JPH1141653A - 無線通信制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無線を用いて高速道路等の利用料金を自動徴
収するシステムでの効率的な無線通信を行う。 【解決手段】 移動体１の移動方向に複数の通信ゾーン
２０，２１を形成する通信ゾーン対応の複数の固定局ア
ンテナ１０，１１と、各通信ゾーン１０，１１毎に設け
られ当該通信ゾーン１０，１１内で特定した移動体１が
当該通信ゾーンを離脱したことを検出する位置検出手段
３０，３１と、位置検出手段３０，３１により離脱が検
出された移動体に対する当該通信ゾーンで割り当ててい
た通信フレームの割り当てを停止する手段とを設ける。
これにより、通信ゾーン内に存在しない移動体に対して
は通信フレームを割り当てられないため、効率的通信が
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は所定のスポット領域
内に進入してきた車両等の移動体を識別してこの移動体
との間で無線によるデータ通信を行い利用料金自動徴収
処理などを行うのに必要なデータを収集する無線通信制
御システムに係り、特に、短い距離だけ離間して配置さ
れた連続する２つのスポット通信ゾーンを通過する移動
体との間で時分割で割り当てた通信フレームを用い効率
的に無線通信を行うのに好適な無線通信制御システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平８−１６９７９号公報には、高速
道路出口ゾーンに進入してきた車両との間で無線通信を
行い、高速道路の通行料金を自動徴収するシステムが開
示されている。この従来技術では、出口ゾーンの各レー
ン毎に、予告アンテナと料金所アンテナを車両進行方向
に離間して設け、車両搭載無線機と予告アンテナとの間
で車両に関する情報の授受を行い、車両搭載無線機と料
金所アンテナとの間で通行料金に関する情報の授受を行
う様にになっている。

【０００３】所定の通信ゾーン内に進入してきた車両と
の間で無線により情報の授受を行うシステムでは、並行
して設置された隣のシステムとの間の電波干渉を避ける
ために、通信ゾーンをスポット的に狭くする。スポット
通信ゾーンにおけるその許容通信時間は、通信ゾーンの
長さと車両の移動速度とにより決定されるが、スポット
通信ゾーンを狭くすると、１つの通信ゾーンで必要な通
信時間を確保することが難しくなる。このため、車両の
進行方向に第２のスポット通信ゾーンを設け、第１のス
ポット通信ゾーン内に進入してきた車両との間で情報を
授受し、第１のスポット通信ゾーンを離脱した車両が次
の第２のスポット通信ゾーンに進入したときその車両と
の間の情報の授受を継続することで、許容通信時間の問
題を解決することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】複数のスポット通信ゾ
ーンを用いて無線通信を行う場合の固定局側の制御方式
としては、複数の通信ゾーンを意識しない、つまり全通
信ゾーンに対し同一の通信制御を行うのが一般的であ
る。即ち、車両（移動体）が第１の通信ゾーンに進入す
るとデータリンク確立の要求を固定局側に要求し、固定
局側では、どこの通信ゾーンかは意識せず全通信ゾーン
にその車両用の通信フレームを割り当て、通信処理を開
始する。その車両の存在する通信ゾーンでは通信が成立
し、その車両が存在しない通信ゾーンでは通信が不成立
となるが、固定局側では、１つの通信ゾーンで通信が成
立したことによりその通信は成功したとみなし、その車
両に対する次の処理のための通信を行う。これを一連の
処理が終了するまで続けることにより実現できる。

【０００５】しかし、この制御方式では、下記のような
問題が生じる。

【０００６】１）目的とする移動が存在しない通信ゾー
ンでも、存在しない移動体用の通信フレームの割り当て
が必要となり、通信が非効率であるばかりでなく、不要
な電波を送出することになり好ましくない。

【０００７】２）一般に、移動体との間で行う無線通信
では、有限個に時分割された通信フレームを割り当てる
ことにより行われる。目的とする移動体が存在しない通
信ゾーンには、別の移動体が存在している可能性があ
り、本来、存在する移動体の通信フレームを割り当てた
方が、システム全体のスループットは向上するが、存在
しない移動体用の通信フレームにより有限個の通信フレ
ームが使用され、この存在する移動体用の通信フレーム
の割り当てが行えない場合が発生する。この現象は、移
動体のトラフィックが上がるにつれてより顕著に現われ
る。

【０００８】３）一般的に通信ゾーン間は、お互いの電
波の干渉による通信品質の劣下を避けるため、ある一定
の距離（電波の再利用距離）を置いて設置される。従っ
て、通信ゾーン間には通信不可能となるゾーンが存在
し、移動体がこのゾーンを通過中は、固定局側が行う通
信処理は全て無駄になり、いたずらにシステムの処理負
荷を上げることになる。また、１）と同様に不要な電波
を送出することになり好ましくない。

【０００９】４）無線通信では、通信に失敗した場合に
は、再度、同一フレームを送信または受信してリカバリ
を行うことが一般的であるが、移動体が、上記通信不可
能なゾーンに長く滞在した場合を考慮すると、システム
の運用上リカバリ処理回数の設定が現実的に不可能とな
り、移動体が本当に途中で故障し通信が不能になったこ
とをシステム的に知る手段が無くなる。

【００１０】本発明の目的は、高い通信品質でしかも処
理負荷を増大させずに効率的に通信を行うことが可能な
無線通信制御システムを提供することにある。

【００１１】

【問題点を解決するための手段】上記目的は、固定局が
移動体の存在する通信ゾーンを把握し、移動体が存在す
る通信ゾーンにのみ、この移動体の通信フレームを割り
当てる制御を行うことで、達成される。

【００１２】移動体は、第１の通信ゾーンに進入すると
データリンク確立の要求を固定局側に要求する。固定局
側では、この要求信号により、移動体の第１通信ゾーン
への進入を検知し、第１通信ゾーンでの通信処理を開始
する。つまり、第１通信ゾーンにのみ通信フレームの割
り当てを行い、これに続く第２の通信ゾーンへは通信フ
レームの割り当てを行わない。移動体が第１通信ゾーン
の終端まで移動すると、位置検出手段からの位置情報も
基に、通信ゾーン離脱判定が行われる。固定局は、離脱
判定により第１通信ゾーンでの移動体との通信はもはや
無理であると判断し、移動体用の通信フレーム割り当て
を終了する。

【００１３】その後、移動体が第２の通信ゾーンに進入
すると、再びデータリンク確立の要求がなされる。この
とき、第１通信ゾーンにおける通信履歴情報により、第
２通信ゾーンでの当該移動体用の通信フレームの割り当
て可否や、継続処理の有無判定が行われる。継続処理が
必要と判断された場合には、通信フレームの割り当てを
行い通信処理を継続する。継続処理不要と判断された場
合には、もはや通信フレームの割り当てを行わず、離脱
判定も行わない。

【００１４】このような制御方式により、移動体が存在
しない通信ゾーンや、移動体が通信不可能なゾーンに存
在する場合においては、通信フレームが割り当てられる
ことがなく、他の移動体がその通信ゾーンに存在する場
合には、他の移動体用の通信フレームとして使用するこ
とが可能となる。

【００１５】また、通信ゾーン内で移動体の存在を確認
しながら、通信フレームの割り当てを行うことにより、
リカバリ処理の回数は、一定の無線通信品質を確保でき
る有限な回数に設定でき、この回数を超えるリカバリ処
理が発生した場合には、何らかの異常が発生しもはや通
信不可能との判断が可能となり、システムとしての信頼
性向上、処理性能向上、通信効率の向上など、最適な無
線通信制御システムが構築できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に
係る無線通信制御システムの構成図である。本実施形態
に係る無線通信制御システムは、移動体１の進行方向に
離間する２つの無線通信用のアンテナ１０，１１が設置
されており、アンテナ１０の通信ゾーン（第１の通信ゾ
ーン）２０と、アンテナ１１の通信ゾーン（第２の通信
ゾーン）２１とは短い距離だけ離間して互いの電波が干
渉しないようになっている。各通信ゾーン２０，２１に
おいて、移動体１に搭載された無線通信機２と、アンテ
ナ１０，１１とが無線通信を行う。

【００１７】位置検出装置３０，３１は、各通信ゾーン
２０，２１対応に設けられており、各通信ゾーン２０，
２１内に存在する移動体がその通信ゾーンを離脱したか
否かを検出する。位置検出装置３０，３１としては、例
えば、移動体の撮像画像を取り込み画像処理して個々の
移動体をそのナンバープレートなどから識別すると共に
各移動体の当該通信ゾーンからの離脱を判定する画像処
理システムで構成したり、また、移動体１に搭載した無
線機２から当該移動体固有の無線電波を受信して三角測
量で当該移動体の当該通信ゾーンからの離脱を判定する
システムで構成する。

【００１８】本実施形態に係る無線通信制御装置４０
は、アンテナ１０，１１に接続された無線通信部４１
と、無線通信制御部４２と、位置検出装置３０，３１に
接続された装置間通信部４３と、移動体が各々の通信ゾ
ーンから離脱したか否かを判定する通信ゾーン離脱判定
部４４と、これら４１，４２，４３，４４と接続され各
部間の情報授受の機能を果たす共有記憶媒体４５とから
なる。移動体とアンテナ１０，１１との間では、時分割
された通信フレームのうち無線通信制御部４２が割り当
てた通信フレームを用いて無線通信を行うようになって
おり、同一通信ゾーン内に複数の移動体が存在する場合
でも同時に各移動体との間での無線通信が可能となって
いる。尚、通信ゾーン２０，２１では同一の無線周波数
で通信を行う。

【００１９】移動体１は、無線通信用アンテナ１０の通
信ゾーン２０内で、搭載する無線機２を用いて電波の送
信／受信を行い、無線通信制御装置４０との間でデータ
の受け渡しを行う。位置検出装置３０は、移動体１の識
別子と検出した位置と通信ゾーン２０の識別子を装置間
通信部４３に送り、装置間通信部４３が受け取ったデー
タを共有記憶媒体４５に書き込み、通信ゾーン離脱判定
部４４は共有記憶媒体４５を検索することでこれらのデ
ータを取得する。

【００２０】通信ゾーン離脱判定部４４は、移動体１の
位置と通信ゾーン２０の識別子より移動体１が通信ゾー
ン２０外に離脱したか否かを判定し、通信ゾーン２０外
に離脱したと判定すると、移動体１の識別子と通信ゾー
ン２０の識別子を含む離脱通知を共有記憶媒体４５に書
き込む。

【００２１】無線通信制御部４２は、共有記憶媒体４５
を検索して移動体１の離脱通知を受け取ると、通信ゾー
ン２０での移動体１への通信フレーム割り当てを中止
し、移動体１との通信処理がどこまで完了したかの情報
通信履歴情報を共有記憶媒体４５に格納する。

【００２２】移動体１が通信ゾーン２０を離脱してから
次に無線通信用アンテナ１１の通信ゾーン２１に進入す
ると、無線通信制御部４２は、移動体１との間のデータ
リンク確立処理で移動体１の識別子を得る。無線通信制
御部４２は、この識別子を用い共有記憶媒体４５を検索
することにより、移動体１が通信ゾーン２０で通信処理
をどこまで完了したかの情報通信履歴情報を知る。この
情報をもとに、無線通信制御部４２は、移動体１との間
で、通信ゾーン２０で完了した通信処理に継続する通信
処理を開始する。

【００２３】このように、通信ゾーン２０を移動体１が
離脱したことを知ることで、無線通信制御装置４０は、
移動体１と通信成功の見込みが無い無線通信を行う必要
が無くなる。また、無線通信制御装置４０は、通信ゾー
ン２１で通信ゾーン２０での通信処理を引き継ぐことが
可能となる。従って、通信ゾーン間での処理の継続を最
適にかつ効率的に行うことができる。

【００２４】図２は、無線通信制御装置４０内の無線通
信制御部４２が行う処理手順を示すフローチャートであ
り、無線通信制御部４２は、移動体毎および通信ゾーン
毎にこのフローチャートに従う処理を行う。

【００２５】まず、移動体・無線通信制御装置間のデー
タリンク確立処理（ステップ１）を行う。即ち、無線通
信制御装置が移動体と無線通信を開始するために、移動
体から該移動体の識別子を受信する等のデータリンク確
立のためのネゴシエーションを行う。

【００２６】次の移動体通信履歴情報登録判定処理（ス
テップ２）では、データリンクを確立した移動体搭載無
線機機が、他の通信ゾーンにて既に無線通信処理を行っ
ていたか否かを調べる。無線通信処理を行っていない場
合にはステップ４に飛ぶ。

【００２７】既に無線通信処理を行っていた場合には、
ステップ３に進み、この無線通信処理を引き継ぐため、
移動体の通信履歴情報（移動体の識別子、該移動体との
通信がどこまで行われたかの情報）を共有記憶媒体から
取り込み、ステップ４に進む。

【００２８】ステップ４の移動体通信ゾーン離脱情報有
無判定処理では、移動体が通信ゾーン内に存在するか否
かを判定する。この判定は、通信ゾーン離脱判定部から
の離脱情報すなわち離脱した移動体の識別子と、離脱し
た通信ゾーンの識別子が共有記憶媒体内に存在するか否
かより行う。この通信ゾーン離脱情報有無判定処理は、
移動体との無線通信シーケンス毎にこのシーケンスの実
行前に行なわれる。

【００２９】移動体離脱情報が存在しない場合には、ス
テップ５に進み、移動体への通信フレーム割り当てを行
う。移動体の離脱情報が存在する場合にはステップ６に
進み、移動体との通信は行わず、該移動体の通信履歴を
共有記憶媒体に格納する。

【００３０】図３は、通信ゾーン離脱判定部４４で行う
処理手順を示すフローチャートである。まず、共有記憶
媒体４５を介して移動体の位置情報を検出した通信ゾー
ンの識別子と移動体の識別子と位置を受け取る（ステッ
プ１０）。次に、通信ゾーンの識別子で示される通信ゾ
ーンの大きさと移動体の位置から移動体が通信ゾーン内
にいるか否かを判定する（ステップ１１）。移動体が通
信ゾーン内にいる場合には処理を終了し、移動体が通信
ゾーン外に離脱している場合には、移動体の離脱情報
（移動体の識別子と該移動体が離脱した通信ゾーンの識
別子）を共有記憶媒体に格納し（ステップ１２）、処理
を終了する。

【００３１】図４は、本発明の第２実施形態に係る無線
通信制御システムの構成図である。本実施形態に係る無
線通信制御システムは、アンテナ１０に対応した無線通
信制御装置４０（内部構成は図１と同じ）を設けると共
に、アンテナ１１に対応した別の無線通信制御装置７０
を設け（無線通信制御装置４０，７０の内部構成は同一
であり、内部構成４１〜４５と同一構成について７１〜
７５の符号を付してその説明を省略する。）、制御装置
４０の装置間通信部４３と、制御装置７０の装置間通信
部７３とが、共有伝送路６０を介して接続され、制御装
置４０で検出した離脱通知等が、共有伝送路６０を介し
て制御装置７０側に伝送されるようになっている。尚、
この実施形態では、２つのアンテナ対応に無線通信制御
装置を設けているが、３つ以上の通信ゾーンを設け、夫
々のアンテナ対応に無線通信制御装置を設けた場合に
は、各無線通信制御装置の装置間通信部を共有伝送路６
０に接続すればよい。

【００３２】無線通信制御装置４０での動作は図１の説
明と同様であり、移動体１の通信ゾーン２０における通
信履歴情報などが共有記憶媒体４５に書き込まれる。装
置間通信部４３は、共有記憶媒体４５より移動体１の通
信履歴情報を読み込み、共有伝送路６０を介して無線通
信制御装置７０に送信する。この通信履歴情報の送信
は、隣接する無線通信制御装置７０へのポイント通信で
も、共有伝送路６０に接続されている全ての無線通信制
御装置への同報通信でも構わない。送信された通信履歴
情報は、相手方の無線通信制御装置内の装置間通信部が
受信し、自無線通信制御装置内の共有記憶媒体へ格納す
る。

【００３３】移動体１が次の通信ゾーン２１に進入する
と、無線通信制御部７２は、移動体１とデータリンク確
立処理で移動体１の識別子を得る。無線通信制御部７２
は、この識別子を用いて共有記憶媒体７５を検索するこ
とにより、移動体１が通信ゾーン２０で通信処理をどこ
まで完了したかの情報を知る。そして、この情報をもと
に、無線通信制御部７２は、通信ゾーン２１で、通信ゾ
ーン２０で行った通信処理に続く通信処理を継続する。

【００３４】本実施形態も図１の実施形態と同様に、移
動体１と通信成功の見込みが無い無線通信を行う必要が
無く、また、通信ゾーン２１で通信ゾーン２０での通信
処理を引き継ぐことができ、無駄な通信フレームの割り
当てを行わずに、通信ゾーン間での処理の継続を最適に
かつ効率的に行うことができる。

【００３５】図５は、本発明の第３実施形態に係る無線
通信制御システムの構成図である。本実施形態に係る無
線通信制御システムで用いる無線通信制御装置４０は、
無線通信部４１と、無線通信制御部４２と、通信ゾーン
離脱判定部４４と、これらに接続される共有記憶媒体４
５とを備え、無線通信部４１には、２つのアンテナ１
０，１１が接続され、アンテナ１０の通信ゾーン２０
と、アンテナ１１の通信ゾーン２１とは、短い距離だけ
離間するように設けられている。移動体１に搭載される
無線通信機２には、移動体１の幅方向の左右に配置され
た一対の位置検出用アンテナ１６，１７が接続され、ア
ンテナ１０（または１１）から送出される電波３０の左
右に広がった電波３３，３４の角度をアンテナ１６，１
７で受信するようになっている。

【００３６】移動体１は、通信ゾーン２０内で電波の送
信／受信を行い、無線通信制御装置４０との間でデータ
の受け渡しを行う。１対の移動***置検出用アンテナ１
６，１７を持つ無線通信機２は、固定局であるアンテナ
１０が送出した電波を受信し、各位置検出用アンテナ１
６，１７の受信した電波３３，３４の進入角度の位相差
より、移動体１の位置を算出し、この位置を送信データ
内に設定して無線通信制御装置４０に送出する。

【００３７】無線通信制御装置４０の無線通信部４１
は、移動体１の識別子および位置情報と通信ゾーン２０
の識別子とを受信して共有記憶媒体４５に書き込み、通
信ゾーン離脱判定部４４がこれらの情報を取り込む。通
信ゾーン離脱判定部４４は、移動体１の位置と通信ゾー
ン２０の識別子より、移動体１が通信ゾーン２０の外に
離脱したか否かを判定し、通信ゾーン外と判定すると、
移動体１の識別子と通信ゾーン２０の識別子を含む離脱
通知情報を共有記憶媒体４５に書き込む。無線通信制御
部４２はこの離脱通知情報を読み取り、移動体１の離脱
を知ると、通信ゾーン２０での移動体１への通信フレー
ムの割り当てを中止し、移動体１との通信処理がどこま
で完了したかの情報を共有記憶媒体４５に格納する。

【００３８】移動体１が通信ゾーン２１に進入すると、
無線通信制御部４２は、移動体１との間のデータリンク
確立処理で、移動体１の識別子を得る。無線通信制御部
４２は、この識別子を用いて共有記憶媒体４５を検索す
ることにより、移動体１が通信ゾーン２０で通信処理を
どこまで完了したかの情報を知る。そして、この情報を
もとに、無線通信制御部４２は、通信ゾーン２１で通信
処理の続きを開始する。

【００３９】本実施形態によっても、図１，図４の実施
形態と同様に、移動体１と通信成功の見込みの無い無線
通信を行う必要が無く、また、無線通信制御装置４０
は、通信ゾーン２１で通信ゾーン２０での通信処理を引
き継ぐことが可能である。従って、本発明の無線通信方
式では、通信領域間での処理の継続を最適にかつ効率的
に行うことができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、所定のスポット領域内
に進入してきた車両等の移動体を識別してこの移動体と
の間で無線によるデータ通信を行い利用料金自動徴収処
理などを行うのに必要なデータを収集する無線通信制御
システムにおいて、高い通信品質でしかも処理負荷を増
大させずに効率的に通信を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る無線通信制御シス
テムの構成図である。

【図２】図１に示す無線通信制御部の処理手順を示すフ
ローチャートである。

【図３】図１に示す通信ゾーン離脱判定部の処理手順を
示すフローチャートである。

【図４】本発明の第２実施形態に係る無線通信制御シス
テムの構成図である。

【図５】本発明の第３実施形態に係る無線通信制御シス
テムの構成図である。

【符号の説明】

１…移動体、２…移動体搭載無線通信機、１０，１１…
アンテナ（固定局側）、２０，２１…スポット通信ゾー
ン、３０，３１…位置検出装置、４０，７０…無線通信
制御装置、４１，７１…無線通信部、４２，７２…無線
通信制御部、４３，７３…装置間通信部、４４，７４…
通信ゾーン離脱判定部、４５，７５…共有記憶媒体、６
０…共有伝送路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広木 武 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 飯野 隆之 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 高橋 和範 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 高木 照夫 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立情報制御システム内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通信ゾーン内に進入してきた移動体との
   間で当該移動体に対してTDMA(Time Division Multiple
   Access)方式で割り当てた通信フレームを用い無線によ
   るデータ通信を行う無線通信制御システムにおいて、前
   記通信ゾーンを複数個離間させて並べこれらの通信ゾー
   ンを連続して通過する移動体との間で前記無線によるデ
   ータ通信を行う場合に前記移動体との間で無線通信を行
   う前記通信フレームの割り当てを前記通信ゾーン毎に行
   う手段を備えることを特徴とする無線通信制御システ
   ム。
2. 【請求項２】 移動体の移動方向に複数の通信ゾーンを
   形成する通信ゾーン対応の複数の固定局アンテナと、各
   通信ゾーン毎に設けられ当該通信ゾーン内で特定した移
   動体が当該通信ゾーンを離脱したことを検出する位置検
   出手段と、該位置検出手段により離脱が検出された移動
   体に対する当該通信ゾーンで割り当てていた通信フレー
   ムの割り当てを停止する手段とを備えることを特徴とす
   る無線通信制御システム。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、最初
   の通信ゾーンで必要な無線通信が終了しなかった場合に
   は当該移動体に対する前記最初の通信ゾーンでの通信履
   歴を参照して次の通信ゾーンでその続きの無線通信を行
   う手段を備えることを特徴とする無線通信制御システ
   ム。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかにおい
   て、いずれかの通信ゾーンで通信中に通信異常が発生し
   た場合は当該移動体に対するリカバリ処理回数により通
   信異常を判断する手段を備えることを特徴とする無線通
   信制御システム。