无线通信网络系统的同步方法
无线通信网络系统的同步方法
【专利摘要】本发明将移动无线机能通信地配置于移动体的前后，将固定无线机中的至少1个作为同步用基站，将包含移动无线机在内的其它无线机作为同步用数据包的中继站，中继站在接通电源时切换为等待接收同步用数据包的同步捕捉模式，在接收到不经由移动无线机的同步用数据包时切换为表示同步精度高的地上同步维持模式并能发送同步用数据包，在接收到经由移动无线机的同步用数据包时切换为与地上同步维持模式相比表示同步精度低的车上同步维持模式并能发送同步用数据包，车上同步维持模式的中继站在从地上同步维持模式的中继站接收到同步用数据包时切换为地上同步维持模式。
【专利说明】无线通信网络系统的同步方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备搭载于移动体的移动无线机和沿着移动体的移动路线设置的将信息依次中继来传输的多个固定无线机、这些无线机以时分多址方式进行通信的无线通信网络系统中的各无线机间的同步方法，特别是，涉及即使在相互能通信的固定无线机间发生了通信障碍也能够维持各无线机间的同步状态的无线通信网络系统的同步方法。
【背景技术】
[0002]在具备向控制区域内发送信息的基站和通过无线与该基站连接的多个无线站的无线通信网络系统中，为了以时分多址方式发送和接收信息，需要使各站同步。作为其同步方法，可以考虑所有的无线站同时接收从基站发送的同步用数据包来取同步的方法、控制区域内的所有的站同时接收同步信号(例如GPS信号）来取同步的方法。但是，在使用GPS信号的方法中，必须在所有的站设置高价的GPS接收机，成本高，而且在隧道内无法使用。另外，在使用同步用数据包的方法中，在来自基站的电波无法到达的无线站存在的较大控制区域中，例如在如铁道的列车控制这样具有一维的扩展的控制区域的无线通信网络系统中无法使用。
[0003]因此，作为不需要在所有的站设置同步信号的接收机，在来自基站的电波无法到达的无线站存在的较大控制区域中也能够应用的同步方法，有专利文献I所记载的无线通信网络的同步方法。在专利文献I所记载的同步方法中，各无线站对从基站发送的同步用数据包依次进行中继来发送，由此，使包含来自基站的电波无法到达的无线站在内的所有的站同步。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献I :特开2000-102063号公报
【发明内容】
_7] 发明要解决的问题
[0008]然而，专利文献I所记载的同步方法是利用地上的相邻的无线机彼此一边依次进行无线通信一边对同步用数据包进行中继的方法，因此，例如在列车进入隧道且车体导致隧道内的电波的传播空间变窄而使得电波衰减、或者在地上的无线机的各天线处于低于列车的车高的位置时列车的前方和后方的地上无线机间的电波的传播被车体遮挡而使得电波难以接收的情况下，有如下可能：无法进行同步用数据包的中继动作，无法维持无线机间的同步状态。
[0009]本发明是着眼于上述问题而完成的，因此，其目的在于，提供即使固定无线机间的通信发生了故障也能够继续同步信息的中继动作从而能够维持基站和中继站间的同步状态的无线通信网络的同步方法。
[0010]用于解决问题的方案[0011]因此，在第I发明的无线通信网络的同步方法中，上述无线通信网络系统具备：移动无线机，其搭载于沿着规定的路线移动的移动体；以及多个固定无线机，其沿着上述路线空开间隔地设置有多个，相互相邻的上述固定无线机彼此进行无线通信，从发送源至末端一边进行中继一边传输信息，上述移动无线机和固定无线机在时间上同步为能通信而进行通信，上述无线通信网络的同步方法的特征在于，构成为：将上述移动无线机配置于上述移动体的前部和后部，使它们能相互通信，在固定无线机间存在上述移动体时，能由搭载于移动体的上述2个移动无线机对上述固定无线机间的同步信息进行中继。
[0012]在所述构成中，在相互能进行无线通信的固定无线机间的同步信息的中继有可能被移动体阻碍的状况时，由移动体的前部和后部的移动无线机中的离发送侧的固定无线机较近的一侧的移动无线机接收同步信息后向另一方移动无线机发送接收到的同步信息，从另一方移动无线机向接收侧的固定无线机发送同步信息，由此，利用移动体的2个移动无线机进行同步信息的中继。
[0013]另外，在第2发明的无线通信网络的同步方法中，上述通信无线通信网络系统具备：移动无线机，其搭载于沿着规定的路线移动的移动体；以及多个固定无线机，其沿着上述路线空开间隔地设置有多个，相互相邻的上述固定无线机彼此进行无线通信，从发送源至末端一边进行中继一边传输信息，上述移动无线机和固定无线机在时间上同步为能通信而进行通信，上述无线通信网络的同步方法的特征在于，构成为：将上述固定无线机中的至少I个固定无线机作为同步用数据包发送用的基站，将其它固定无线机作为对从上述基站发送的同步用数据包进行中继的中继站，这些中继站在接通电源时切换为等待接收同步用数据包状态的同步捕捉模式，切换为同步捕捉模式的中继站能在接收到同步用数据包时切换为同步维持模式而在预先确定的自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包，上述同步维持模式的中继站在未接收到同步用数据包的状态超过预先设定的同步信息更新限制时间时切换为上述同步捕捉模式。
[0014]在所述构成中，将至少I个固定无线机作为同步用数据包发送用的基站，将其它固定无线机作为中继站对从基站发送的同步用数据包进行中继。中继站在接通电源时切换为同步捕捉模式而等待接收同步用数据包。同步捕捉模式的中继站在接收到同步用数据包时，能切换为同步维持模式而成为同步状态来进行同步用数据包的发送，在预先确定的自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包。另外，同步维持模式的中继站在未接收到同步用数据包的状态超过预先设定的同步信息更新限制时间时切换为同步捕捉模式。
[0015]发明效果
[0016]根据第I发明的无线通信网络系统的同步方法，构成为，将相互能通信的2台移动无线机配置于移动体的前部和后部，在固定无线机间存在移动体时，能由移动体的2台移动无线机将一方固定无线机发送的同步信息向另一方固定无线机进行中继，因此，即使在例如隧道内、固定无线机的天线高度低于移动体的情况等这样因移动体的存在而导致固定无线机间的电波传播被阻碍的情况下，也能够利用移动无线机继续从基站发送的同步信息的中继动作。因此，即使固定无线机间的通信发生了故障，同步信息的中继也不会被阻断，能够防止网络系统内的无线机丧失同步，能够维持同步状态。
[0017]另外，根据第2发明的无线通信网络系统的同步方法，同步维持模式的中继站能够在同步信息更新限制时间内接收同步用数据包从而维持同步状态，因此，即使在包含因移动体的存在而导致固定无线机间的电波传播被阻碍的情况在内的在同步用数据包的中继路径的一部分中发生了通信障碍的情况下，只要设置多个基站，就也能够接收来自其它基站的同步用数据包从而维持同步状态，能够防止网络系统内的无线机丧失同步。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图I是示出应用本发明所涉及的同步方法的无线通信网络系统的一例的概要构成图。
[0019]图2是上述无线通信网络系统的通信动作周期的帧构成的说明图。
[0020]图3是第I发明的同步方法的第I实施方式的动作模式的转变的说明图。
[0021]图4是根据第I实施方式的同步方法的车上无线站和地上无线站的动作模式转变状态的具体例的说明图。
[0022]图5是第I发明的基站的动作模式的转变的说明图。
[0023]图6是第2发明的同步方法的一实施方式的动作模式的转变的说明图。
[0024]图7是第2发明的基站的动作模式的转变的说明图。
【具体实施方式】
[0025]以下，基于【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0026]图I是示出应用本发明所涉及的无线通信网络系统的同步方法的无线通信网络系统的一例的概要构成图。
[0027]在图I中，无线通信网络系统具备以下部分而构成：2台列车无线机VRS1、VRS2，其作为移动体搭载于列车I ;以及多个沿线无线机WRSl?WRS7。
[0028]上述列车无线机VRSl、VRS2配置于列车I的前部和后部，与搭载于列车I的车上装置(未图示）连接并且能相互通信，例如通过有线电缆连接为能进行有线通信，一边移动一边在上述多个沿线无线机WRSl?WRS7之间以无线通信传输各种信息，因此，相当于移动无线机。在此，假设列车无线机VRSl配置于列车后部，列车无线机VRS2配置于列车前部。此外，列车无线机VRSl、VRS2间的通信不限于有线，也可以是无线。
[0029]上述沿线无线机WRSl?WRS7与列车无线机VRS1、VRS2之间发送和接收各种信息，因此，是如下传播型的无线机：其沿着作为列车I的移动路线的铁道线路空开间隔地设置有多个，相互相邻的无线机彼此进行无线通信，一边对信息进行中继一边传输。在此，沿线无线机WRSl?WRS7相当于固定无线机。这些固定无线机的间隔例如以电波可到达前面2个无线机的方式配置。此外，沿线无线机的台数不限于7台，可根据无线通信网络系统的控制区域的大小设定为合适的台数。
[0030]所述构成的无线通信网络系统的通信控制方式例如设为时分多址（TDMA)方式，从发送源的无线机至末端的无线机，一边通过中间的无线机对信息进行中继一边传输信息。该无线通信网络系统将图2所示的I个帧作为I周期而周期性地进行通信动作，各无线机被控制为：在I帧中，仅在根据预先设定信息分配的规定的时隙（以下，设为TS)时，能进行发送动作或者接收动作。并且，该通信网络内的所有的无线机的动作按设置于帧内的后述的同步TS块取得同步。[0031]简单说明上述帧的构成。
[0032]I帧分割为多个例如10个窗口 WO?W9(图2中用window表示)，各窗口 WO?W9分割为多个时隙块（以下，设为TS块）而构成，例如分割为：测距TS块，其用于进行列车无线机VRS1、VRS2和通信对象的沿线无线机WRS间的测距；列车无线机VRS1、VRS2为发送源的VRS发送TS块；同步TS块，其用于取得各无线机的发送和接收动作的同步；沿线无线机WRSl?WRS7为发送源的WRS发送TS块；以及VRS中继用TS块，其用于利用来自列车无线机VRS1、VRS2的信息发送进行中继动作。而且，各TS块分别包括规定数量的TS。通过设置上述VRS中继用TS块，能通过列车无线机VRSl、VRS2对相互能进行无线通信的沿线无线机WRS间的信息传输进行中继。
[0033]接着，说明第I发明的同步方法的第I实施方式。
[0034]本实施方式的同步方法是如下构成：设想因列车而导致地上的相互相邻的无线机间的电波传播发生故障的情况，利用搭载于列车的前后部的2个列车无线机对作为同步信息的例如同步用数据包进行中继来维持各无线机的同步状态。
[0035]在本实施方式中，将各沿线无线机WRS中的例如2个沿线无线机WRS作为成为同步用数据包的发送源的同步用数据包发送用的基站，将包含2个列车无线机VRS1、VRS2在内的其它无线机作为对从基站发送的同步用数据包进行中继的中继站。基站具备用于接收基准时刻信号例如GPS信号的GPS接收机，根据GPS信号的接收，基站彼此相互同步。各基站在接收到GPS信号时，基于内置的定时器的计时在自身的发送分配期间内发送同步用数据包。同步用数据包作为同步用信息，例如包含发送源的无线机类别信息(地上无线机或车上无线机)、发送时刻信息、当前的时隙信息、动作模式(后述的同步捕捉模式、地上同步维持模式、车上同步维持模式等）信息等。各中继站接收从基站发送的同步用数据包，基于该同步用数据包内的信息判断数据包的采用与否，在采用的情况下成为同步状态，将同步用数据包的同步信息更新而在自身的发送分配期间内发送同步用数据包，由此，进行同步用数据包的中继。
[0036]图3示出作为本实施方式的中继站的无线站在电源启动后的动作模式的转变，一边参照图3，一边说明本实施方式的同步动作。此外，图3中的地上无线站表示设置于地上的基站以外的各无线机，车上无线站表示列车无线机。
[0037]无线站在接通电源时启动后切换为同步捕捉模式。同步捕捉模式是等待接收从基站直接到达或者由无线站中继传送的同步用数据包的状态。同步捕捉模式的无线站在接收到同步用数据包时基于该同步信息判断为采用，如果接收到的同步用数据包是（甲）来自地上同步维持模式的地上无线站的同步用数据包则切换为地上同步维持模式，并且重置内置定时器而进行同步捕捉。即，在该时点，该无线站成为同步状态。在此，所谓地上同步维持模式，是指接收到不经由列车无线机地被中继的同步用数据包时的动作模式，示出了其是同步精度较高的动作模式这一点。
[0038]切换为地上同步维持模式的无线站基于被重置而开始计时的内置定时器的计时在确定的自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包。地上同步维持模式的无线站在到上述定时器的计时经过作为预先确定的同步信息更新限制时间的同步信息更新超时时间为止从地上同步维持模式的地上无线站再次接收并采用同步用数据包时，维持地上同步维持模式。另一方面，在到定时器的计时经过同步信息更新超时时间为止未能接收到来自地上同步维持模式的地上无线站的同步用数据包的情况下，判断为同步信息更新超时而切换为同步精度低于地上同步维持模式的车上同步维持模式。
[0039]另外，同步捕捉模式的无线站在（乙）从车上同步维持模式的地上无线站接收并采用同步用数据包的情况下、（丙）从车上无线站接收并采用同步用数据包的情况下或者(丁）通过车上无线站间的通信从其它车上无线站接收并采用同步数据包的情况下，切换为车上同步维持模式，并且重置内置定时器进行同步捕捉。在该时点，该无线站成为同步状态。在此，所谓车上同步维持模式，是指接收到经由列车无线机中继的同步用数据包时的动作模式，示出了其与上述的地上同步维持模式相比为同步精度较低的动作模式。这是因为，与仅通过地上的无线站进行中继的情况相比，经由处于运动的列车无线机，因此有可能稍稍产生同步偏差。
[0040]切换为车上同步维持模式的无线站基于被重置而开始计时的内置定时器的计时在确定的自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包来对同步用数据包进行中继。车上同步维持模式的无线站在到定时器的计时经过预先确定的同步信息更新超时时间为止从地上同步维持模式的地上无线站接收并采用同步用数据包时，切换为同步精度高于车上同步维持模式的地上同步维持模式而变为上述的地上同步维持模式时的动作。另一方面，在上述的（乙）?（丁）的情况下维持车上同步维持模式。另外，在到定时器的计时经过同步信息更新超时时间为止未能接收到同步用数据包的情况下，判断为同步信息更新超时而切换为同步捕捉模式。
[0041]图4具体地示出设想了因列车而导致地上的相互相邻的无线机间的电波传播发生故障的情况的本实施方式的同步方法的用于同步捕捉/同步维持的车上无线站和地上无线站的动作模式转变状态，说明其动作。
[0042]地上无线站群A根据来自基站I的同步用数据包的接收，地上无线站群C根据来自基站2的同步用数据包的接收，如图3所示，分别从同步捕捉模式切换为地上同步维持模式。在此，假设来自地上无线站群A和地上无线站群C的电波不会到达介于列车I和列车2之间的地上无线站群B。车上无线站IF能够接收来自地上无线站群A的同步用数据包，地上无线站群A对来自基站I的不经由车上无线站的同步用数据包进行中继，因此，车上无线站IF从地上同步维持模式的无线站接收同步用数据包，成为地上同步维持模式(是图3的(甲）的情况)。车上无线站IF和车上无线站IB例如通过有线连接为能相互通信，车上无线站IB能够接收来自车上无线站IF的同步用数据包，因此，车上无线站IB成为车上同步维持模式(是图3的(丁）的情况)。接收来自车上无线站IB的同步用数据包的地上无线站群B的各无线站也成为车上同步维持模式(是图3的(丙）的情况)。根据来自基站2的同步用数据包的接收，地上无线站群C、列车2的车上无线站2B、2F、接收来自车上无线站2F的同步用数据包的地上无线站群B的各无线站也是同样的。
[0043]这样，根据本实施方式的同步方法，能够利用搭载于列车的前后部的2个列车无线机对同步用数据包进行中继，因此，即使因列车而导致地上的相互相邻的无线机间的电波传播发生了故障，也能够维持各无线机的同步状态。另外，在地上同步维持模式的无线站在同步信息更新超时时间内未能接收到同步用数据包的情况下，不是继续同步捕捉模式，而是切换为车上同步维持模式后继续进行发送和接收动作，由此，虽然同步精度会稍稍变差，但无线通信网络系统整体上能够确保健全性。而且，各无线站能够识别同步用数据包是中设为比假设从基站到传播为止要经由的统中要同步的全部无线站数量大的数值即莫式的中继站在接收到同步用数据包时，将字储保持的时钟水平信息进行比较，在自身6包，将该同步用数据包的时钟水平的值加
接收到直接同步用数据包时，无线站将接目身保持的时钟水平信息进行比较。在该情钟水平信息的值为“0”，接收到同步用数据3此，接收到同步用数据包的无线站判定为，将“0”加“ 1 ”后保持为自身的时钟水平信艮维持模式的无线站发送同步用数据包时，同步用数据包的时钟水平信息并发送。这:线站每次接收到具有小于自身的时钟水平:到的时钟水平值加“ 1 ’，后保持为自身的时况下也能够采用在同步信息更新超时时间内从其它路径接收的同步用数据包。因此，在第3实施方式中，以比同步信息更新超时时间短而比同步用数据包的发送周期长的适当的周期使自身保持的时钟水平每次递增例如I。
[0053]在所述构成中，在因基站侧的中继路径发生故障而未能接收到来自基站方向的同步用数据包的情况下，使自身的时钟水平逐步增加，因此，如果未能接收到同步用数据包的无线站的时钟水平超过在同步信息更新超时时间内从其它路径(例如另一基站侧的路径）的同步用数据包所包含的时钟水平值，则能够采用来自其它路径的同步用数据包，因此，不会切换为同步捕捉模式，而能够维持同步维持模式。
[0054]说明第I发明的同步方法的第4实施方式。
[0055]第3实施方式即使在一基站侧的中继路径发生了故障的情况下也能维持同步维持模式，但到未能接收到同步用数据包的无线站的时钟水平值超过来自其它路径的同步用数据包所包含的时钟水平为止需要时间，有时会达到同步信息更新超时。
[0056]第4实施方式即使在中继路径发生了故障的情况下也能更快速地维持同步。
[0057]在第4实施方式中，取代时钟水平信息而追加主时间信息作为同步用数据包的I种同步信息。主时间表示基站发送同步用数据包时的时刻即基站的同步用数据包发送时亥IJ，根据基站确定的时刻信息在多个基站间一致，因此，使用基站接收的基准时刻信息例如GPS信号的时刻信息即可。
[0058]在所述构成中，在地上同步维持模式或者车上同步维持模式中，在无线站接收到同步用数据包时，将该同步用数据包所包含的主时间信息与自身存储保持的主时间信息进行比较。在比较结果是自身的主时间信息较新时采用接收到的同步用数据包，将接收到的同步用数据包的主时间信息保持为自身的主时间信息。
[0059]根据第4实施方式，尽可能采用例如从2个基站接收到的同步用数据包中的最新的同步用数据包。另外，即使在2个基站的一方的中继路径发生了故障的情况下，也会从其它基站方向接收到在包含比自身的主时间信息新的主时间信息的同步用数据包的时点，维持同步维持模式。由此，与使时钟水平值增加的第3实施方式的同步方法相比，能够更快地采用最新的同步用数据包。
[0060]说明第I发明的第5实施方式。
[0061]第5实施方式的同步方法同时使用时钟水平信息和主时间信息。在第5实施方式中，同步用数据包包含主时间信息和时钟水平信息。并且，在第5实施方式中，在满足下述的（I)、（2)中的任一条件的情况下，采用接收到的同步用数据包。
[0062](I)接收到的同步用数据包所包含的主时间信息比自身保持的主时间信息新的情况。
[0063](2)接收到的同步用数据包所包含的主时间信息与自身保持的主时间信息相等且接收到的同步用数据包所包含的时钟水平值小于自身保持的时钟水平值的情况。
[0064]根据本实施方式的同步方法，能够采用例如从2个基站接收到的同步用数据包中的最新的同步用数据包，而且，能够优先采用来自基站方向的同步用数据包。
[0065]上述的各实施方式中的基站在因GPS信号的接收机的故障等而无法接收基准时刻信息的情况下作为中继站进行动作。
[0066]图5示出基站在电源启动后的动作模式的转变，说明其动作。足模式时，在接收到⑶3信号的情况下切换I进行同步用数据包的中继的无线站从同步:到⑶3信号的情况下切换为基站同步维持古而处于车上同步维持模式的情况下，在同勺情况下，切换为基准时刻信号捕捉模式。
1]信号的接收部发生了故障的情况下，也能存在哪怕1台作为基站进行动作的无线站
各系统的第2发明的同步方法的一实施方
浅机的一部分发生了通信障碍而未能接收自其它基站的同步用数据包从而能够维持
爱无线机服3)中的至少2个固定无线机作曼送用的基站，将其它固定无线机作为对从、基站和中继站的构成与上述的第1发明的过同步信息更新超时时间为止未能接收到同步用数据包的情况下，判断为同步信息更新超时而切换为同步捕捉模式。
[0076]根据本实施方式的同步方法，如果同步维持模式的无线站在同步信息更新超时时间内能够接收并采用同步用数据包，则能够与同步用数据包的中继路径无关地采用该同步用数据包而维持同步状态。因此，只要设置2个基站来发送同步用数据包，则即使在固定无线机的一部分发生了通信障碍的情况下，也不会发生丧失同步等，而能够维持同步状态。
[0077]另外，本实施方式的基站也是在未能接收到基准时刻信息的情况下作为中继站进行动作的构成，图7示出这种基站在电源启动后的动作模式的转变，说明其动作。
[0078]基站在接通电源时启动后切换为基准时刻信号捕捉模式。在基准时刻信号捕捉模式中，在到经过作为预先确定的基准时刻信号接收限制时间的基准时刻信号接收超时时间为止等待接收作为基准时刻信号的GPS信号。基准时刻信号捕捉模式的基站在基准时刻信号接收超时时间内接收到GPS信号时（图中的（甲）），切换为与上述的地上同步维持模式相比表示同步精度高的基站同步维持模式。切换为基站同步维持模式的基站基于内置定时器的计时在自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包。基站同步维持模式的基站在到经过上述基准时刻信号接收超时时间为止再次接收到GPS信号时，重置内置定时器而维持基站同步维持模式。另一方面，在基于内置定时器的计时在基准时刻信号接收超时时间内未接收到GPS信号的情况下，判断为基准时刻信号接收超时而切换为同步捕捉模式。
[0079]另外，在基准时刻信号捕捉模式中，也在基准时刻信号接收超时时间内未接收到GPS信号的情况下切换为同步捕捉模式。切换为同步捕捉模式的基站成为与作为图6所示的中继站的无线站相同的动作，进行同步用数据包的中继动作。此外，图6中的（甲)在图7中作为（乙)示出。但是，在同步捕捉模式时，在接收到GPS信号的情况下切换为基站同步维持模式，恢复为基站。另外，在作为进行同步用数据包的中继的无线站从同步捕捉模式切换为同步维持模式后，也在接收到GPS信号的情况下切换为基站同步维持模式，恢复为基站。另外，在处于同步维持模式的情况下，在同步信息更新超时时间内未能接收到同步数据包的情况下，切换为基准时刻信号捕捉模式。
[0080]根据所述基站的构成，即使在基准时刻信号的接收部发生了故障的情况下，也能作为中继站进行动作，无线网络系统整体上只要存在哪怕I台作为基站进行动作的无线站即可，能够提高无线网络系统整体上的健全性。
[0081]此外，通过将如第I发明的第2实施方式那样向同步用数据包追加时钟水平信息的构成、如第3实施方式那样以比同步信息更新超时时间短而比同步用数据包的发送周期长的适当的周期使自身保持的时钟水平每次递增I的构成、如第4实施方式那样向同步用数据包追加主时间信息的构成、如第5实施方式那样追加时钟水平信息和主时间信息并同时使用的构成分别应用于图6所示的第2发明的同步方法的实施方式，能够得到同样的作用效果。
[0082]另外，在上述的各实施方式中，说明了将GPS信号用作基准时刻信息的例子，但不限于此，例如，也可以将电波钟等精度极高的基准信号发生装置设置于网络系统内，从该处取得基准时刻信号。
[0083]附图标记说明[0084]I 列车
[0085]WRSl?WRS7沿线无线机
[0086]VRSU VRS2列车无线机
【权利要求】
1.一种无线通信网络系统的同步方法， 上述无线通信网络系统具备:移动无线机，其搭载于沿着规定的路线移动的移动体；以及多个固定无线机，其沿着上述路线空开间隔地设置有多个，相互相邻的上述固定无线机彼此进行无线通信，从发送源至末端一边进行中继一边传输信息，上述移动无线机和固定无线机在时间上同步为能通信而进行通信，上述无线通信网络系统的同步方法的特征在于，构成为: 将上述移动无线机配置于上述移动体的前部和后部，使它们能相互通信，在固定无线机间存在上述移动体时，能由搭载于移动体的上述2个移动无线机对上述固定无线机间的同步信息进行中继。
2.根据权利要求1所述的无线通信网络系统的同步方法， 将上述固定无线机中的至少I个固定无线机作为发送作为上述同步信息的同步用数据包的基站，将其它固定无线机和上述2个移动无线机作为对从上述基站发送的上述同步用数据包进行中继的中继站，在周期性地接收并采用不经由上述移动无线机地中继的同步用数据包的期间，这些中继站不采用经由上述移动无线机中继的同步用数据包。
3.根据权利要求2所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述中继站在接通电源时切换为等待接收同步用数据包状态的同步捕捉模式，在接收到不经由移动无线机地中继的同步用数据包时切换为表示同步精度高的地上同步维持模式并能在预先确定的自身的同步用数据包发送分配期间发送同步用数据包，在接收到经由移动无线机中继的同步用数据包时切换为与上述地上同步维持模式相比表示同步精度低的车上同步维持模式并能在预先确定的自身的同步用数据包发送分配期间发送同步用数据包，车上同步维持模式的中继站在从地上同步维持模式的中继站接收到同步用数据包时切换为地上同步维持模式。
4.根据权利要求3所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述地上同步维持模式或者车上同步维持模式的中继站在接收到同步用数据包时，将表示该同步用数据包内所包含的基站的同步用数据包发送时刻的主时间信息与自身存储保持的主时间信息 进行比较，在自身的主时间信息较新时判定为接收同步用数据包，将该同步用数据包的主时间信息存储保持为自身的主时间信息。
5.根据权利要求3或4所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述地上同步维持模式或者车上同步维持模式的中继站在接收到同步用数据包时，将该同步用数据包内所包含的表示从基站到接收为止经由的中继站的数量的时钟水平信息与自身存储保持的时钟水平信息进行比较，在自身的时钟水平的值较小时判定为接收同步用数据包，将该同步用数据包的时钟水平的值加I后存储保持为自身的时钟水平信息，另一方面，上述基站预先存储表示同步用数据包的发送源的时钟水平信息，上述同步捕捉模式的中继站将比假设从基站到接收为止要经由的最大中继站数量大的值作为时钟水平信息预先存储。
6.根据权利要求3所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述地上同步维持模式或者车上同步维持模式的中继站在接收到同步用数据包时，将该同步用数据包内所包含的表示基站的同步用数据包发送时刻的主时间信息及表示从基站到接收为止经由的中继站的数量的时钟水平信息与自身存储保持的主时间信息及时钟水平信息分别进行比较，在接收到的同步用数据包的主时间信息较新时、或者主时间信息相同的情况下自身的时钟水平的值较小时，判定为接收同步用数据包，将该同步用数据包的主时间信息存储保持为自身的主时间信息，并且将该同步用数据包的时钟水平的值加I后存储保持为自身的时钟水平信息，另一方面，上述基站预先存储表示同步用数据包的发送源的时钟水平信息，上述同步捕捉模式的中继站将比假设从基站到接收为止要经由的最大中继站数量大的值作为时钟水平信息预先存储。
7.根据权利要求3所述的无线通信网络系统的同步方法，构成为: 上述车上同步维持模式的中继站在未接收到同步用数据包的状态超过预先设定的同步信息更新限制时间时切换为上述同步捕捉模式。
8.根据权利要求5所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述车上同步维持模式的中继站在到切换为同步捕捉模式为止的期间，以比上述同步信息更新限制时间短的周期使上述时钟水平的值每次递增恒定值直至接收到同步用数据包为止。
9.根据权利要求2所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述基站在预先设定的基准时刻信号接收限制时间内接收到基准时刻信号时，能作为基站发送同步用数据包，在上述基准时刻信号接收限制时间内未接收到基准时刻信号时作为上述中继站进行动作。
10.根据权利要求9所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述基站在接通电源时切换为等待接收基准时刻信号状态的基准时刻信号捕捉模式，在上述基准时刻信号接收限制时间内接收到基准时刻信号时，切换为与上述地上同步维持模式相比表示同步精度高的基站同步维持模式并能在预先确定的自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包，上述基`准时刻信号捕捉模式或者上述基站同步维持模式的基站在上述基准时刻信号接收限制时间内未接收到基准时刻信号时切换为上述同步捕捉模式，同步捕捉模式的基站在从上述地上同步维持模式的中继站接收到同步用数据包时切换为地上同步维持模式，在从车上同步维持模式的中继站接收到同步用数据包时切换为车上同步维持模式，上述地上同步维持模式的基站在接收到上述基准时刻信号时切换为上述基站同步维持模式，而在预先设定的同步信息更新限制时间内未接收到同步用数据包时切换为上述车上同步维持模式，车上同步维持模式的基站在上述同步信息更新限制时间内未接收到同步用数据包时切换为上述基准时刻信号捕捉模式。
11.一种无线通信网络系统的同步方法， 上述无线通信网络系统具备:移动无线机，其搭载于沿着规定的路线移动的移动体；以及多个固定无线机，其沿着上述路线空开间隔地设置有多个，相互相邻的上述固定无线机彼此进行无线通信，从发送源至末端一边进行中继一边传输信息，上述移动无线机和固定无线机在时间上同步为能通信而进行通信，上述无线通信网络系统的同步方法的特征在于，构成为: 将上述固定无线机中的至少I个固定无线机作为发送作为同步信息的同步用数据包的基站，将其它固定无线机作为对从上述基站发送的上述同步用数据包进行中继的中继站，这些中继站在接通电源时切换为等待接收同步用数据包状态的同步捕捉模式，切换为同步捕捉模式的中继站在接收到同步用数据包时切换为同步维持模式而能在预先确定的自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包，上述同步维持模式的中继站在未接收到同步用数据包的状态超过预先设定的同步信息更新限制时间时切换为上述同步捕捉模式。
12.根据权利要求11所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述同步维持模式的中继站在接收到同步用数据包时，将该同步用数据包内所包含的表示基站的同步用数据包发送时刻的主时间信息与自身存储保持的主时间信息进行比较，在自身的主时间信息较新时判定为接收同步用数据包，将该同步用数据包的主时间信息存储保持为自身的主时间信息。
13.根据权利要求11或12所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述同步维持模式的中继站在接收到同步用数据包时，将该同步用数据包内所包含的表示从基站到接收为止经由的中继站的数量的时钟水平信息与自身存储保持的时钟水平信息进行比较，在自身的时钟水平的值较小时判定为接收同步用数据包，将该同步用数据包的时钟水平的值加I后存储保持为自身的时钟水平信息，另一方面，上述基站预先存储表示同步用数据包的发送源的时钟水平信息，上述同步捕捉模式的中继站将比假设从基站到接收为止要经由的最大中继站数量大的值作为时钟水平信息预先存储。
14.根据权利要求11所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述同步维持模式的中继站在接收到同步用数据包时，将该同步用数据包内所包含的表示基站的同步用数据包发送时刻的主时间信息及表示从基站到接收为止经由的中继站的数量的时钟水平信息与自身存储保持的主时间信息及时钟水平信息分别进行比较，在接收到的同步用数据包的主 时间信息较新时、或者主时间信息相同的情况下自身的时钟水平的值较小时，判定为接收同步用数据包，将该同步用数据包的主时间信息存储保持为自身的主时间信息，并且将该同步用数据包的时钟水平的值加I后存储保持为自身的时钟水平信息，另一方面，上述基站预先存储表示同步用数据包的发送源的时钟水平信息，上述同步捕捉模式的中继站将比假设从基站到接收为止要经由的最大中继站数量大的值作为时钟水平信息预先存储。
15.根据权利要求13所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述同步维持模式的中继站在切换为同步捕捉模式为止的期间，以比上述同步信息更新限制时间短的周期使上述时钟水平的值每次递增恒定值直至接收到同步用数据包为止。
16.根据权利要求11所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述基站在接通电源时切换为等待接收基准时刻信号状态的基准时刻信号捕捉模式，在预先设定的基准时刻信号接收限制时间内接收到基准时刻信号时，切换为与上述同步维持模式相比表示同步精度高的基站同步维持模式并能在预先确定的自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包，上述基准时刻信号捕捉模式或者上述基站同步维持模式的基站在上述基准时刻信号接收限制时间内未接收到基准时刻信号时切换为上述同步捕捉模式，同步捕捉模式的基站在接收到同步用数据包时切换为上述同步维持模式，上述同步维持模式的基站在接收到上述基准时刻信号时切换为上述基站同步维持模式，而在预先设定的同步信息更新限制时间内未接收到同步用数据包时切换为上述基准时刻信号捕捉模式。
17.根据权利要求11所述的无线通信网络系统的同步方法，将上述固定无线机中的至少2个固定无线机作`为同步用数据包发送用的基站。
【文档编号】H04L7/00GK103843426SQ201280047320
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年9月24日 优先权日:2011年9月30日
【发明者】山口瑛史, 斋藤博己, 大冢雄平, 白井稔人 申请人:日本信号株式会社
【专利摘要】本发明将移动无线机能通信地配置于移动体的前后，将固定无线机中的至少1个作为同步用基站，将包含移动无线机在内的其它无线机作为同步用数据包的中继站，中继站在接通电源时切换为等待接收同步用数据包的同步捕捉模式，在接收到不经由移动无线机的同步用数据包时切换为表示同步精度高的地上同步维持模式并能发送同步用数据包，在接收到经由移动无线机的同步用数据包时切换为与地上同步维持模式相比表示同步精度低的车上同步维持模式并能发送同步用数据包，车上同步维持模式的中继站在从地上同步维持模式的中继站接收到同步用数据包时切换为地上同步维持模式。
【专利说明】无线通信网络系统的同步方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备搭载于移动体的移动无线机和沿着移动体的移动路线设置的将信息依次中继来传输的多个固定无线机、这些无线机以时分多址方式进行通信的无线通信网络系统中的各无线机间的同步方法，特别是，涉及即使在相互能通信的固定无线机间发生了通信障碍也能够维持各无线机间的同步状态的无线通信网络系统的同步方法。
【背景技术】
[0002]在具备向控制区域内发送信息的基站和通过无线与该基站连接的多个无线站的无线通信网络系统中，为了以时分多址方式发送和接收信息，需要使各站同步。作为其同步方法，可以考虑所有的无线站同时接收从基站发送的同步用数据包来取同步的方法、控制区域内的所有的站同时接收同步信号(例如GPS信号）来取同步的方法。但是，在使用GPS信号的方法中，必须在所有的站设置高价的GPS接收机，成本高，而且在隧道内无法使用。另外，在使用同步用数据包的方法中，在来自基站的电波无法到达的无线站存在的较大控制区域中，例如在如铁道的列车控制这样具有一维的扩展的控制区域的无线通信网络系统中无法使用。
[0003]因此，作为不需要在所有的站设置同步信号的接收机，在来自基站的电波无法到达的无线站存在的较大控制区域中也能够应用的同步方法，有专利文献I所记载的无线通信网络的同步方法。在专利文献I所记载的同步方法中，各无线站对从基站发送的同步用数据包依次进行中继来发送，由此，使包含来自基站的电波无法到达的无线站在内的所有的站同步。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献I :特开2000-102063号公报
【发明内容】
_7] 发明要解决的问题
[0008]然而，专利文献I所记载的同步方法是利用地上的相邻的无线机彼此一边依次进行无线通信一边对同步用数据包进行中继的方法，因此，例如在列车进入隧道且车体导致隧道内的电波的传播空间变窄而使得电波衰减、或者在地上的无线机的各天线处于低于列车的车高的位置时列车的前方和后方的地上无线机间的电波的传播被车体遮挡而使得电波难以接收的情况下，有如下可能：无法进行同步用数据包的中继动作，无法维持无线机间的同步状态。
[0009]本发明是着眼于上述问题而完成的，因此，其目的在于，提供即使固定无线机间的通信发生了故障也能够继续同步信息的中继动作从而能够维持基站和中继站间的同步状态的无线通信网络的同步方法。
[0010]用于解决问题的方案[0011]因此，在第I发明的无线通信网络的同步方法中，上述无线通信网络系统具备：移动无线机，其搭载于沿着规定的路线移动的移动体；以及多个固定无线机，其沿着上述路线空开间隔地设置有多个，相互相邻的上述固定无线机彼此进行无线通信，从发送源至末端一边进行中继一边传输信息，上述移动无线机和固定无线机在时间上同步为能通信而进行通信，上述无线通信网络的同步方法的特征在于，构成为：将上述移动无线机配置于上述移动体的前部和后部，使它们能相互通信，在固定无线机间存在上述移动体时，能由搭载于移动体的上述2个移动无线机对上述固定无线机间的同步信息进行中继。
[0012]在所述构成中，在相互能进行无线通信的固定无线机间的同步信息的中继有可能被移动体阻碍的状况时，由移动体的前部和后部的移动无线机中的离发送侧的固定无线机较近的一侧的移动无线机接收同步信息后向另一方移动无线机发送接收到的同步信息，从另一方移动无线机向接收侧的固定无线机发送同步信息，由此，利用移动体的2个移动无线机进行同步信息的中继。
[0013]另外，在第2发明的无线通信网络的同步方法中，上述通信无线通信网络系统具备：移动无线机，其搭载于沿着规定的路线移动的移动体；以及多个固定无线机，其沿着上述路线空开间隔地设置有多个，相互相邻的上述固定无线机彼此进行无线通信，从发送源至末端一边进行中继一边传输信息，上述移动无线机和固定无线机在时间上同步为能通信而进行通信，上述无线通信网络的同步方法的特征在于，构成为：将上述固定无线机中的至少I个固定无线机作为同步用数据包发送用的基站，将其它固定无线机作为对从上述基站发送的同步用数据包进行中继的中继站，这些中继站在接通电源时切换为等待接收同步用数据包状态的同步捕捉模式，切换为同步捕捉模式的中继站能在接收到同步用数据包时切换为同步维持模式而在预先确定的自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包，上述同步维持模式的中继站在未接收到同步用数据包的状态超过预先设定的同步信息更新限制时间时切换为上述同步捕捉模式。
[0014]在所述构成中，将至少I个固定无线机作为同步用数据包发送用的基站，将其它固定无线机作为中继站对从基站发送的同步用数据包进行中继。中继站在接通电源时切换为同步捕捉模式而等待接收同步用数据包。同步捕捉模式的中继站在接收到同步用数据包时，能切换为同步维持模式而成为同步状态来进行同步用数据包的发送，在预先确定的自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包。另外，同步维持模式的中继站在未接收到同步用数据包的状态超过预先设定的同步信息更新限制时间时切换为同步捕捉模式。
[0015]发明效果
[0016]根据第I发明的无线通信网络系统的同步方法，构成为，将相互能通信的2台移动无线机配置于移动体的前部和后部，在固定无线机间存在移动体时，能由移动体的2台移动无线机将一方固定无线机发送的同步信息向另一方固定无线机进行中继，因此，即使在例如隧道内、固定无线机的天线高度低于移动体的情况等这样因移动体的存在而导致固定无线机间的电波传播被阻碍的情况下，也能够利用移动无线机继续从基站发送的同步信息的中继动作。因此，即使固定无线机间的通信发生了故障，同步信息的中继也不会被阻断，能够防止网络系统内的无线机丧失同步，能够维持同步状态。
[0017]另外，根据第2发明的无线通信网络系统的同步方法，同步维持模式的中继站能够在同步信息更新限制时间内接收同步用数据包从而维持同步状态，因此，即使在包含因移动体的存在而导致固定无线机间的电波传播被阻碍的情况在内的在同步用数据包的中继路径的一部分中发生了通信障碍的情况下，只要设置多个基站，就也能够接收来自其它基站的同步用数据包从而维持同步状态，能够防止网络系统内的无线机丧失同步。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图I是示出应用本发明所涉及的同步方法的无线通信网络系统的一例的概要构成图。
[0019]图2是上述无线通信网络系统的通信动作周期的帧构成的说明图。
[0020]图3是第I发明的同步方法的第I实施方式的动作模式的转变的说明图。
[0021]图4是根据第I实施方式的同步方法的车上无线站和地上无线站的动作模式转变状态的具体例的说明图。
[0022]图5是第I发明的基站的动作模式的转变的说明图。
[0023]图6是第2发明的同步方法的一实施方式的动作模式的转变的说明图。
[0024]图7是第2发明的基站的动作模式的转变的说明图。
【具体实施方式】
[0025]以下，基于【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0026]图I是示出应用本发明所涉及的无线通信网络系统的同步方法的无线通信网络系统的一例的概要构成图。
[0027]在图I中，无线通信网络系统具备以下部分而构成：2台列车无线机VRS1、VRS2，其作为移动体搭载于列车I ;以及多个沿线无线机WRSl?WRS7。
[0028]上述列车无线机VRSl、VRS2配置于列车I的前部和后部，与搭载于列车I的车上装置(未图示）连接并且能相互通信，例如通过有线电缆连接为能进行有线通信，一边移动一边在上述多个沿线无线机WRSl?WRS7之间以无线通信传输各种信息，因此，相当于移动无线机。在此，假设列车无线机VRSl配置于列车后部，列车无线机VRS2配置于列车前部。此外，列车无线机VRSl、VRS2间的通信不限于有线，也可以是无线。
[0029]上述沿线无线机WRSl?WRS7与列车无线机VRS1、VRS2之间发送和接收各种信息，因此，是如下传播型的无线机：其沿着作为列车I的移动路线的铁道线路空开间隔地设置有多个，相互相邻的无线机彼此进行无线通信，一边对信息进行中继一边传输。在此，沿线无线机WRSl?WRS7相当于固定无线机。这些固定无线机的间隔例如以电波可到达前面2个无线机的方式配置。此外，沿线无线机的台数不限于7台，可根据无线通信网络系统的控制区域的大小设定为合适的台数。
[0030]所述构成的无线通信网络系统的通信控制方式例如设为时分多址（TDMA)方式，从发送源的无线机至末端的无线机，一边通过中间的无线机对信息进行中继一边传输信息。该无线通信网络系统将图2所示的I个帧作为I周期而周期性地进行通信动作，各无线机被控制为：在I帧中，仅在根据预先设定信息分配的规定的时隙（以下，设为TS)时，能进行发送动作或者接收动作。并且，该通信网络内的所有的无线机的动作按设置于帧内的后述的同步TS块取得同步。[0031]简单说明上述帧的构成。
[0032]I帧分割为多个例如10个窗口 WO?W9(图2中用window表示)，各窗口 WO?W9分割为多个时隙块（以下，设为TS块）而构成，例如分割为：测距TS块，其用于进行列车无线机VRS1、VRS2和通信对象的沿线无线机WRS间的测距；列车无线机VRS1、VRS2为发送源的VRS发送TS块；同步TS块，其用于取得各无线机的发送和接收动作的同步；沿线无线机WRSl?WRS7为发送源的WRS发送TS块；以及VRS中继用TS块，其用于利用来自列车无线机VRS1、VRS2的信息发送进行中继动作。而且，各TS块分别包括规定数量的TS。通过设置上述VRS中继用TS块，能通过列车无线机VRSl、VRS2对相互能进行无线通信的沿线无线机WRS间的信息传输进行中继。
[0033]接着，说明第I发明的同步方法的第I实施方式。
[0034]本实施方式的同步方法是如下构成：设想因列车而导致地上的相互相邻的无线机间的电波传播发生故障的情况，利用搭载于列车的前后部的2个列车无线机对作为同步信息的例如同步用数据包进行中继来维持各无线机的同步状态。
[0035]在本实施方式中，将各沿线无线机WRS中的例如2个沿线无线机WRS作为成为同步用数据包的发送源的同步用数据包发送用的基站，将包含2个列车无线机VRS1、VRS2在内的其它无线机作为对从基站发送的同步用数据包进行中继的中继站。基站具备用于接收基准时刻信号例如GPS信号的GPS接收机，根据GPS信号的接收，基站彼此相互同步。各基站在接收到GPS信号时，基于内置的定时器的计时在自身的发送分配期间内发送同步用数据包。同步用数据包作为同步用信息，例如包含发送源的无线机类别信息(地上无线机或车上无线机)、发送时刻信息、当前的时隙信息、动作模式(后述的同步捕捉模式、地上同步维持模式、车上同步维持模式等）信息等。各中继站接收从基站发送的同步用数据包，基于该同步用数据包内的信息判断数据包的采用与否，在采用的情况下成为同步状态，将同步用数据包的同步信息更新而在自身的发送分配期间内发送同步用数据包，由此，进行同步用数据包的中继。
[0036]图3示出作为本实施方式的中继站的无线站在电源启动后的动作模式的转变，一边参照图3，一边说明本实施方式的同步动作。此外，图3中的地上无线站表示设置于地上的基站以外的各无线机，车上无线站表示列车无线机。
[0037]无线站在接通电源时启动后切换为同步捕捉模式。同步捕捉模式是等待接收从基站直接到达或者由无线站中继传送的同步用数据包的状态。同步捕捉模式的无线站在接收到同步用数据包时基于该同步信息判断为采用，如果接收到的同步用数据包是（甲）来自地上同步维持模式的地上无线站的同步用数据包则切换为地上同步维持模式，并且重置内置定时器而进行同步捕捉。即，在该时点，该无线站成为同步状态。在此，所谓地上同步维持模式，是指接收到不经由列车无线机地被中继的同步用数据包时的动作模式，示出了其是同步精度较高的动作模式这一点。
[0038]切换为地上同步维持模式的无线站基于被重置而开始计时的内置定时器的计时在确定的自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包。地上同步维持模式的无线站在到上述定时器的计时经过作为预先确定的同步信息更新限制时间的同步信息更新超时时间为止从地上同步维持模式的地上无线站再次接收并采用同步用数据包时，维持地上同步维持模式。另一方面，在到定时器的计时经过同步信息更新超时时间为止未能接收到来自地上同步维持模式的地上无线站的同步用数据包的情况下，判断为同步信息更新超时而切换为同步精度低于地上同步维持模式的车上同步维持模式。
[0039]另外，同步捕捉模式的无线站在（乙）从车上同步维持模式的地上无线站接收并采用同步用数据包的情况下、（丙）从车上无线站接收并采用同步用数据包的情况下或者(丁）通过车上无线站间的通信从其它车上无线站接收并采用同步数据包的情况下，切换为车上同步维持模式，并且重置内置定时器进行同步捕捉。在该时点，该无线站成为同步状态。在此，所谓车上同步维持模式，是指接收到经由列车无线机中继的同步用数据包时的动作模式，示出了其与上述的地上同步维持模式相比为同步精度较低的动作模式。这是因为，与仅通过地上的无线站进行中继的情况相比，经由处于运动的列车无线机，因此有可能稍稍产生同步偏差。
[0040]切换为车上同步维持模式的无线站基于被重置而开始计时的内置定时器的计时在确定的自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包来对同步用数据包进行中继。车上同步维持模式的无线站在到定时器的计时经过预先确定的同步信息更新超时时间为止从地上同步维持模式的地上无线站接收并采用同步用数据包时，切换为同步精度高于车上同步维持模式的地上同步维持模式而变为上述的地上同步维持模式时的动作。另一方面，在上述的（乙）?（丁）的情况下维持车上同步维持模式。另外，在到定时器的计时经过同步信息更新超时时间为止未能接收到同步用数据包的情况下，判断为同步信息更新超时而切换为同步捕捉模式。
[0041]图4具体地示出设想了因列车而导致地上的相互相邻的无线机间的电波传播发生故障的情况的本实施方式的同步方法的用于同步捕捉/同步维持的车上无线站和地上无线站的动作模式转变状态，说明其动作。
[0042]地上无线站群A根据来自基站I的同步用数据包的接收，地上无线站群C根据来自基站2的同步用数据包的接收，如图3所示，分别从同步捕捉模式切换为地上同步维持模式。在此，假设来自地上无线站群A和地上无线站群C的电波不会到达介于列车I和列车2之间的地上无线站群B。车上无线站IF能够接收来自地上无线站群A的同步用数据包，地上无线站群A对来自基站I的不经由车上无线站的同步用数据包进行中继，因此，车上无线站IF从地上同步维持模式的无线站接收同步用数据包，成为地上同步维持模式(是图3的(甲）的情况)。车上无线站IF和车上无线站IB例如通过有线连接为能相互通信，车上无线站IB能够接收来自车上无线站IF的同步用数据包，因此，车上无线站IB成为车上同步维持模式(是图3的(丁）的情况)。接收来自车上无线站IB的同步用数据包的地上无线站群B的各无线站也成为车上同步维持模式(是图3的(丙）的情况)。根据来自基站2的同步用数据包的接收，地上无线站群C、列车2的车上无线站2B、2F、接收来自车上无线站2F的同步用数据包的地上无线站群B的各无线站也是同样的。
[0043]这样，根据本实施方式的同步方法，能够利用搭载于列车的前后部的2个列车无线机对同步用数据包进行中继，因此，即使因列车而导致地上的相互相邻的无线机间的电波传播发生了故障，也能够维持各无线机的同步状态。另外，在地上同步维持模式的无线站在同步信息更新超时时间内未能接收到同步用数据包的情况下，不是继续同步捕捉模式，而是切换为车上同步维持模式后继续进行发送和接收动作，由此，虽然同步精度会稍稍变差，但无线通信网络系统整体上能够确保健全性。而且，各无线站能够识别同步用数据包是中设为比假设从基站到传播为止要经由的统中要同步的全部无线站数量大的数值即莫式的中继站在接收到同步用数据包时，将字储保持的时钟水平信息进行比较，在自身6包，将该同步用数据包的时钟水平的值加
接收到直接同步用数据包时，无线站将接目身保持的时钟水平信息进行比较。在该情钟水平信息的值为“0”，接收到同步用数据3此，接收到同步用数据包的无线站判定为，将“0”加“ 1 ”后保持为自身的时钟水平信艮维持模式的无线站发送同步用数据包时，同步用数据包的时钟水平信息并发送。这:线站每次接收到具有小于自身的时钟水平:到的时钟水平值加“ 1 ’，后保持为自身的时况下也能够采用在同步信息更新超时时间内从其它路径接收的同步用数据包。因此，在第3实施方式中，以比同步信息更新超时时间短而比同步用数据包的发送周期长的适当的周期使自身保持的时钟水平每次递增例如I。
[0053]在所述构成中，在因基站侧的中继路径发生故障而未能接收到来自基站方向的同步用数据包的情况下，使自身的时钟水平逐步增加，因此，如果未能接收到同步用数据包的无线站的时钟水平超过在同步信息更新超时时间内从其它路径(例如另一基站侧的路径）的同步用数据包所包含的时钟水平值，则能够采用来自其它路径的同步用数据包，因此，不会切换为同步捕捉模式，而能够维持同步维持模式。
[0054]说明第I发明的同步方法的第4实施方式。
[0055]第3实施方式即使在一基站侧的中继路径发生了故障的情况下也能维持同步维持模式，但到未能接收到同步用数据包的无线站的时钟水平值超过来自其它路径的同步用数据包所包含的时钟水平为止需要时间，有时会达到同步信息更新超时。
[0056]第4实施方式即使在中继路径发生了故障的情况下也能更快速地维持同步。
[0057]在第4实施方式中，取代时钟水平信息而追加主时间信息作为同步用数据包的I种同步信息。主时间表示基站发送同步用数据包时的时刻即基站的同步用数据包发送时亥IJ，根据基站确定的时刻信息在多个基站间一致，因此，使用基站接收的基准时刻信息例如GPS信号的时刻信息即可。
[0058]在所述构成中，在地上同步维持模式或者车上同步维持模式中，在无线站接收到同步用数据包时，将该同步用数据包所包含的主时间信息与自身存储保持的主时间信息进行比较。在比较结果是自身的主时间信息较新时采用接收到的同步用数据包，将接收到的同步用数据包的主时间信息保持为自身的主时间信息。
[0059]根据第4实施方式，尽可能采用例如从2个基站接收到的同步用数据包中的最新的同步用数据包。另外，即使在2个基站的一方的中继路径发生了故障的情况下，也会从其它基站方向接收到在包含比自身的主时间信息新的主时间信息的同步用数据包的时点，维持同步维持模式。由此，与使时钟水平值增加的第3实施方式的同步方法相比，能够更快地采用最新的同步用数据包。
[0060]说明第I发明的第5实施方式。
[0061]第5实施方式的同步方法同时使用时钟水平信息和主时间信息。在第5实施方式中，同步用数据包包含主时间信息和时钟水平信息。并且，在第5实施方式中，在满足下述的（I)、（2)中的任一条件的情况下，采用接收到的同步用数据包。
[0062](I)接收到的同步用数据包所包含的主时间信息比自身保持的主时间信息新的情况。
[0063](2)接收到的同步用数据包所包含的主时间信息与自身保持的主时间信息相等且接收到的同步用数据包所包含的时钟水平值小于自身保持的时钟水平值的情况。
[0064]根据本实施方式的同步方法，能够采用例如从2个基站接收到的同步用数据包中的最新的同步用数据包，而且，能够优先采用来自基站方向的同步用数据包。
[0065]上述的各实施方式中的基站在因GPS信号的接收机的故障等而无法接收基准时刻信息的情况下作为中继站进行动作。
[0066]图5示出基站在电源启动后的动作模式的转变，说明其动作。足模式时，在接收到⑶3信号的情况下切换I进行同步用数据包的中继的无线站从同步:到⑶3信号的情况下切换为基站同步维持古而处于车上同步维持模式的情况下，在同勺情况下，切换为基准时刻信号捕捉模式。
1]信号的接收部发生了故障的情况下，也能存在哪怕1台作为基站进行动作的无线站
各系统的第2发明的同步方法的一实施方
浅机的一部分发生了通信障碍而未能接收自其它基站的同步用数据包从而能够维持
爱无线机服3)中的至少2个固定无线机作曼送用的基站，将其它固定无线机作为对从、基站和中继站的构成与上述的第1发明的过同步信息更新超时时间为止未能接收到同步用数据包的情况下，判断为同步信息更新超时而切换为同步捕捉模式。
[0076]根据本实施方式的同步方法，如果同步维持模式的无线站在同步信息更新超时时间内能够接收并采用同步用数据包，则能够与同步用数据包的中继路径无关地采用该同步用数据包而维持同步状态。因此，只要设置2个基站来发送同步用数据包，则即使在固定无线机的一部分发生了通信障碍的情况下，也不会发生丧失同步等，而能够维持同步状态。
[0077]另外，本实施方式的基站也是在未能接收到基准时刻信息的情况下作为中继站进行动作的构成，图7示出这种基站在电源启动后的动作模式的转变，说明其动作。
[0078]基站在接通电源时启动后切换为基准时刻信号捕捉模式。在基准时刻信号捕捉模式中，在到经过作为预先确定的基准时刻信号接收限制时间的基准时刻信号接收超时时间为止等待接收作为基准时刻信号的GPS信号。基准时刻信号捕捉模式的基站在基准时刻信号接收超时时间内接收到GPS信号时（图中的（甲）），切换为与上述的地上同步维持模式相比表示同步精度高的基站同步维持模式。切换为基站同步维持模式的基站基于内置定时器的计时在自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包。基站同步维持模式的基站在到经过上述基准时刻信号接收超时时间为止再次接收到GPS信号时，重置内置定时器而维持基站同步维持模式。另一方面，在基于内置定时器的计时在基准时刻信号接收超时时间内未接收到GPS信号的情况下，判断为基准时刻信号接收超时而切换为同步捕捉模式。
[0079]另外，在基准时刻信号捕捉模式中，也在基准时刻信号接收超时时间内未接收到GPS信号的情况下切换为同步捕捉模式。切换为同步捕捉模式的基站成为与作为图6所示的中继站的无线站相同的动作，进行同步用数据包的中继动作。此外，图6中的（甲)在图7中作为（乙)示出。但是，在同步捕捉模式时，在接收到GPS信号的情况下切换为基站同步维持模式，恢复为基站。另外，在作为进行同步用数据包的中继的无线站从同步捕捉模式切换为同步维持模式后，也在接收到GPS信号的情况下切换为基站同步维持模式，恢复为基站。另外，在处于同步维持模式的情况下，在同步信息更新超时时间内未能接收到同步数据包的情况下，切换为基准时刻信号捕捉模式。
[0080]根据所述基站的构成，即使在基准时刻信号的接收部发生了故障的情况下，也能作为中继站进行动作，无线网络系统整体上只要存在哪怕I台作为基站进行动作的无线站即可，能够提高无线网络系统整体上的健全性。
[0081]此外，通过将如第I发明的第2实施方式那样向同步用数据包追加时钟水平信息的构成、如第3实施方式那样以比同步信息更新超时时间短而比同步用数据包的发送周期长的适当的周期使自身保持的时钟水平每次递增I的构成、如第4实施方式那样向同步用数据包追加主时间信息的构成、如第5实施方式那样追加时钟水平信息和主时间信息并同时使用的构成分别应用于图6所示的第2发明的同步方法的实施方式，能够得到同样的作用效果。
[0082]另外，在上述的各实施方式中，说明了将GPS信号用作基准时刻信息的例子，但不限于此，例如，也可以将电波钟等精度极高的基准信号发生装置设置于网络系统内，从该处取得基准时刻信号。
[0083]附图标记说明[0084]I 列车
[0085]WRSl?WRS7沿线无线机
[0086]VRSU VRS2列车无线机
【权利要求】
1.一种无线通信网络系统的同步方法， 上述无线通信网络系统具备:移动无线机，其搭载于沿着规定的路线移动的移动体；以及多个固定无线机，其沿着上述路线空开间隔地设置有多个，相互相邻的上述固定无线机彼此进行无线通信，从发送源至末端一边进行中继一边传输信息，上述移动无线机和固定无线机在时间上同步为能通信而进行通信，上述无线通信网络系统的同步方法的特征在于，构成为: 将上述移动无线机配置于上述移动体的前部和后部，使它们能相互通信，在固定无线机间存在上述移动体时，能由搭载于移动体的上述2个移动无线机对上述固定无线机间的同步信息进行中继。
2.根据权利要求1所述的无线通信网络系统的同步方法， 将上述固定无线机中的至少I个固定无线机作为发送作为上述同步信息的同步用数据包的基站，将其它固定无线机和上述2个移动无线机作为对从上述基站发送的上述同步用数据包进行中继的中继站，在周期性地接收并采用不经由上述移动无线机地中继的同步用数据包的期间，这些中继站不采用经由上述移动无线机中继的同步用数据包。
3.根据权利要求2所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述中继站在接通电源时切换为等待接收同步用数据包状态的同步捕捉模式，在接收到不经由移动无线机地中继的同步用数据包时切换为表示同步精度高的地上同步维持模式并能在预先确定的自身的同步用数据包发送分配期间发送同步用数据包，在接收到经由移动无线机中继的同步用数据包时切换为与上述地上同步维持模式相比表示同步精度低的车上同步维持模式并能在预先确定的自身的同步用数据包发送分配期间发送同步用数据包，车上同步维持模式的中继站在从地上同步维持模式的中继站接收到同步用数据包时切换为地上同步维持模式。
4.根据权利要求3所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述地上同步维持模式或者车上同步维持模式的中继站在接收到同步用数据包时，将表示该同步用数据包内所包含的基站的同步用数据包发送时刻的主时间信息与自身存储保持的主时间信息 进行比较，在自身的主时间信息较新时判定为接收同步用数据包，将该同步用数据包的主时间信息存储保持为自身的主时间信息。
5.根据权利要求3或4所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述地上同步维持模式或者车上同步维持模式的中继站在接收到同步用数据包时，将该同步用数据包内所包含的表示从基站到接收为止经由的中继站的数量的时钟水平信息与自身存储保持的时钟水平信息进行比较，在自身的时钟水平的值较小时判定为接收同步用数据包，将该同步用数据包的时钟水平的值加I后存储保持为自身的时钟水平信息，另一方面，上述基站预先存储表示同步用数据包的发送源的时钟水平信息，上述同步捕捉模式的中继站将比假设从基站到接收为止要经由的最大中继站数量大的值作为时钟水平信息预先存储。
6.根据权利要求3所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述地上同步维持模式或者车上同步维持模式的中继站在接收到同步用数据包时，将该同步用数据包内所包含的表示基站的同步用数据包发送时刻的主时间信息及表示从基站到接收为止经由的中继站的数量的时钟水平信息与自身存储保持的主时间信息及时钟水平信息分别进行比较，在接收到的同步用数据包的主时间信息较新时、或者主时间信息相同的情况下自身的时钟水平的值较小时，判定为接收同步用数据包，将该同步用数据包的主时间信息存储保持为自身的主时间信息，并且将该同步用数据包的时钟水平的值加I后存储保持为自身的时钟水平信息，另一方面，上述基站预先存储表示同步用数据包的发送源的时钟水平信息，上述同步捕捉模式的中继站将比假设从基站到接收为止要经由的最大中继站数量大的值作为时钟水平信息预先存储。
7.根据权利要求3所述的无线通信网络系统的同步方法，构成为: 上述车上同步维持模式的中继站在未接收到同步用数据包的状态超过预先设定的同步信息更新限制时间时切换为上述同步捕捉模式。
8.根据权利要求5所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述车上同步维持模式的中继站在到切换为同步捕捉模式为止的期间，以比上述同步信息更新限制时间短的周期使上述时钟水平的值每次递增恒定值直至接收到同步用数据包为止。
9.根据权利要求2所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述基站在预先设定的基准时刻信号接收限制时间内接收到基准时刻信号时，能作为基站发送同步用数据包，在上述基准时刻信号接收限制时间内未接收到基准时刻信号时作为上述中继站进行动作。
10.根据权利要求9所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述基站在接通电源时切换为等待接收基准时刻信号状态的基准时刻信号捕捉模式，在上述基准时刻信号接收限制时间内接收到基准时刻信号时，切换为与上述地上同步维持模式相比表示同步精度高的基站同步维持模式并能在预先确定的自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包，上述基`准时刻信号捕捉模式或者上述基站同步维持模式的基站在上述基准时刻信号接收限制时间内未接收到基准时刻信号时切换为上述同步捕捉模式，同步捕捉模式的基站在从上述地上同步维持模式的中继站接收到同步用数据包时切换为地上同步维持模式，在从车上同步维持模式的中继站接收到同步用数据包时切换为车上同步维持模式，上述地上同步维持模式的基站在接收到上述基准时刻信号时切换为上述基站同步维持模式，而在预先设定的同步信息更新限制时间内未接收到同步用数据包时切换为上述车上同步维持模式，车上同步维持模式的基站在上述同步信息更新限制时间内未接收到同步用数据包时切换为上述基准时刻信号捕捉模式。
11.一种无线通信网络系统的同步方法， 上述无线通信网络系统具备:移动无线机，其搭载于沿着规定的路线移动的移动体；以及多个固定无线机，其沿着上述路线空开间隔地设置有多个，相互相邻的上述固定无线机彼此进行无线通信，从发送源至末端一边进行中继一边传输信息，上述移动无线机和固定无线机在时间上同步为能通信而进行通信，上述无线通信网络系统的同步方法的特征在于，构成为: 将上述固定无线机中的至少I个固定无线机作为发送作为同步信息的同步用数据包的基站，将其它固定无线机作为对从上述基站发送的上述同步用数据包进行中继的中继站，这些中继站在接通电源时切换为等待接收同步用数据包状态的同步捕捉模式，切换为同步捕捉模式的中继站在接收到同步用数据包时切换为同步维持模式而能在预先确定的自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包，上述同步维持模式的中继站在未接收到同步用数据包的状态超过预先设定的同步信息更新限制时间时切换为上述同步捕捉模式。
12.根据权利要求11所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述同步维持模式的中继站在接收到同步用数据包时，将该同步用数据包内所包含的表示基站的同步用数据包发送时刻的主时间信息与自身存储保持的主时间信息进行比较，在自身的主时间信息较新时判定为接收同步用数据包，将该同步用数据包的主时间信息存储保持为自身的主时间信息。
13.根据权利要求11或12所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述同步维持模式的中继站在接收到同步用数据包时，将该同步用数据包内所包含的表示从基站到接收为止经由的中继站的数量的时钟水平信息与自身存储保持的时钟水平信息进行比较，在自身的时钟水平的值较小时判定为接收同步用数据包，将该同步用数据包的时钟水平的值加I后存储保持为自身的时钟水平信息，另一方面，上述基站预先存储表示同步用数据包的发送源的时钟水平信息，上述同步捕捉模式的中继站将比假设从基站到接收为止要经由的最大中继站数量大的值作为时钟水平信息预先存储。
14.根据权利要求11所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述同步维持模式的中继站在接收到同步用数据包时，将该同步用数据包内所包含的表示基站的同步用数据包发送时刻的主时间信息及表示从基站到接收为止经由的中继站的数量的时钟水平信息与自身存储保持的主时间信息及时钟水平信息分别进行比较，在接收到的同步用数据包的主 时间信息较新时、或者主时间信息相同的情况下自身的时钟水平的值较小时，判定为接收同步用数据包，将该同步用数据包的主时间信息存储保持为自身的主时间信息，并且将该同步用数据包的时钟水平的值加I后存储保持为自身的时钟水平信息，另一方面，上述基站预先存储表示同步用数据包的发送源的时钟水平信息，上述同步捕捉模式的中继站将比假设从基站到接收为止要经由的最大中继站数量大的值作为时钟水平信息预先存储。
15.根据权利要求13所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述同步维持模式的中继站在切换为同步捕捉模式为止的期间，以比上述同步信息更新限制时间短的周期使上述时钟水平的值每次递增恒定值直至接收到同步用数据包为止。
16.根据权利要求11所述的无线通信网络系统的同步方法， 上述基站在接通电源时切换为等待接收基准时刻信号状态的基准时刻信号捕捉模式，在预先设定的基准时刻信号接收限制时间内接收到基准时刻信号时，切换为与上述同步维持模式相比表示同步精度高的基站同步维持模式并能在预先确定的自身的同步用数据包发送分配期间内发送同步用数据包，上述基准时刻信号捕捉模式或者上述基站同步维持模式的基站在上述基准时刻信号接收限制时间内未接收到基准时刻信号时切换为上述同步捕捉模式，同步捕捉模式的基站在接收到同步用数据包时切换为上述同步维持模式，上述同步维持模式的基站在接收到上述基准时刻信号时切换为上述基站同步维持模式，而在预先设定的同步信息更新限制时间内未接收到同步用数据包时切换为上述基准时刻信号捕捉模式。
17.根据权利要求11所述的无线通信网络系统的同步方法，将上述固定无线机中的至少2个固定无线机作`为同步用数据包发送用的基站。
【文档编号】H04L7/00GK103843426SQ201280047320
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年9月24日 优先权日:2011年9月30日
【发明者】山口瑛史, 斋藤博己, 大冢雄平, 白井稔人 申请人:日本信号株式会社
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