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JP4632883B2 - Train radio system - Google Patents
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JP4632883B2 - Train radio system - Google Patents

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Description

本発明は、列車無線システムの基地局間移動(IPハンドオーバ)技術の改良に関するものである。   The present invention relates to an improvement in inter-base station movement (IP handover) technology of a train radio system.

列車無線機など、無線機が移動体に搭載されて移動する電話システムの場合、各地に点在してあらかじめ配置されている基地局(アクセスポイント)と、移動に伴い次々に接続して通信を継続する。端末が移動せず一ヶ所に留まっている場合は,特定のアクセスポイントと接続しておればよいが,1つのアクセスポイントでカバーできる範囲は距離的に限られているため,端末が移動するにつれ、通信の継続中に別のアクセスポイントへの接続の切り替えが必要になる。このアクセスポイントの切り換え動作をハンドオーバと呼ぶ。
ハンドオーバの方法には、切替前と切替後のリンクの接続状態からmakeafter break方式とmake before break方式の2通りがあるが、本発明はmake after break方式のものに関する。
従来の列車無線システムは、例えば特許文献1にその構成が開示され、ハンドオーバするときの動作が説明されている。また、特許文献2には列車無線システムに限らず、携帯電話などのハンドオーバについて説明されている。
本願発明のものの動作の理解を助けるため、特許文献2に開示された従来の無線機のハンドオーバ動作について説明する。
In the case of a telephone system in which a radio is mounted on a moving body, such as a train radio, it communicates with base stations (access points) that are scattered in various locations in advance and connected one after another as they move. continue. If the terminal does not move and stays in one place, it may be connected to a specific access point, but the range that can be covered by one access point is limited in distance, so as the terminal moves It is necessary to switch the connection to another access point during communication. This access point switching operation is called handover.
There are two types of handover methods, the make after break method and the make before break method, depending on the connection state of the link before and after switching. The present invention relates to the method of the make after break method.
For example, Patent Literature 1 discloses the configuration of a conventional train radio system, and describes an operation at the time of handover. Patent Document 2 describes not only a train radio system but also a handover of a mobile phone or the like.
In order to help understanding of the operation of the present invention, a conventional radio handover operation disclosed in Patent Document 2 will be described.

複数の基地局は通信回線(一般的には有線)にホームエージェント(HAという)を介して接続されている。1つの基地局の無線機はホームエージェントに接続され通信データ(一般には複数の通信)を授受するフォーリンエイジェント(以下FAという)と、FAに接続されて通信データの授受、その他の制御を行う無線アダプタと、この無線アダプタとの間で信号を授受するとともに列車に搭載された無線機(車上局)との間で通信を行う無線機(例えば漏洩同軸ケーブル無線機、以下LCX無線機という)とを含んでいる。
即ち、基地局=FA+無線アダプタ+LCX無線機の構成である。
一方、車上局は、列車上に設置された1つ以上の電話端末装置との間で通信データを授受するモバイルルータ(以下MRという)と、MRに接続されて信号授受その他制御を行う無線アダプタと、無線アダプタとの間で信号を授受して、基地局との間で無線通信を行う無線機とを含んでいる。
即ち、車上局=MR+無線アダプタ+無線機である。
基地局の無線機から送信されている電波には、各基地局ごとに異なっていて基地局を識別するための情報であるカラーコードが含まれている。ある基地局がカバーする通信可能ゾーンから、他の基地局がカバーする通信可能ゾーンへと列車(端末無線機、以下車上局という)が移動すると、車上局は、受信したカラーコードの変化により通信可能ゾーンが変化したこと(以下、基地局間移動という)を検出する。そして、以下の手順でハンドオーバが実行される。
The plurality of base stations are connected to a communication line (generally wired) via a home agent (referred to as HA). A radio of one base station is connected to a home agent and is a foreign agent (hereinafter referred to as FA) that exchanges communication data (generally a plurality of communications), and a radio that is connected to the FA and performs communication data transmission and other control. A radio (for example, a leaky coaxial cable radio, hereinafter referred to as an LCX radio) that transmits and receives signals between the adapter and the radio adapter and communicates with a radio (car station) mounted on the train. Including.
That is, base station = FA + wireless adapter + LCX wireless device.
On the other hand, the on-board station is a mobile router (hereinafter referred to as MR) that exchanges communication data with one or more telephone terminal devices installed on the train, and a radio that is connected to the MR and performs signal transmission and other control. It includes an adapter and a radio that exchanges signals with the wireless adapter and performs wireless communication with the base station.
That is, on-board station = MR + wireless adapter + wireless device.
The radio wave transmitted from the base station radio includes a color code which is different for each base station and is information for identifying the base station. When a train (terminal radio, hereinafter referred to as onboard station) moves from a communicable zone covered by one base station to a communicable zone covered by another base station, the onboard station changes the received color code. Detects that the communicable zone has changed (hereinafter referred to as inter-base station movement). Then, handover is executed according to the following procedure.

従来のハンドオーバの手順(車上局から基地局へのデータ送信を例として説明)は。
1) 基地局から受信している信号に含まれるカラーコードに変化があったことを車上局の無線機で検出し、基地局間移動を検知する。
2) 基地局間移動を検出した車上局の無線機はMRに切替通知を行う。MRは送信していたデータの送信を停止して、データをバッファに蓄積する。無線アダプタは基地局の無線アダプタにスロット要求を行うとともに基地局のFAにルータ広告を促す。
3) 基地局のFAは車上局のMRにルータ広告を行う。
4) ルータ広告を受信した車上局のMRは位置登録情報を基地局のFAに送信する。
5) 基地局のFAは位置登録が完了したら、車上局のMRに応答する。
6) 車上局のMRはバッファに蓄積したデータのトラヒック量を基地局側のFAに通知する。
7) 基地局のFAはトラヒック量に応じた帯域を指定してスロット割当を行う。そして車上局のMRは蓄積していたデータを新しい基地局に対して送信を開始し、ようやく新たな基地局と車上局間での通信が再開される。
以上の1)〜7)の切替シーケンスは0.5〜2秒程度の時間で行われる。この時間は短時間であるとはいうものの、その間のデータはバッファに蓄積されて途切れるのであるから、しばしば途切れると通話者に不快な感を与えるなどの課題があった。
Conventional handover procedure (explained by taking data transmission from onboard station to base station as an example).
1) The change in the color code included in the signal received from the base station is detected by the on-board station radio, and the movement between the base stations is detected.
2) The on-board station radio that detects the movement between the base stations notifies the MR of the switching. The MR stops transmitting the data that was being transmitted and accumulates the data in the buffer. The wireless adapter makes a slot request to the wireless adapter of the base station and prompts the FA of the base station for router advertisement.
3) The FA of the base station makes a router advertisement to the MR of the onboard station.
4) The MR of the on-board station that has received the router advertisement transmits location registration information to the FA of the base station.
5) When the location registration is completed, the base station FA responds to the on-board station MR.
6) The MR of the on-board station notifies the FA on the base station side of the traffic volume of the data stored in the buffer.
7) The FA of the base station assigns a slot corresponding to the traffic volume and performs slot allocation. The on-board MR starts transmitting the stored data to the new base station, and finally communication between the new base station and the on-board station is resumed.
The above switching sequences 1) to 7) are performed in a time of about 0.5 to 2 seconds. Although this time is short, the data in the meantime is accumulated in the buffer and is interrupted. Therefore, there is a problem that when the time is interrupted, the caller is uncomfortable.

また、次の課題もある。即ち、基地局側から車上局へのデータ送信も上記の1)〜6)までは同じ手順(無論、FAとMRが入れ替わる)で実行されるのだが、7)において新しい基地局には、当然、データの蓄積がない。(送信されなかったデータはそれまで通信していた切替前の基地局のバッファに蓄積されている)。したがって新しい基地局との通信開始時点で、新しく通信する基地局は、送信するべきデータをホームエージェント(HA)を介して新たに取り込まなければならない。そのため時間的ロスが生じるという課題があった。
特開2000―165312 特開2003―179616
There are also the following problems. That is, data transmission from the base station side to the on-board station is executed in the same procedure (of course, FA and MR are interchanged) from 1) to 6) above. Of course, there is no data accumulation. (Data that has not been transmitted is stored in the buffer of the base station before switching that has been communicated until then). Therefore, at the time of starting communication with a new base station, a base station that newly communicates must newly take in data to be transmitted via the home agent (HA). Therefore, there is a problem that time loss occurs.
JP 2000-165312 A JP2003-179616

従来の列車無線システムでは、列車の移動により車上局が基地局間移動する際に、もとの基地局ゾーンでの通信状態から、新しい基地局ゾーンでの無線帯域の割当完了までに、切替のための制御信号の送受が、上記に説明したように、少なくとも6回は行われなければならない。そして、その間は通信の本来の内容を送信することはできないわけだから、見かけ上、通信断の状態が長時間継続していることになる。これは、例えば列車が新幹線のごとく、多数のユーザが高速で同時に移動する(即ちデータ量が多い)ような場合、ゾーン間移動時の通信断により、遅延したデータを再送するための回線輻輳やパケット遅延はユーザに不快な感じを与えるだけでなく、時には電話が繋がりにくい場合が生じるなどの課題があった。
また、切替後の新しい基地局は送信データをハンドオーバ完了後に通信回線から取り込まなければならず、時間的ロスが生じるという課題があった。
In the conventional train radio system, when the onboard station moves between base stations due to the movement of the train, switching from the communication state in the original base station zone to the completion of allocation of the radio band in the new base station zone As described above, the transmission / reception of the control signal must be performed at least six times. During that time, the original contents of communication cannot be transmitted, so that the state of communication interruption apparently continues for a long time. This is because, for example, when a train moves like a bullet train and many users move simultaneously at a high speed (ie, a large amount of data), the line congestion for retransmitting delayed data due to communication interruption during movement between zones The packet delay not only gives the user an unpleasant feeling, but also has a problem that sometimes it is difficult to connect the telephone.
In addition, the new base station after switching has to take transmission data from the communication line after completion of the handover, resulting in a problem of time loss.

この発明はIPハンドオーバ時の通信断時間を短縮し、ユーザに与える不快感を解消するためになされたもので、列車の車上局と基地局とのIPハンドオーバをより短時間で行うことが可能な列車無線システムを提供することを目的とする。
また、ハンドオーバ完了後の基地局から車上局へのデータ送信をより短時間で行うことのできる列車無線システムを提供することを目的とする。
The present invention was made to reduce the communication interruption time during IP handover and to eliminate the discomfort given to the user. It is possible to perform IP handover between the train station and the base station in a shorter time. Is to provide a train radio system.
It is another object of the present invention to provide a train radio system that can perform data transmission from a base station to an onboard station after completion of handover in a shorter time.

この発明に係る列車無線システムは、鉄道線路を走行する列車に搭載された車上局と、前記鉄道線路に沿って配置された複数の基地局のいずれか一つとの間でIPアドレスを用いて通信する列車無線システムであって、
通信回線に接続され、IPアドレスを用いて通信するサーバ、このサーバに接続された第1のルータ、
前記第1のルータに接続されるとともに、それぞれが通信データの授受の制御を行う無線アダプタ機能を含んだ統合型の第2のルータと、この統合型第2のルータに接続されるとともに前記鉄道線路に沿って設置された漏洩同軸ケーブルに接続された漏洩同軸ケーブル無線機とを有する複数の基地局、
前記複数の基地局間を移動する前記列車に搭載され、前記漏洩同軸ケーブル無線機と通信する無線機と、この無線機に接続されて通信データの授受、その他の制御を行う無線アダプタ機能を含んだ統合型モバイルルータとを有し、前記複数の基地局のおのおのが有する基地局ゾーン間をハンドオーバにより切替移動する車上局とを備え、
前記統合型第2のルータと前記統合型モバイルルータは、ともに、前記ハンドオーバ時の無線レイヤのスロット割当要求およびIPレイヤの位置登録を1回のデータ通信で行うものである。
The train radio system according to the present invention uses an IP address between an on-board station mounted on a train traveling on a railroad track and any one of a plurality of base stations arranged along the railroad track. A train radio system for communication,
A server connected to a communication line and communicating using an IP address, a first router connected to the server,
An integrated second router that is connected to the first router and includes a wireless adapter function for controlling the transmission and reception of communication data, and the railway connected to the integrated second router and the railway A plurality of base stations having a leaky coaxial cable radio connected to a leaky coaxial cable installed along the track,
A wireless device mounted on the train that moves between the plurality of base stations and communicating with the leaky coaxial cable wireless device, and a wireless adapter function connected to the wireless device to exchange communication data and perform other controls An integrated mobile router, and an on-board station that switches between base station zones of each of the plurality of base stations by handover,
The integrated second router and the integrated mobile router both perform a radio layer slot assignment request and an IP layer location registration at the time of the handover in one data communication .

この発明の列車無線システムは、ハンドオーバ時の通信断時間を短縮したので、ユーザに与える不快感を解消することができる。
また、ハンドオーバ完了後に、ハンドオーバ中に送信が遅れたデータの基地局から車上局へのデータ送信を、より短時間で行うことができる。
Since the train radio system of the present invention shortens the communication disconnection time at the time of handover, it can eliminate the discomfort given to the user.
In addition, after the handover is completed, data transmission from the base station to the on-board station can be performed in a shorter time for data whose transmission is delayed during the handover.

実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1の列車無線システムを図1について説明する。図1では、図示しない一般電話回線(ここでいう一般とは広い意味であり、電話専用回線だけでなくインターネット回線なども含む)と接続されたサーバ8、及びサーバ8に接続されたホームエージェント(以下HAという)7が設けられている。HA7には基地局1および基地局4を含む複数の基地局(図では1と4の2つのみ記載)が接続されており、移動している車上局9と通信を行っているという設定で説明する。白抜き矢印は車上局9の移動を表している。
Embodiment 1 FIG.
A train radio system according to Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, a server 8 connected to a general telephone line (not shown) (generally in a broad sense, including not only a telephone dedicated line but also an Internet line), and a home agent connected to the server 8 ( (Hereinafter referred to as HA) 7 is provided. HA7 is connected to a plurality of base stations including base station 1 and base station 4 (only two 1 and 4 are shown in the figure) and is in communication with moving onboard station 9 I will explain it. The white arrow indicates the movement of the onboard station 9.

ホームエージェント(A)7は本発明では第1のルータとも呼ぶ。ホームエージェント(HA)とは、複数の基地局間を移動するモバイルIP(本発明では車上局)に対して用いられ、ネットワークとネットワークとを結び付けることにより、不特定のネットワークに接続されたモバイルIPとのパケットの転送を制御するルータであって、モバイルIPの元のアドレスに対して送信されてきたパケットを現在のモバイルIPの移動先のアドレスに転送するものである。 Home Agent (H A) 7 is in the present invention is referred to as a first router. A home agent (HA) is used for a mobile IP (in-vehicle station in the present invention) that moves between a plurality of base stations, and is a mobile connected to an unspecified network by connecting the networks to each other. A router that controls the transfer of packets with IP, and forwards packets transmitted to the original address of Mobile IP to the destination address of the current Mobile IP.

基地局1は統合型フォーリンエイジェント(以下統合型FAという)2と漏洩同軸ケーブル無線機(以下LCX無線機という)3を含む構成である。統合型FA2は、通信データの授受の制御を行う無線アダプタ機能を持ち、無線レイヤとIPレイヤを一元管理する機能を持つ。
基地局4および他の図示していない複数の基地局も同様の構成であるので詳細な説明は省略する。
統合型FA2の持つ具体的な機能は、ルーティング機能、トラヒック制御、位置管理、スロット割当管理、無線状態監視である。
The base station 1 includes an integrated foreign agent (hereinafter referred to as integrated FA) 2 and a leaky coaxial cable radio (hereinafter referred to as LCX radio) 3. The integrated FA 2 has a wireless adapter function for controlling transmission and reception of communication data, and has a function for centrally managing the wireless layer and the IP layer.
Since the base station 4 and a plurality of other base stations (not shown) have the same configuration, detailed description thereof is omitted.
Specific functions of the integrated FA 2 are a routing function, traffic control, location management, slot allocation management, and radio status monitoring.

統合型フォーリンエージェント(FA)2、5はこの発明では統合型第2のルータとも呼ぶ。フォーリンエージェント(FA)とは、複数の基地局間を移動するモバイルIP(本発明では車上局)に対して用いられ、ネットワークとネットワークとを結び付けることにより、不特定のネットワークに接続されたモバイルIPとのパケットの転送を制御するルータであって、モバイルIPの元のアドレスに対して送信されてきたパケットを現在のモバイルIPの移動先のアドレスに転送するものである。装置の機能としては前述のホームエージェントとほぼ同じであるが、用いられているネットワークの位置付けによってフォーリンエージェント(FA)と呼ばれる。   The integrated foreign agents (FA) 2 and 5 are also called integrated second routers in the present invention. A foreign agent (FA) is used for a mobile IP (in-vehicle station in the present invention) that moves between a plurality of base stations, and is a mobile connected to an unspecified network by connecting the networks to each other. A router that controls the transfer of packets with IP, and forwards packets transmitted to the original address of Mobile IP to the destination address of the current Mobile IP. The function of the device is almost the same as the above-mentioned home agent, but it is called a foreign agent (FA) depending on the position of the network used.

車上局9は統合型モバイルルータ(以下統合型MRという)11と、無線機10(LCX無線機3との間で送受信可能な機能を有する無線機)を含む構成を持ち、統合型MR11は、通信データの授受の制御を行う無線アダプタ機能を持ち無線レイヤとIPレイヤを一元管理する機能を持つ。   The onboard station 9 has a configuration including an integrated mobile router (hereinafter referred to as an integrated MR) 11 and a radio 10 (a radio having a function capable of transmitting and receiving between the LCX radio 3). It has a wireless adapter function for controlling transmission / reception of communication data, and a function for centrally managing the wireless layer and the IP layer.

統合型MR11の持つ具体的な機能は、ルーティング機能、トラヒック制御、位置管理、スロット割当管理、無線状態監視である。   Specific functions of the integrated MR 11 are a routing function, traffic control, location management, slot allocation management, and radio status monitoring.

図1の車上局9と基地局4との間で行われていた通信が、車上局9と基地局1との間の通信に切り替えられる場合のハンドオーバ動作の手順について図2のタイムチャートと図3のフローチャートにより説明する。図2において縦軸は上から下方向へ時間の経過を示すとともに、各縦軸は関連する各ユニットを示している。
即ち、補助線200は基地局4との通信を、補助線201は統合型FA2の状態を、補助線202はLCX無線機3の状態を、補助線203は無線機10の状態を、補助線204は統合型MRの状態を示している。
The time chart of FIG. 2 shows the procedure of the handover operation when the communication performed between the onboard station 9 and the base station 4 in FIG. 1 is switched to the communication between the onboard station 9 and the base station 1. This will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 2, the vertical axis indicates the passage of time from the top to the bottom, and each vertical axis indicates each related unit.
That is, the auxiliary line 200 communicates with the base station 4, the auxiliary line 201 indicates the state of the integrated FA2, the auxiliary line 202 indicates the state of the LCX radio 3, the auxiliary line 203 indicates the state of the radio 10, and the auxiliary line Reference numeral 204 denotes the state of the integrated MR.

本発明の列車無線システムにおけるハンドオーバの手順。
11) 基地局1のLCX無線機3と、基地局4のLCX無線機6とからは異なるカラーコードが送信され、車上局9の無線機10は最初は基地局4のカラーコードを受信している。(図2の符号100、図3のステップS01)
12) 車上局9が移動して基地局のゾーン間を越えた(ゾーンシフトという)とき、統合型MR11は、受信しているカラーコードが基地局4のものから基地局1のものへと変化したことを検知する。(図2の符号101、図3のステップS02)。
13) これにより車上局9が2つの基地局の通信ゾーンの間を移動したことを検出する。(図3のステップS03)
14) 統合型MR11はそれまで送信していたデータの送信を停止して、データを図示しないバッファに蓄積し始める(図2の符号102、図3のステップS04)。
15) MR11は、基地局1の統合型FA2に対し、位置登録と無線区間のスロット要求、およびトラヒック通知を同時に実施する(図2の符号103、図3のステップS05)。同時にと言う意味は1回のデータ通信の中でこれら全てを通信すると言う意味である。
The handover procedure in the train radio system of the present invention.
11) Different color codes are transmitted from the LCX radio 3 of the base station 1 and the LCX radio 6 of the base station 4, and the radio 10 of the onboard station 9 first receives the color code of the base station 4. ing. (Reference numeral 100 in FIG. 2, step S01 in FIG. 3)
12) When the onboard station 9 moves and crosses between zones of the base station (called zone shift), the integrated MR 11 changes the received color code from that of the base station 4 to that of the base station 1. Detect changes. (Reference numeral 101 in FIG. 2, step S02 in FIG. 3).
13) This detects that the onboard station 9 has moved between the communication zones of the two base stations. (Step S03 in FIG. 3)
14) The integrated MR 11 stops transmitting data that has been transmitted until then, and starts accumulating data in a buffer (not shown) (reference numeral 102 in FIG. 2, step S04 in FIG. 3).
15) The MR 11 simultaneously performs location registration, slot request for the wireless section, and traffic notification to the integrated FA 2 of the base station 1 (reference numeral 103 in FIG. 2, step S05 in FIG. 3). The term “simultaneously” means that all of these are communicated in one data communication.

16) 統合型FA2は位置登録を行い、トラヒック量に応じたスロット割当を実施し(符号104)、統合型MR11に位置登録完了の応答を行う(図2の符号105、図3のステップS06)。この応答なども1回の通信で実施する。
17) 車上局9の統合型MR11はバッファに蓄積されたデータの送信を開始する(図2の符号106、図3のステップS07)。即ち、切替後の基地局との間で、ゾーン切替後の通信を開始する。
16) The integrated FA 2 performs location registration, assigns slots according to the traffic volume (reference numeral 104), and sends a response of completion of location registration to the integrated MR 11 (reference numeral 105 in FIG. 2, step S06 in FIG. 3). . This response is also performed in one communication.
17) The integrated MR 11 of the on-board station 9 starts transmitting the data stored in the buffer (reference numeral 106 in FIG. 2, step S07 in FIG. 3). That is, communication after zone switching is started with the base station after switching.

上記手順11)〜17)では、統合型MR11を用いているので、スロット要求、位置登録、トラヒック通知が1回の通信で実行でき、制御信号の送受は2回(片道3回)になり、従来に比して簡略化されるため、新ゾーンでのIPハンドオーバ完了までの時間が短縮される。即ち、時間的に約半分となる。   In the above procedures 11) to 17), since the integrated MR 11 is used, slot request, location registration, and traffic notification can be executed in one communication, and control signals are transmitted and received twice (one way three times) Since it is simplified as compared with the prior art, the time until the IP handover is completed in the new zone is shortened. That is, it is about half of the time.

実施の形態2.
実施の形態1で説明した列車無線システムにより、ハンドオーバの時間は短縮される。さて、実施の形態1では、車上局9側から、基地局側へとデータが送信される例について説明した。実施の形態1の例では、車上局9がハンドオーバ中に蓄積したデータを、ハンドオーバ完了後に送信するのに特別な不都合はない。しかし、基地局側から車上局側へデータを送信する場合は、背景技術の欄で説明したように、新しい基地局にはデータの蓄積がないから、ハンドオーバ完了後に改めてHA7からデータを取り込まなければならないという課題がある。これによりパケット送信に遅延が生じる。これを以後の説明の都合上パケット遅延という。
Embodiment 2. FIG.
With the train radio system described in the first embodiment, the handover time is shortened. In the first embodiment, the example in which data is transmitted from the onboard station 9 side to the base station side has been described. In the example of the first embodiment, there is no particular inconvenience for transmitting the data accumulated by the onboard station 9 during the handover after the handover is completed. However, when data is transmitted from the base station side to the on-board station side, as described in the background art section, the new base station does not store data, so after the handover is completed, data must be taken in from HA7 again. There is a problem that must be done. This causes a delay in packet transmission. This is referred to as packet delay for the convenience of the following description.

図4に実施の形態2によるハンドオーバ後のパケット遅延を削減する動作について説明する。図4の縦軸は時間の経過を示し、各縦軸は関連する各ユニットを示している。また、#1,#2,#3,#4はいずれもHA7から車上局9へ送信するべきパケットの番号を示している。
補助線401はHA7の状態を、補助線402は基地局1の状態を、補助線403は基地局4の状態を、補助線404は車上局9の状態を示している。また、理解を助けるため図5に図4の流れをフローチャート化して示した。
FIG. 4 illustrates an operation for reducing the packet delay after the handover according to the second embodiment. The vertical axis in FIG. 4 indicates the passage of time, and each vertical axis indicates each related unit. Also, all of # 1, # 2, # 3, and # 4 indicate packet numbers to be transmitted from the HA 7 to the onboard station 9.
The auxiliary line 401 shows the state of HA7, the auxiliary line 402 shows the state of the base station 1, the auxiliary line 403 shows the state of the base station 4, and the auxiliary line 404 shows the state of the onboard station 9. In order to help understanding, the flow of FIG. 4 is shown in a flowchart in FIG.

実施の形態1と同様に、車上局9が基地局4のゾーンから基地局1のゾーンへと進入する場合について説明する。そもそも列車無線システムでは基地局が線路に沿って配置されている。又、列車の現在位置(正確な位置ではなく現在どの基地局エリアにいるかという程度の位置情報)は、前述の通り、車上局が受信している基地局のカラーコードから判定でき、この情報を基地局側へ戻すことでHA7が把握することができる。そして、進行方向は当然わかり、また、あらかじめ基地局の配置は知られているのであるから、切り替えられるべき次の基地局はどれであるかもわかっている。   Similar to the first embodiment, the case where the on-board station 9 enters the zone of the base station 1 from the zone of the base station 4 will be described. In the first place, base stations are arranged along the track in the train radio system. In addition, as described above, the current position of the train (position information indicating the current base station area, not the exact position) can be determined from the color code of the base station received by the onboard station. Can be grasped by returning to the base station side. The direction of travel is naturally known, and since the arrangement of base stations is known in advance, the next base station to be switched is also known.

21) HA7は、次のハンドオーバが近いことを、例えば前回のハンドオーバ完了後の時間経過から推測する。
22) HA7は、次のハンドオーバが近づいたとき、車上局9が基地局4との通信をまだ継続しているうちに、それまで基地局4のFA5に通知して登録していた統合型MR11の位置情報(ここでいう位置情報とはデータを送信すべき先のアドレス番号を示す情報のことを言う)を、次の切替予定である基地局(図4の例では基地局1のFA2)にも通知して登録する。(図4の符号411)
23) これにより、HA7は、前記通知以後はデータの送信先を基地局4のFA5だけでなく、基地局1のFA2にも送信する、即ち、シーケンス番号を付与したデータの2基地局への同報送信を開始する。(図4の符号412)
24) 同報通信を開始するタイミングは、原理的には、ハンドオーバが開始される直前(例えば数秒前)に開始されればよいのであるが、ハンドオーバ直前であるかどうかというタイミングは、列車の速度変動により影響されて、かならずしも正確には把握できない場合もあるから、例えばあるゾーンへの進入の後、所定の時間が経過した後に開始するということでもよい。ここでいう所定の時間は、次に進入する基地局ゾーンが近いか遠いかによって異なるから、そのような物理的距離の差に基づいて基地局ごとに異なる値に設定するほうが好ましい。無論、距離には関係なしにハンドオーバ完了後直ちに同報通信を開始してもよい。(図4の符号411)
21) The HA 7 estimates that the next handover is near, for example, from the passage of time after the completion of the previous handover.
22) When the next handover is approaching, the HA 7 has previously registered with the FA 5 of the base station 4 while registering with the base station 4 while the onboard station 9 is still communicating with the base station 4. The MR 11 position information (here, the position information refers to information indicating the address number to which data is to be transmitted) is changed to the base station (FA2 of the base station 1 in the example of FIG. 4) to be switched next. ) And register. (Reference numeral 411 in FIG. 4)
23) Thereby, after the notification, the HA 7 transmits the data transmission destination not only to the FA 5 of the base station 4 but also to the FA 2 of the base station 1, that is, the data to which the sequence number is assigned to the two base stations. Broadcast transmission starts. (Reference numeral 412 in FIG. 4)
24) In principle, the timing for starting broadcast communication should be started immediately before the handover is started (for example, several seconds before), but the timing of whether or not it is just before the handover is the speed of the train. It may be affected by fluctuations and cannot always be accurately grasped. For example, after entering a certain zone, it may be started after a predetermined time has elapsed. The predetermined time here is different depending on whether the next base station zone to enter is near or far, so it is preferable to set a different value for each base station based on such a difference in physical distance. Of course, the broadcast communication may be started immediately after the handover is completed regardless of the distance. (Reference numeral 411 in FIG. 4)

25) 車上局9が基地局4のゾーンを抜け出るとともに、ハンドオーバが開始され、基地局4にはデータが蓄積され始める。図4の例では#3,#4・・・とデータが蓄積される。一方、同報通信を受けていた基地局1についてはそれ以前のデータも送信されずに蓄積されていて、バッファ容量に応じて古いデータから順に書き換え更新されている。例えば図4の例では基地局1には#1、#2、#3、#4・・とデータが蓄積されている。(図4の符号413)
26) ハンドオーバが完了(ハンドオーバは実施の形態1で説明した手順で実行)したとき、基地局1は蓄積しているデータを順次吐き出そうとするが、#1#2のデータはすでに車上局9は受信済みであり、再送するのは無駄である。
27) そこで、本発明では、ハンドオーバが完了(ハンドオーバは実施の形態1で説明した手順で実行)するとき、統合型MR11はFA2に対し、ハンドオーバ開始前に受信済みのデータのシーケンス番号を通知する。即ち図4の例では#2まで受信済みで、#3から受信すればよいことを通知する。(図4の符号414)
28) FA2は、通知されたシーケンス番号から、未送信で次に送信するべきデータ、即ち図4の例では#3のデータを選択し、MR11に対して送信する。(図4の符号415)
25) As the onboard station 9 exits the zone of the base station 4, the handover is started and data is accumulated in the base station 4. In the example of FIG. 4, data is stored as # 3, # 4. On the other hand, for the base station 1 that has received the broadcast communication, the previous data is also stored without being transmitted, and is rewritten and updated in order from the old data according to the buffer capacity. For example, in the example of FIG. 4, the base station 1 stores data # 1, # 2, # 3, # 4,. (Reference numeral 413 in FIG. 4)
26) When the handover is completed (handover is executed according to the procedure described in the first embodiment), the base station 1 tries to discharge the accumulated data sequentially, but the data of # 1 # 2 is already on the vehicle Station 9 has already been received and it is useless to retransmit.
27) Therefore, in the present invention, when the handover is completed (handover is performed according to the procedure described in the first embodiment), the integrated MR 11 notifies the FA 2 of the sequence number of the received data before the start of the handover. . That is, in the example of FIG. 4, it is notified that # 2 has been received, and it is only necessary to receive from # 3. (Reference numeral 414 in FIG. 4)
28) From the notified sequence number, FA2 selects data to be transmitted next without transmission, that is, data # 3 in the example of FIG. 4, and transmits it to MR11. (Reference numeral 415 in FIG. 4)

以上のフローを図5に改めて示す。
図5のステップS51では次のハンドオーバが間近であることをHA7が検知する。
ステップS52で、次の切替予定の基地局にも位置登録を行う。
ステップS53で、HA7から2つの基地局に同報送信を開始。切り替え後に使用される基地局にはデータが蓄積される。
ステップS54でハンドオーバ開始、
ステップS55で、ハンドオーバ完了、車上局は受信済みのデータ番号を通知。
ステップS56で、新しい基地局は蓄積しているデータの中から、車上局が未受信のデータを選択して送信する。
21)から28)の手順によれば、従来なら、送信するべきシーケンス番号が判明した時点で、改めてHA7から基地局1にパケットデータをとりおろさなければならなかったのが、事前に同報送信されて、新しい基地局にデータが蓄積されているので、改めて取り込む手間が不要となり、その分の時間が短縮される。
実施の形態2の方法にて、IPハンドオーバ前後で過不足のない効率的なデータ通信を行うことができ、パケット遅延の削減を可能とする。
The above flow is shown again in FIG.
In step S51 of FIG. 5, the HA 7 detects that the next handover is imminent.
In step S52, location registration is also performed for the next base station to be switched.
In step S53, broadcast transmission is started from HA7 to two base stations. Data is accumulated in the base station used after switching.
In step S54, handover is started.
In step S55, handover is completed and the onboard station notifies the received data number.
In step S56, the new base station selects untransmitted data from the stored data and transmits it.
According to the procedures 21) to 28), in the past, when the sequence number to be transmitted was found, the packet data had to be newly collected from the HA 7 to the base station 1 in advance. Since the data is stored in the new base station, there is no need to take it in again, and the time is reduced accordingly.
With the method of the second embodiment, efficient data communication can be performed without excess or deficiency before and after IP handover, and packet delay can be reduced.

この発明の列車無線システムに用いられるハンドオーバの手順は、列車無線に限らず、携帯電話、自動車電話、船舶/航空用の公共無線電話など複数の基地局と移動端末との間で行われる通信に利用することができる。 The handover procedure used in the train radio system of the present invention is not limited to train radio, but is used for communication between a plurality of base stations and mobile terminals such as mobile phones, automobile phones, and ship / aviation public radio phones. Can be used.

この発明の実施形態1の列車無線システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the train radio system of Embodiment 1 of this invention. 図1の列車無線システムでのハンドオーバ手順を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the handover procedure in the train radio system of FIG. 図2の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation | movement of FIG. 本発明のパケット遅延削減の手順を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the procedure of the packet delay reduction of this invention. 図4の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation | movement of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 基地局、 2 統合型FA(Foregin Agent)、
3 LCX無線機、 4 基地局、
5 統合型FA(Foregin Agent)、
6 LCX無線機、 7 HA(Home Agent)、 8 サーバ、
9 車上局、 10 無線機、
11 統合型MR(Mobile Router)、
12 基地局、 13 FA(Foregin Agent)、
14 無線アダプタ、
15 LCX無線機、 16 車上局、 17 無線機、 18 無線アダプタ、
19 MR(Mobile Router)。
1 base station, 2 integrated FA (Foregin Agent),
3 LCX radios, 4 base stations,
5 Integrated FA (Foregin Agent),
6 LCX radios, 7 HA (Home Agent), 8 servers,
9 on-board stations, 10 radios,
11 Integrated MR (Mobile Router),
12 base stations, 13 FA (Foregin Agent),
14 wireless adapter,
15 LCX radio, 16 on-board station, 17 radio, 18 wireless adapter,
19 MR (Mobile Router).

Claims (5)

鉄道線路を走行する列車に搭載された車上局と、前記鉄道線路に沿って配置された複数の基地局のいずれか一つとの間でIPアドレスを用いて通信する列車無線システムであって、
通信回線に接続され、IPアドレスを用いて通信するサーバ、このサーバに接続された第1のルータ、
前記第1のルータに接続されるとともに、それぞれが通信データの授受の制御を行う無線アダプタ機能を含んだ統合型の第2のルータと、この統合型第2のルータに接続されるとともに前記鉄道線路に沿って設置された漏洩同軸ケーブルに接続された漏洩同軸ケーブル無線機とを有する複数の基地局、
前記複数の基地局間を移動する前記列車に搭載され、前記漏洩同軸ケーブル無線機と通信する無線機と、この無線機に接続されて通信データの授受、その他の制御を行う無線アダプタ機能を含んだ統合型モバイルルータとを有し、前記複数の基地局のおのおのが有する基地局ゾーン間をハンドオーバにより切替移動する車上局とを備え、
前記統合型第2のルータと前記統合型モバイルルータは、ともに、前記ハンドオーバ時の無線レイヤのスロット割当要求およびIPレイヤの位置登録を1回のデータ通信で行うものであることを特徴とする列車無線システム。
A train radio system that communicates between an on-board station mounted on a train traveling on a railroad track and any one of a plurality of base stations arranged along the railroad track using an IP address,
A server connected to a communication line and communicating using an IP address, a first router connected to the server,
An integrated second router that is connected to the first router and includes a wireless adapter function for controlling the transmission and reception of communication data, and the railway connected to the integrated second router and the railway A plurality of base stations having a leaky coaxial cable radio connected to a leaky coaxial cable installed along the track,
A wireless device mounted on the train that moves between the plurality of base stations and communicating with the leaky coaxial cable wireless device, and a wireless adapter function connected to the wireless device to exchange communication data and perform other controls An integrated mobile router, and an on-board station that switches between base station zones of each of the plurality of base stations by handover,
The integrated second router and the integrated mobile router both perform a radio layer slot allocation request and an IP layer location registration at the time of the handover in one data communication. Wireless system.
前記第1のルータは、前記列車が次に進入する基地局ゾーンの基地局に対し、前記ハンドオーバの開始に先行して前記位置登録とは別に位置登録を行い、前記車上局が現に存在する基地局ゾーンの基地局と、前記車上局が次に進入する基地局ゾーンの基地局とにデータを同報送信することを特徴とする請求項1に記載の列車無線システム。 The first router performs location registration separately from the location registration prior to the start of the handover with respect to a base station in a base station zone where the train enters next, and the onboard station actually exists. The train radio system according to claim 1, wherein data is broadcasted to a base station in a base station zone and a base station in a base station zone to which the onboard station enters next. 前記第1のルータが前記基地局に対してハンドオーバの開始に先行して行う前記位置登録は、前回のハンドオーバ完了後からあらかじめ定めた所定の時間の経過後に開始することを特徴とする請求項2に記載の列車無線システム。 3. The location registration performed by the first router prior to the start of handover with respect to the base station is started after a predetermined time elapses after completion of the previous handover. Train radio system as described in. 前記所定の時間は前記次に進入する基地局ゾーンごとに異なる値に設定されていることを特徴とする請求項3に記載の列車無線システム。   The train radio system according to claim 3, wherein the predetermined time is set to a different value for each base station zone that enters next. 前記第1のルータは、前記基地局の統合型第2のルータに送信するデータにはシーケンス番号を付与して送信し、当該車上局が新たな基地局ゾーンに進入して前記ハンドオーバが完了したとき、前記統合型モバイルルータは、その時点以前に受信済みの前記シーケンス番号を前記統合型第2のルータに通知し、前記統合型第2のルータは通知されたシーケンス番号に基づいて前記統合型モバイルルータに送信を開始するデータのシーケンス番号を決定することを特徴とする請求項2に記載の列車無線システム。   The first router assigns a sequence number to the data to be transmitted to the integrated second router of the base station and transmits the data, and the onboard station enters a new base station zone to complete the handover. Then, the integrated mobile router notifies the integrated second router of the sequence number received before that time, and the integrated second router performs the integration based on the notified sequence number. The train radio system according to claim 2, wherein a sequence number of data to be transmitted to the mobile router is determined.
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