system, but the same method is used when the Mth upper station (M ≧ 2) is the highest station. Is applicable.
[0041]
Figure 1 0 is, in this onset Akira is a flowchart at the time of transmitting data to the mobile station 30 from the upper station.
[0042]
FIG. 10 is an example in which data is relayed to a plurality of first upper stations when the second upper station transmits data to the mobile station 30 . Also not a third upper station is relayed to the second host station (1) when transmitting data to the mobile station (S81). The second upper station (1) that has received data from the third upper station relays the data to the connected first upper station (S82). The plurality of first upper stations that have received data from the second upper station (1) relay the data to the connected radio base stations (S83, S84, S85). Further, communication between the first upper station and the mobile station is performed based on the flow shown in FIG. 7, and finally, data transmitted from the second upper station is received by the mobile station 30.
[0043]
However, when the k-th upper station (2 ≦ k ≦ M) transmits data to the k−1th upper station, which is the lower station, the k−1th station performs transmission based on the location information of the mobile station. An upper station may be determined.
[0044]
According to the above-described various embodiments of the present invention, various changes, modifications, and omissions in the technical idea and scope of the present invention can be easily made by those skilled in the art. The above description is merely an example, and is not intended to be restrictive. The invention is limited only as defined in the following claims and the equivalents thereto.
[0045]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, when the first upper station more to radio communication system is present, the wireless base station receiving the data transmitted from the mobile station, receiving By relaying data to a plurality of first higher-order stations, communication can be continued even when a failure occurs in a device and a communication path on one relay path. Therefore, the reliability of the entire wireless communication system can be improved. Also, the upper station by relaying the data to a plurality of subordinate stations, it is possible to obtain the same effect also transmitted to the mobile station data.
[0046]
According to the present invention, in a radio zone composed of a plurality of radio base stations, a plurality of radio base stations use the same radio frequency channel, so that when the mobile station moves between the radio base stations, The switching process of the radio frequency channel of the station becomes unnecessary. Therefore, the radio apparatus of the mobile station and the radio base station can be configured simply. Further, in a radio zone that receives interference from another radio system, it is possible to prevent deterioration in communication quality by using a frequency channel that is less affected by interference.
[0047]
By constructing the upper station hierarchically, it is possible to construct a large-scale system. Specifically, it is possible to construct a wireless communication system that accommodates a plurality of highways, and it is possible to provide a wide range of information services.
[0048]
When adjacent radio base stations use the same frequency, a plurality of radio base stations may receive the data transmitted from the mobile station, thereby transmitting the same duplicate data to the upper station. . Conversely, there is a possibility that the mobile station receives the same data redundantly from a plurality of radio base stations. Due to the occurrence of these duplicate data, malfunctions may occur on the communication protocol. Therefore, by performing the same data filtering process, it is possible to prevent malfunctions in the communication protocol. In addition, the communication band can be effectively used by discarding duplicate data by filtering processing. Specifically, it is possible to effectively use the communication band between adjacent radio base stations by performing filtering processing at the radio base station, and to effectively utilize upper communication lines by performing filtering processing at the upper station. Become.
[0049]
Incidentally, the target in a wireless communication system service area, such as a highway is deployed in tandem, cascade disposed a radio base station along the service area, a communication system that connects the neighboring radio base station by radio It is said. Such a communication system can limit radio base stations that are directly connected to upper stations, and can reduce the cost for constructing a communication infrastructure.
[Brief description of the drawings]
1 is a configuration diagram of a road wireless communication system in the present invention.
2 is a block diagram of a non-linear base station.
FIG. 3 is a flowchart of a data relay function provided in a kth radio base station (1 ≦ k ≦ L) that is not connected to a first upper station.
FIG. 4 is a flowchart of a data relay function provided in an h-th radio base station connected to a first upper station.
FIG. 5 is a system configuration diagram showing assignment of radio base stations to radio zones .
6 is a flowchart when transmitting the data from the mobile station 30.
7 is a flowchart at the time of transmitting data to the mobile station 30 from the first host station 1 2.
FIG. 8 is a flowchart of filtering processing in a data relay function installed in a radio base station.
In Figure 9 the onset wireless communication system according to Ming, a block diagram of an embodiment in which the third-level station and the uppermost station.
In Figure 10 the onset Akira is a flowchart at the time of transmitting data to the mobile station 30 from the upper station.
[Explanation of symbols]
12 First upper station (h)
13 Connection function 14 First upper station (j)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Connection function 20 Radio base station connected with 1st high-order station 21 Data relay function 22 Radio base station not connected with 1st high-order station 23 Data relay function 30 Mobile station 31 Antenna 32 Radio | wireless machine 33 Communication terminal

Claims

A plurality of radio base stations arranged in a column to cover a radio zone arranged in a column, and a plurality of ones connected to one of the radio base stations by wire or wireless and the other connected to a communication line And a higher station,
The plurality of upper stations are configured to transmit the same data of the same destination received from the communication line to each of the radio base stations,
The wireless base station includes first and second antennas for wirelessly communicating with both adjacent wireless base stations, and a third antenna for wirelessly communicating with a mobile station . A road radio communication system, wherein data received by the antenna is transmitted to the first and second antennas .

A plurality of adjacent radio base stations cover one radio zone with the same radio frequency channel using a carrier detection method,
Data received by the first antenna is transmitted to the second and third antennas, and data received by the second antenna is transmitted to the first and third antennas. The road radio communication system according to claim 1, wherein

The radio base station keeps track of the identification information of the relay data, when receiving a plurality of data of the same identification information once, according to claim 1 or 2, characterized in that discarding the data received after the first time The road wireless communication system according to claim 1.

4. The upper station records the identification information of the relayed data, and discards the data received after the second time when the data of the same identification information is received a plurality of times . The road wireless communication system according to any one of the above.

It is connected with a plurality of M-1 upper stations (M ≧ 2) by a wired or wireless connection so as to have a higher second upper station connected by a wired or wireless connection with a plurality of the first upper stations. A higher-order Mth upper station, and the upper station is configured in a hierarchical structure ,
Upper station of the k (2 ≦ k ≦ M), when transmitting the data to the mobile station, from claim 1, wherein the transmitting data to a plurality of first k-1 of the upper station 4 The road wireless communication system according to any one of the above.