JP3741700B2 - 無線端末交信方法 - Google Patents
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Description
更に従来の固定的な無線LANシステムでは、他からの無線端末の加入は許されず、従って任意加入の無線端末間の交信が許されないという課題がある。
衛星通信において管理データベースの位置を放送するステップと、
無線端末において上記放送を受けて該当する管理データベースに相手先無線端末の位置情報を問合せるステップと、
上記問合せ回答結果に基づいて相手先無線端末と交信するステップ、とを備えた。
本発明の最も望ましいシステムの基本的な構成と動作を図に基づいて説明する。
図1は本実施の形態におけるシステムの動作シーケンスを示す図であり、図2は同じくシステム構成を示す図である。図3は局所的無線網の形成を説明する図で、同時に中継をも説明する図である。図4は本発明の主要な要素である管理データベースの、実施の形態2で説明する構成と動作、管理データ内容の例を示す図である。また図5は無線端末の構成を示す図で、図6は無線端末が行う動作フローを示す図である。
管理データベースは、図2に示すように、公衆網、局所的無線網、インターネット、道路情報網に接続設置され、通信衛星によってその位置が携帯端末に通知される。また図4に示されるように、管理データベースにより無線端末が移動した最新の位置情報、稼働状態、保有データ、関連するサービス情報、有効通信メディアと関連情報が記憶管理されている。
105、105B、105Cは重要な構成要素である管理データベースで、そのアドレスは既知であるか、またはシステムによっては放送形式で無線端末に知らされるか、または一般的な位置問い合わせサービスに対応して基地局103等が転送する。勿論、基地局103が管理データベース105Bを備えていてもよい。107はスイッチセンタ、108は基地局コントローラ、109は通信衛星基地局、115Dはホームロケーションレジスタである。
図3において、低出力の無線端末201等により局所的無線網106は偶発的にも形成され、205、206、207の交信圏内で互いに通信ができる。例えば交信圏206では、無線端末202と無線端末203は交信ができ、無線端末201と無線端末204は、中継する無線端末202、203を経由して交信ができる。
前提として管理データベース105等には、既に図4に示す各無線端末の位置情報等が登録、記憶されているものとする。この登録は図1においてステップS5(以後、ステップの記述を省く)で、図示されていないパソコンで予め管理データベースに通知されている。または直接各無線端末からS5で登録してもよい。管理データベース105、105B等は、これらの無線端末に対応して1レコードを割り当てて、場所移動等による更新と、他の無線端末からの照会に対する回答動作を行う。
無線端末201は、他の無線端末202と交信しようとして、まずステップS1で、既知アドレスを持つ管理データベース105Bに問い合わせる。S2で、管理データベース105Bは図4の管理データを参照して、基地局103経由で回答する。この回答があった位置情報に基づき、無線端末201はS3で直接、無線で交信をする。なお、問い合わせステップS1で同時に位置登録を行うようにしてもよい。
404は該無線端末の稼働状態を表し、ここでは該無線端末が稼働中であることを示している。405〜408は該無線端末が備えるデータやサービスの一覧である。405は該無線端末はHTTPサービスを備え、406はFTPサービスを備え、407、408は詳細は後述するデータ共有サービスを備えることを示している。
508は通信管理機構で、509として示される本発明によるデータベースへの参照/更新管理機構を使用し、アプリケーションから透過的に通信管理を行ない、最良の通信手段を選択する。510は高精度の位置情報を取得するためのGPS機構、511〜514は該無線端末が用意する無線通信機構である。GPS機構510は衛星通信機構を兼ねている。511は携帯電話網への通信機構、512は局所的無線網への通信機構、513はBluetooth通信機構、514は路側無線通信機構である。
例えば無線端末201と無線端末202は、図5に示す同じ機能構成をもっており、無線端末201は無線端末202のデータを利用したい。管理データベース105Bには公衆網による電話番号が付与されており、各々の無線端末は携帯電話網への通信機能を兼ねるGPS機構510を利用することによって管理データベース105Bにアクセスできる。
無線端末201の使用者は共同で営業活動を行なっている無線端末202の使用者と在庫管理データの交換を行ないたい。在庫管理アプリケーション504の操作画面からデータ一貫性回復オペレーションを行なう。504は自らのデータを管理している共有データ維持管理機構506に無線端末202の特定情報mobile2.isl.melco.co.jpとともにデータ一貫性回復命令を出す。共有データ維持管理機構506は通信管理機構508に無線端末202への初期データの送信を要求する。
通信セッションが確立されていなければ、602以降の処理を行なってセッションの確立を試みる。602でGPS機構510から緯度、経度情報を得る。この位置情報と無線端末202の特定情報を持って、データベース参照/更新機構509を通し管理データベース105Bに問い合わせを行なう。データベース参照/更新機構509については後述する。管理データベース105Bは、問い合わせメッセージ中の位置情報で持って当該無線端末の位置情報402を更新し、通信セルに変更があればセルID403も更新する。
607でタイムアウト期間内に応答があれば608で通信管理機構508自身の管理情報に通信セッション確立の旨を登録する。タイムアウトが発生した場合は、次候補につき606の処理を繰り返す。全ての候補につき失敗した場合は611でエラー報告をして終了する。
無線端末201は、さらに近隣にある無線端末からHTTPにより、当該地域の情報を得たい。無線端末201の使用者はブラウザソフトウェアを通し、通常URLによるアドレス指定をするところを「近隣サイトのサーチ」を指定する。ブラウザソフトウェアは通信管理機構508に対しサービスHTTP、現在位置、通信圏距離を検索キーとして渡して該当無線端末の検索を依頼する。通信管理機構508はデータベース参照/更新機構509を利用し603と同様にデータベース問い合わせを行なう。
HTTPはTCP/IP上の通信プロトコルであるので、HTTP501は使用者の指示を受けソケットエミュレーション機構507経由で、通信管理機構508に相手先端末の特定情報を指定して接続要求を出す。エミュレーション機構は通信管理機構508を使用して接続する。そして図6のフローチャートに従い、指定された端末に接続する。ただし、603のデータベース問い合わせは省略される。エミュレーション機構は独自のヘッダ情報をメッセージに付加し、これにより通信管理機構508は該ヘッダ情報の付加されたメッセージをエミュレーション機構に振り分ける。
このように本発明によれば、本来既知の相手同士で固定的で局所的にしか用いられなかった無線端末を、管理データベース105、105B等を備えて、問い合わせるステップを設けて、未知の無線端末のデータやサービスを利用したり、直接交信することが可能になる。
実施の形態1では携帯電話網、一般公衆網経由で管理データベースに位置情報を問い合わせ、それに基づく交信形態を説明した。本実施の形態では、管理データベース105を局所的無線網106内に局所的無線網インタフェースを備え、単独にアドレスを付与して設置する場合を説明する。
無線端末201では、データベース参照/更新機構509は、管理データベース105にアクセスする複数の通信手段として、衛星通信、路側通信機構であるDSRC、局所的無線網、そして、実施の形態1で説明した携帯電話網を使用する。
なお、図7は本実施の形態における無線端末201Bの動作フローであり、通信手段の選択に優先順を設けている。図4(A)は本実施の形態での管理データベース105の構成図である。
データベース参照/更新機構509は上位からデータベース参照更新要求を受けると、図7に示すフローチャートにより接続先の管理データベース及び管理データベースへのアクセスに使用する通信機構の選択を行う。701で本発明による独立設置の管理データベース105へ接続可能かどうかをチェックする。管理データベース105は局所的無線網インタフェース426を持っており、図4(C)の431で問い合わせを待っている。その無線端末201からの検出は、例えばCSMA/CA方式で行う。独立設置の管理データベース105は、局所的無線網及びBluetooth上に図1に示すように配置されて、固定的にMACアドレスを確保しており、無線端末は該アドレスに対して接続を試みることにより、各無線端末の通信圏内に独立設置の管理データベース105があるかどうかを知ることができる。通信圏内に独立設置の管理データベース105を発見すると、702で独立設置の管理データベース105をアクセス先管理データベースとして設定し、処理を終了する。
一方、DSRCに接続された管理データベース105Cはブロードキャストチャネルを使用して定期的に自らの所在を放送する。この詳細については次の実施の形態で説明する。一定期間中に管理データベース105Bが発行する該放送信号を受信すると、704でDSRCを管理データベースへのアクセス手段として登録し処理を終了する。
DSRCから管理データベース105Cの所在を示す信号を捕捉できなかったときは、705で通信衛星101からのデータベースの所在信号の受信を試みる。この詳細については後の実施の形態で説明する。受信に成功すると706で衛星通信を管理データベースへのアクセス手段として登録し処理を終了する。通信衛星からの信号を捕捉できなかったときは、707で携帯電話網をデータベースアクセス手段として選択し処理を終了する。本論理による通信メディアの優先順位は現状で得られる通信効率を考慮して設定されたものであり、新らしい利用可能メディアの出現や既存メディアの改良によりフローは更新される。
ところで、本実施の形態における管理データベース105は、有線、一般公衆網を経由して運用されている他の管理データベース105B、105Dに接続可能で、定期的にデータベース間のデータ一貫性を回復する。これにより、無線端末が情報ステーション経由で現在位置などのデータベース中の動的情報を更新しても、あるいは、携帯電話網経由で一般公衆網102にある管理データベース105B中の情報を更新しても、定期更新により相互に最新情報を管理することが可能となる。これは、管理データベース105によるデータが、局所的無線網での局所的通信手段を用いても、一般公衆網経由でもアクセスできることを示している。
DSRCによるデータベースアクセスは既に述べた実施の形態と通信方式を異にしている。その場合には、図1(B)の放送形式で無線端末群の位置情報が通知でき、問い合わせステップを省くことができる。
図8と図9によりDSRCによる通信機構を説明する。
DSRCは当初のアプリケーションとして有料道路における料金の自動収受システムを念頭に開発された路側通信機と車両間の通信機構である。路側通信機から車両へは比較的データ転送能力が大きく、車両側から路側へは車両側通信機(車両)の特定を行なうのに十分な比較的小さなデータ転送能力の通信機構が用意されている。
一つのDSRC路側通信機による地理的カバレージは半径30mほどで、ここで説明するのは近隣車両間での局所的無線網106としての局所的ネットワークの構築である。即ち、同一の道路上で同一の進行方向にある他車両で高々100mの範囲内にあるものの所在が知りたい。図8(A)はDSRC路側通信機が設置された道路例を示す。図8(B)は路側通信機802(104)と管理データベース105Cとを併せた構成を示す図である。802は路側通信機で、801はその通信圏を示す。図中の車両は801の通信圏にあり、端末803(無線端末201相当)は通信圏801に入り、特定情報を路側通信機802に対して送信したところである。
路側通信機802は車両側通信機からの登録信号を901で待っている。路側通信機802は端末803が路側通信機の通信圏801に入ったことをセンス信号によって知ると、802自身の特定情報を送信する。この特定情報を901で受けとると902で実施の形態1の無線端末と同様に、902で管理データベース105Bへ問い合わせを行なう。903で当該レコードの動的位置情報を当該路側通信機の位置でデータベース管理部813の内容を更新し、904で放送対象のレコードリストに当該レコードを追加する。
そして定期的に端末群の位置情報を図1(B)のS10の放送を行う。こうすれば、端末803は容易に交信先の端末を識別でき、S3の交信ステップに移って、局所的ネットワークを構成できる。
以上のように、ある路側通信機802の通信圏801にある無線端末を持つ車両とそのレコードは、路側通信機802上のレコードリストとして管理データベース105Cで管理され、路側通信機802から図1(B)のS10として該通信圏801内に放送され、これにより車両側通信機、即ち、端末803は車両間で局所的ネットワークを構成することができる。一度形成された車両間の局所的ネットワークは必要に応じて保持される。
先の実施の形態では、基地局経由または直接に管理データベースに問い合わせるステップにより無線端末の位置情報を得る方式を説明した。ここではDSRCでの放送形式と同様に、放送形式でまず管理データベースの所在を知らせ、それに基づいて問い合わせる形式を説明する。
衛星通信システムとALOHA等によるメディアアクセス・コントロールにより、衛星をリピータとして使用する無線通信路に、無線端末は接続が可能であり、この無線通信路を経由して管理データベース105Bとも接続できる。
本実施の形態では、図2の通信衛星101から、管理データベース105Bの所在を図1(C)のS10Bとして定期的に該無線通信路上に送出する。
また、衛星基地局であるデータベースは適宜、有線、公衆回線網を通して他データベースと接続し、データベース間のデータ一貫性の回復を行なう。
本実施の形態では、交信相手である他の無線端末が交信領域内に入るのを待って交信を行う場合を説明する。
即ち、無線端末は相手無線端末との交信予約を管理データベースに対して行ない、所望する局所的無線網となる局所的ネットワーク内に相手が到達すると、管理データベースから通知を受けて交信を開始する。こうすると、相手無線端末が局所的ネットワークに発見できない場合も、ある待ち合わせ時間をもって利用可能となる。
なお、システム形態としては実施の形態1と同様、無線基地局103を経由して管理データベース105Bが待ち合わせ動作を指示するものとする。しかし、これまでの実施の形態と同様、局所的無線網の管理データベース105が行うようにしてもよい。
今、無線端末201は図6による動作により通信セッションの確立を試みる。本実施の形態において、603はデータベースから当該レコードを得ない限り休眠するとの属性を付して問い合わせを行なう。管理データベース105Bは上記属性をチェックし、無線端末201の現在位置と相手の無線端末202の特定情報の検索条件に合致するレコードを発見できなければ、検索条件;
35.21.2.807N139.32.4.821E;10m;mobile2.isl.melco.co.jp
をペンディングリストに登録する。以降ペンディングリストは図10に示す動作フローに基づいて管理データベース105Bによりチェックされる。
無線端末202等が位置を変えると、データベースに対し位置情報の更新を行なう。このとき管理データベース105Bは、1001で更新要求を待ち受け、更新を行なったレコードで1002でペンディングとなっている問い合わせ条件のうち、データ更新がされたことで合致するようになったものがないか1003でサーチする。例えば、先の問い合わせ条件はmobile2.isl.melco.co.jpが問い合わせ元の10m以内になったとしてデータ更新が行なわれると、更新後のレコードは検索条件に合致する。
即ち、図1(A)のS2回答ステップとして、時間的に条件がととのった後に無線端末201に回答する。勿論、S1の問い合わせステップに対して相手の交信先の無線端末202の位置情報がない場合にただちにペンディングに入るむねを回答し、続いて条件合致後に上記回答をするようにしてもよい。
このように、データベース問い合わせ時に検索条件に合致する無線端末が発見できなくとも、合致する相手の無線端末が局所的無線網となる局所的ネットワーク内に移動してくると、管理データベース105Bの更新がされて、そのことを管理データベース105Bから通知を受けることができ、無線端末201は他無線端末202と交信したり、実施の形態1で述べた他無線端末からのデータ受信等サービスを受けることができる。
本実施の形態ではさらに、直接は到達不能な2者間の交信に通信を中継する更に他の無線端末を使用するシステムを説明する。
図3は本実施の形態における中継通信を説明する図である。管理データベース105B、105から図1(D)のS4起動ステップによって無線端末202、203は中継依頼を受ける。無線端末201は無線端末202、203を中継することによって交信相手先の無線端末204交信できる。言い換えれば、端末201、204は交信圏206を介して局所的ネットワークを構成する。
無線端末201は実施の形態1での動作と同様に、現在位置、通信到達可能距離、接続を所望する端末の特定情報と許容ホップ数を指定して図6の動作フローにおける問い合わせ603で管理データベース105B、105に対して問い合わせる。
管理データベースは、必要な中継端末を探し、経路情報を作成する。即ち、1101で特定情報にある端末を検索し、さらに、稼働中かどうかをチェックする。なければ1102で問い合わせ元にエラー報告し終了する。
稼働中であれば、問い合わせ元の現在位置、目的とする端末の現在位置、および、与えられた通信到達可能距離から1104で通信到達可能かどうかをチェックする。到達可能でなれば、1105ですでに許容されたホップ数、つまり、中継端末の数を越えていないかをチェックし、すでに越えていれば1102でエラー報告をして終了する。
再び、1104において1106で選択した中継端末から目的とする端末に到達可能かどうかをチェックする。可能であれば1103で目的とする端末のレコードと中継端末となるべき端末のレコードからなる経路リストを問い合わせ元の無線端末201に返送する。経路リストを受けとった無線端末201は中継端末となるべき例えば中継端末202、203に経路情報を設定するため図12の経路情報表を作成する。
図において、1201は無線端末201が属する局所的ネットワーク上の特定情報とアドレス、1202は第一の中継端末202の特定情報とアドレス、1203は第2の中継端末203の特定情報とアドレス、1204は目的とする交信先無線端末204の特定情報とアドレスである。この例で中継端末の数、つまり、ホップ数は2である。無線端末201は経路情報表を中継端末202に送信する。中継端末202は経路表をサーチして交信元の特定情報とアドレス1201と1204を確認し、自身が1202として中継端末の一番目となっていることを知る。
こうした経路情報設定により無線端末201は交信圏205を越えて遠い位置にある無線端末204との通信が可能になる。
即ち無線端末201は管理データベース105B、105に対し、ホップ数に加えて、経路情報の設定を依頼する旨の属性を付して図1のS1、問い合わせを行なう。
管理データベース105B、105は、図11の動作フローに従って処理を行ない、1103において経路リストを返送する代りに、携帯電話網経由で中継端末となる端末に経路情報を設定して、図1のS4起動を行って、リスト上にある全ての中継端末202、203への経路設定に成功すると、依頼をしてきた無線端末201にレコードを返送する。全ての中継端末に経路情報の設定ができなかったときは経路情報を削除し、1102のエラー報告をする。
無線端末201が交信先の無線端末204のレコードを管理データベース105B、105から受けとったときにはすでに経路情報は設定されているので、無線端末201は無線端末204への通信は中継端末202、203経由で行なうよう自身の経路情報を設定するので、中継端末202、203を経由として通信可能となる。
本実施の形態では、携帯電話網で用いられるホームロケーションレジスタとの協調動作、即ち、ホームロケーションレジスタの位置情報を利用したシステムを説明する。
本実施の形態のシステムにおける、図2のホームロケーションレジスタ115は、本来、携帯端末の位置管理を行うものである。図13(A)はホームロケーションレジスタの位置管理内容を説明するもので、システム中の各セルに携帯端末が入ってくると、その電話番号1311対応にセルIDを付与して位置を管理している。また図13(B)はそれに対応する管理データベースの動作フロー図である。
携帯端末(無線端末)201がホームロケーションレジスタが設けられたシステムに入ってくると、その呼によりホームロケーションレジスタ115に図13(A)で示されるように位置管理されるが、この登録時に対応する管理データベースに図13に示す動作フローを行わせる。即ち、1301で発呼先は本来の通信システムが定める交信圏内の無線端末かどうかをチェックする。発呼先がこの交信圏外であれば何もせず処理を終了する。1302で発呼元と交信先を管理データベース105B中に電話番号をキーとしてサーチし各々のレコードを得、両者が共通に所有する通信メディアで、端末の稼動状態を含め到達可能なものがあるかをチェックし、なければ何もせず終了する。
このように、安価で転送性能の良いメディアをホームロケーションレジスタを参照して通知することで、より有利な通信方法を選択することができる。
DSRC路側通信機、105,105B,105C 管理データベース、106 局所的無線網、107 スイッチセンタ、108 基地局コントローラ、109 通信衛星基地局、110 無線端末交信範囲、201,201B 無線端末、202,203 (無線)中継端末、204 (交信先)無線端末、205,206,207 (局所的無線網)交信圏、401 無線端末の特定情報、402,403 無線端末の位置情報、410 無線端末の局所的無線網状態情報、426 局所的無線網インタフェース、509 無線端末の管理データベースへの参照/更新管理機構、803 端末、S1,S1B (登録と)管理データベースへの問い合わせステップ、S2,S2B 管理データベースからの回答ステップ、S3,S3B 交信先無線端末との交信ステップ、S4 中継端末への起動ステップ、S5 管理データベースへの登録ステップ、S10,S10B 放送ステップ。
Claims (1)
- 無線端末の位置情報を管理する無線端末管理装置を公衆網に備え、該無線端末管理装置は、同一基地局に属する無線端末以外の複数の他無線端末の位置情報も記憶するようにして、かつ無線端末に衛星通信を捕捉する機能を備えて、
衛星通信において管理データベースの位置を放送するステップと、
無線端末において上記放送を受けて該当する管理データベースに相手先無線端末の位置情報を問合せるステップと、
上記問合せ回答結果に基づいて相手先無線端末と交信するステップ、とを備えたことを特徴とする無線端末交信方法。
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