JP6448412B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、無線通信システムに関する。

従来、端末とサーバとの間の通信を、複数の中継ノード（例えば基地局）による無線通信を介して行うマルチホップ通信が知られている。このマルチホップ通信において、ある中継ノードが故障した場合、故障した中継ノードの両隣にある中継ノードが直接的に通信を行うことにより、通信が途絶えてしまうことを防止する通信システムが知られている。しかしながら、この場合、各中継ノードの設置間隔を、その中継ノードが通信可能な距離より短くする必要があり、中継ノードを効率的に利用できない場合があった。

特開２００９−２０１０３５号公報

本発明が解決しようとする課題は、基地局を効率的に利用すると共に、基地局に故障が発生した場合においても通信を回復することができる無線通信システムを提供することである。

実施形態の無線通信システムは、第１の無線機と第２の無線機を含む二以上の無線機と前記二以上の無線機を制御する制御部とを有する基地局を複数持つ。各基地局の各無線機は、他の基地局のスレーブ無線機を主導すると共に、前記基地局と異なる移動局と通信可能なマスター無線機と、他の基地局のマスター無線機に主導されて、前記他の基地局のマスター無線機と通信を行うスレーブ無線機とのいずれかとして機能する。各基地局の制御部は、前記第１の無線機が前記マスター無線機として機能し、前記第２の無線機が前記スレーブ無線機として機能しているときに、自基地局の前記第１の無線機の故障を検出した場合、前記第２の無線機を前記マスター無線機として機能させる。

無線通信システム１の通信状態を示す図。 無線通信システム１の機能構成を示す図。 基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃが故障した様子を示す図である。 基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃが故障後の各機能構成の状態を示す図。 制御部２０により実行される、自基地局１０の故障検出処理の流れを示すフローチャート。 マスター無線機の故障を検出する手法について説明するための図。 制御部２０により実行される、他の基地局１０の故障検出処理の流れを示すフローチャート。 制御部２０により実行される、２つ以上離れた基地局１０の故障検出処理の流れを示すフローチャート。 自基地局１０のスレーブ無線機と隣接する基地局１０のマスター無線機との間で通信リンクが確立されていない場合の一例を示す図。 自基地局１０のスレーブ無線機と隣接する基地局１０のマスター無線機との間で通信リンクが確立されていた場合の一例を示す図。 基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｍ）１６Ｃが故障した様子を示す図である。 制御部２０により実行される、スレーブ無線機が故障した場合の流れを示すフローチャート。 基地局１０が分岐する場合において基地局１０Ｂの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃが故障した様子を示す図。 基地局１０が分岐する場合において基地局１０Ｂの第２の無線機（Ｓ）１６Ｃが故障した様子を示す図。

以下、実施形態の無線通信システムを、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１および図２を参照して、無線通信システム１の機能構成について説明する。図１は、無線通信システム１の通信状態を示す図である。図２は、無線通信システム１の機能構成を示す図である。無線通信システム１は、互いに無線通信を行う複数の基地局（図では基地局１０Ａ〜１０Ｅ）を含む。無線通信システム１は、移動局３０と、サーバ装置４０との間の通信を中継可能なシステムである。

図１における領域２５Ａ〜２５Ｅは、各基地局１０Ａ〜１０Ｅのそれぞれが、移動局３０と無線通信可能な領域である。また、基地局１０Ａと基地局１０Ｂは互いに無線通信が可能であり、基地局１０Ｂと基地局１０Ｃは互いに無線通信が可能であり、基地局１０Ｃと基地局１０Ｄは互いに無線通信が可能であり、基地局１０Ｄと基地局１０Ｅは互いに無線通信が可能である。

また、基地局１０Ａは、例えばサーバ装置４０と有線または無線で通信可能に接続されている。無線通信システム１は、例えばサーバ装置４０から提供された情報を、複数の基地局１０間が多段中継するマルチホップネットワークを形成する。図１の例では、サーバ装置４０から基地局１０Ａに提供された情報は、基地局１０Ｂ、基地局１０Ｃの順に送信され、移動局３０に届けられる。

以下、いずれの基地局であるかを区別しないときは、符号のうちＡ〜Ｅを省略し、単に基地局１０と表記する。各基地局１０は、上記中継を行うと共に、移動する無線局である移動局３０と無線通信することができる。基地局１０は、第１のアンテナ１４を用いて通信する第１の無線機１２と、第２のアンテナ１８を用いて通信する第２の無線機１６と、制御部２０とを備える。

第１の無線機１２は、マスター無線機、またはスレーブ無線機のいずれかとして機能することができる。また、第２の無線機１６も、マスター無線機、またはスレーブ無線機のいずれかとして機能することができる。しかしながら、第１の無線機と第２の無線機が共に正常であるときは、第１の無線機１２と第２の無線機１６の双方が同時にマスター無線機またはスレーブ無線機として機能することはできないものとする。

マスター無線機とは、他の基地局１０のスレーブ無線機を主導すると共に、移動局３０と通信する役割を果たす無線機である。マスター無線機は、複数のスレーブ無線機との間で通信が可能である。すなわち、１対Ｎ通信が可能である。マスター無線機は、例えば通信可能領域２５内でポーリングを行い、移動局３０からの通信の要求を受け付ける。また、マスター無線機は、図示しない他の基地局との通信可能領域内に存在するスレーブ無線機を検出すると共に、検出したスレーブ無線機との通信リンクを確立する。

スレーブ無線機は、他の基地局１０のマスター無線機に主導されて、当該他の基地局１０のマスター無線機と通信を行う。なお、スレーブ無線機は、同時に複数のマスター無線機とは通信することができない。また、マスター無線機同士、およびスレーブ無線機同士では通信をすることができない。

また、以下、第１の無線機１２または第２の無線機１６が、マスター無線機として機能している場合は、第１の無線機（Ｍ）１２または第２の無線機（Ｍ）１６と表記する。また、以下、第１の無線機１２または第２の無線機１６が、スレーブ無線機として機能している場合は、第１の無線機（Ｓ）１２または第２の無線機（Ｓ）１６と表記する。

制御部２０は、例えば、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを備える。制御部２０は、第１の無線機１２と第２の無線機１６の双方について、マスター無線機とスレーブ無線機のいずれとして機能するかを決定する。

移動局３０は、例えば列車や、自動車などの移動体に搭載され、サーバ装置４０から提供される情報を、乗員などに出力する。また、移動局３０は、携帯電話やタブレット端末、パーソナルコンピュータなどの汎用コンピュータであってもよい。移動局３０は、移動局無線機３２を備える。移動局無線機３２は、アンテナ３４を用いて基地局１０と無線で通信する。移動局無線機３２は、スレーブ無線機として機能する。移動局３０は、基地局１０の通信可能領域２５内に位置する場合に、該当する基地局１０と無線通信することで、サーバ装置４０から提供された情報を受信することができる。

サーバ装置４０は、移動局３０からの要求に対して各種情報を提供する装置である。サーバ装置４０は、移動局３０がＧＰＳ（Global Positioning System）などの位置特定装置を備える場合、移動局３０からアップロードされる位置情報に基づいて移動局３０の位置を受信したり、移動局３０がどの基地局１０と通信を行ったかに基づいて、移動局３０の位置を推定したりする。これによって、サーバ装置４０は、例えば、移動局３０の位置や、複数の移動局３０間の距離などの情報を、移動局３０へ提供する。

図２を参照して、上述した各基地局１０の通常時の動作について説明する。図２の例では、基地局１０Ａ〜１０Ｄの全てにおいて、第１の無線機１２がマスター無線機として機能し、第２の無線機１６がスレーブ無線機として機能している。なお、図２では基地局１０Ｅを省略している。

図２の例において、サーバ装置４０が有する情報を移動局３０に提供する場合、まず、基地局１０Ａの制御部２０Ａが、サーバ装置４０から情報を受信する。制御部２０Ａは、受信した情報を第１の無線機（Ｍ）１２Ａを用いて、基地局１０Ｂの第２の無線機（Ｓ）１６Ｂに送信する。

基地局１０Ｂでは、第２の無線機（Ｓ）１６Ｂが受信した情報を、第１の無線機（Ｍ）１２Ｂによって、基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｓ）１６Ｃに送信する。更に、基地局１０Ｃでは、第２の無線機（Ｓ）１６Ｃが受信した情報を、第１の無線機（Ｍ）１２Ｃによって、基地局１０Ｄの第２の無線機（Ｓ）１６Ｄ、および移動局３０に送信する。これにより、サーバ装置４０が有する情報は、基地局１０Ｄおよび移動局３０で受信される。

図３および図４を参照して、基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃが故障した場合に、通信を回復するための動作の概要について説明する。図３は、基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃが故障した様子を示す図である。また、図４は、基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃが故障した後の各機能構成の状態を示す図である。図３における破線の矢印は、故障前の基地局１０間における通信状態を示し、実線の矢印は故障後の基地局１０間の通信状態を示している。また、図４の無線通信を示す破線は故障前の基地局１０間の通信状態を示し、無線通信を示す実線は故障後基地局１０の間の通信状態を示している。

基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃが故障すると、まず、基地局１０Ｂの第１の無線機（Ｍ）１２Ｂが、基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃからの電波が途絶えたことを検出し（後述）、基地局１０Ｂの制御部２０Ｂが、その旨を基地局１０Ｃに通知する。同様に、基地局１０Ｄの第１の無線機（Ｍ）１２Ｄが、基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃからの電波が途絶えたことを検出し、基地局１０Ｄの制御部２０Ｄが、その旨を基地局１０Ｃに通知してもよい。

なお、これに限らず、基地局１０Ｃの制御部２０Ｃが、第１の無線機１２Ｃと第２の無線機１６Ｃに対して定期的にポーリングすることで、無線機の故障、この例では、第１の無線機１２Ｃ（Ｍ）の故障を検知するようにしても良い。

この故障によって、これまで行っていた基地局１０Ｃと基地局１０Ｄとの通信は途絶する。しかしながら、基地局１０Ｃの制御部２０Ｃは、基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃの稼働を停止し、第２の無線機（Ｓ）１６Ｃを、マスター無線機に設定変更する。そして、制御部２０Ｃは、基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｍ）１６Ｃに対し、第２の無線機（Ｓ）１６Ｄとの間で通信リンクを確立するように指示する。これに応じて、基地局１０Ｄと基地局１０Ｃの間の通信リンクが回復する。

一方で、第２の無線機（Ｓ）１６Ｃが、マスター無線機に設定変更されることで、基地局１０Ｃと基地局１０Ｂとの間の通信リンクが解消されることになるが、制御部２０Ｃは、基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｍ）１６Ｃに対し、第２の無線機（Ｓ）１６Ｂとの間で通信リンクを確立するように指示する。これに応じて、基地局１０Ｃと基地局１０Ｂの間の通信リンクが再開される。

図５は、制御部２０により実行される、自基地局１０の故障検出処理の流れを示すフローチャートである。まず、制御部２０は、自基地局１０のマスター無線機の故障を検出するまで待機する（ステップＳ１００）。図６は、マスター無線機の故障を検出する手法について説明するための図である。図６では、基地局１０Ｂの制御部２０Ｂが、基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃの故障を検出し、故障の検出を基地局１０Ｃに通知する。ここで、マスター無線機同士は互いに通信はできないが、他のマスター無線機が送信した信号の受信電力をモニタリングすることができる。

故障を検出する側の基地局１０Ｂの制御部２０Ｂは、第１の無線機（Ｍ）１２Ｂを介して、基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃが送信した信号の受信電力を検出する。制御部２０Ｂは、例えば基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃが送信した信号の受信電力が所定値以下である場合、基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃに故障があると判定し、判定結果に応じて、故障している旨の通知をする。この通知は、マスター無線機が故障する前から、第１の無線機（Ｍ）１２Ｂと第２の無線機（Ｓ）１６Ｃの間で確立されている通信リンクを介して行われる。

通知を受けた側の基地局１０Ｃの制御部２０Ｃは、自基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃの故障を検出し、第２の無線機（Ｓ）１６Ｃをマスター無線機に設定変更する。また、他の基地局１０のマスター無線機が故障したことの検出は、２つ以上離れた基地局１０において行われてもよい。この場合も同様に、２つ以上離れた基地局１０から、マスター無線機が故障した基地局１０に対して、故障が検出された旨の通知がなされてよい。

マスター無線機の故障を検出すると、制御部２０は、マスター無線機として機能していた第１の無線機１２に代えて、スレーブ無線機として機能していた第２の無線機１６を、マスター無線機に設定変更する（ステップＳ１０２）。図４の例では、基地局１０Ｃの制御部２０Ｃが、第１の無線機１２Ｃに代えて、第２の無線機１６Ｃをマスター無線機に新たに設定変更する。

次に、制御部２０が、自基地局１０の第２の無線機（Ｍ）１６に、隣接する基地局１０のスレーブ無線機との間で通信リンクを確立するように指示する。（ステップＳ１０４）。図４の例では、制御部２０Ｃが、自基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｍ）１６Ｃに、隣接する一方の側の基地局１０Ｄの第２の無線機（Ｓ）１６Ｄと、隣接する他方の側の基地局１０Ｂの第２の無線機（Ｓ）１６Ｂとの双方に対して、通信リンクを確立させる。

このように各基地局１０の制御部２０は、第１の無線機１２がマスター無線機として機能し、第２の無線機１６がスレーブ無線機として機能しているときに、第１の無線機１２の故障が検出された場合、第２の無線機１６をマスター無線機として機能させる。

図７は、制御部２０により実行される、他の基地局１０の故障検出処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートでは、一例として、基地局１０Ｂまたは基地局１０Ｄにより実行される処理について説明する。まず、制御部２０Ｂ、２０Ｄは、隣接する基地局１０Ｃのマスター無線機の故障を検出するまで待機する（ステップＳ１２０）。

隣接する基地局１０Ｃのマスター無線機の故障を検出すると、制御部２０Ｂまたは制御部２０Ｄは、自基地局１０Ｂ、１０Ｄのスレーブ無線機と、故障が検出されたマスター無線機との間で通信リンクが確立されていたか否かを判定する（ステップＳ１２２）。

自基地局１０のスレーブ無線機と、故障が検出されたマスター無線機との間で通信リンクが確立されていた場合、制御部２０Ｄが、自基地局１０Ｄのスレーブ無線機に、マスター無線機の故障が検出された基地局１０Ｃにおいて新たに設定変更されたマスター無線機との間で通信リンクが確立されるまで待機するように制御する（ステップＳ１２４）。

自基地局１０のスレーブ無線機と、故障が検出されたマスター無線機との間で通信リンクが確立されていなかった場合、制御部２０Ｂは、自基地局１０Ｂのスレーブ無線機に、故障が検出された基地局１０Ｃにおいて新たに設定変更されたマスター無線機との間で通信リンクが確立されるまで待機するように制御する（ステップＳ１２６）。更に、制御部２０Ｂは、自基地局１０Ｂのマスター無線機に、隣接する基地局１０Ａのスレーブ無線機と通信リンクを確立するように指示する（ステップＳ１２８）。

このように、故障したマスター無線機を含む基地局１０に隣接する基地局１０は、隣接する基地局１０のマスター無線機の故障を検出し、検出結果、および故障した無線機を有する基地局１０の無線機の状態に基づいて、自基地局１０に隣接する基地局１０との通信を回復するまで待機するように自基地局１０の無線機を制御する。この結果、マスター無線機が故障した隣接する基地局１０との通信を迅速に回復することができる。また、図８で説明するように、故障した基地局１０と反対側の隣接基地局１０において、通信を回復するまで待機するように自基地局１０の無線機を制御するため、通信伝播の仕組みを回復することができる。なお、図７では、故障した基地局１０の隣接基地局１０が自ら待機状態となるように説明したが、故障した基地局の側から、マスター無線機の設定変更をプッシュ通知してもよい。

図８は、制御部２０により実行される、２つ以上離れた基地局１０の故障検出処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートでは、一例として、基地局１０Ａにより実行される処理について説明する。まず、制御部２０Ａは、２つ以上離れた基地局１０Ｃのマスター無線機の故障を検出するまで待機する（ステップＳ１４０）。２つ以上離れた基地局１０Ｃのマスター無線機の故障を検出すると、制御部２０Ａは、自基地局１０Ａのスレーブ無線機と、隣接する基地局１０Ｂのマスター無線機との間で通信リンクが確立されていたか否かを判定する（ステップＳ１４２）。

自基地局１０Ａのスレーブ無線機と隣接する基地局１０Ｂのマスター無線機との間で通信リンクが確立されていない場合、制御部２０Ａが、隣接する基地局１０Ｂのスレーブ無線機と、新たに設定変更されたマスター無線機との間で通信リンクが確立されたことを検出する（ステップＳ１４４）。図９は、自基地局１０のスレーブ無線機と隣接する基地局１０のマスター無線機との間で通信リンクが確立されていない場合の一例を示す図である。図９では、基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃが故障する前、基地局１０Ａの第１の無線機（Ｍ）１２Ａと隣接する基地局１０Ｂの第２の無線機（Ｓ）１６Ｂとの間で通信リンクが確立され、基地局１０Ｂの第１の無線機（Ｍ）１２Ｂと隣接する基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｓ）１６Ｃとの間で通信リンクが確立されていたものとする。

制御部２０Ａは、例えば基地局１０Ｃの第１の無線機１２Ｃの故障を検出した後、基地局１０Ｂの第２の無線機（Ｓ）１６Ｂと、基地局１０Ａの第１の無線機（Ｍ）１２Ａとの通信リンクが途絶したことによって、基地局１０Ｂの第２の無線機（Ｓ）１６Ｂと基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｍ）１６Ｃとの間に通信リンクが確立されたことを検出する。また、例えば制御部２０Ｂが、一時的に第２の無線機（Ｓ）１６Ｂを、基地局１０Ａの第１の無線機（Ｍ）１２Ａに通信させることによって、基地局１０Ｂの第２の無線機（Ｓ）１６Ｂと基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｍ）１６Ｃとの間に通信リンクが確立されたことを通知してもよい。

次に、制御部２０Ａが、自基地局１０Ａの第２の無線機（Ｓ）１６Ａに対し、隣接する基地局１０Ｂの第２の無線機（Ｍ）１２Ｂによって通信リンクが確立されるまで待機するように制御する。（ステップＳ１４６）。図９の例では、制御部２０Ｂが、基地局１０Ａの第２の無線機（Ｓ）１６Ａと基地局１０Ｂの第１の無線機（Ｍ）１２Ｂとの間で通信リンクを確立するように制御する。なお、第２の無線機（Ｓ）１６Ａと第１の無線機（Ｍ）１２Ｂとの間に通信リンクが確立される前に、基地局１０Ａの第２の無線機（Ｓ）１６Ａと他に隣接する基地局１０のマスター無線機との間に通信リンクが確立されていた場合、制御部２０Ａは、第１の無線機（Ｍ）１２Ａと他の隣接する基地局１０のスレーブ無線機との間に通信リンクを確立するように制御してもよい。

自基地局１０Ａのスレーブ無線機と隣接する基地局１０Ｂのマスター無線機との間で通信リンクが確立されていた場合、制御部２０Ａが、隣接する基地局１０Ｂのスレーブ無線機と、新たに設定されたマスター無線機との間で通信リンクが確立されたことを検出する（ステップＳ１４８）。図１０は、自基地局１０Ａのスレーブ無線機と、隣接する基地局１０Ｂのマスター無線機との間で通信リンクが確立されていた場合の一例を示す図である。図１０では、基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃが故障前、基地局１０Ａの第２の無線機（Ｓ）１６Ａと隣接する基地局１０Ｂの第１の無線機（Ｍ）１２Ｂとの間で通信リンクが確立され、基地局１０Ｂの第２の無線機（Ｓ）１６Ｂと隣接する基地局１０Ｃの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃとの間で通信リンクが確立されていたものとする。この場合、制御部２０Ａは、隣接する基地局１０Ｂの第２の無線機（Ｓ）１６Ｂと、新たに設定変更された基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｍ）１６Ｃとの間で通信リンクが確立されたことを検出する。

このように２つ以上離れた基地局１０Ａに故障が生じた場合であっても、基地局１０Ａの制御部２０Ａが、２つ以上離れた基地局１０Ｃの故障、および故障したことによって制御された通信リンクの状態を検出する。また、基地局１０Ａの制御部２０Ａが、検出結果に応じて隣接する基地局１０Ｂとの間で通信リンクが確立されるように自基地局１０Ａの無線機を制御する。この結果、無線通信システム１の通信を迅速に回復して、通信を維持することができる。

以上説明した第１の実施形態に係る無線通信システム１は、マスター無線機として機能する第１の無線機１２の故障を検出した場合、故障した無線機を有する基地局１０の制御部２０が、第２の無線機１６をマスター無線機として設定変更し、隣接する基地局１０のスレーブ無線機と通信を行う。また、隣接する基地局１０は、自基地局１０のスレーブ無線機が、隣接する基地局１０の故障したマスター無線機と通信していた場合、故障したマスター通信機に代えてマスター通信機となった第２の無線機１６によって通信リンクが確立されるまで待機すると共に、他の隣接する基地局１０のスレーブ無線機と、自基地局１０のマスター無線機とを通信させる。また、隣接する基地局１０は、自基地局１０のスレーブ無線機が、隣接する基地局１０の故障したマスター無線機と通信していなかった場合、故障したマスター通信機に代えてマスター通信機となった第２の無線機１６によって通信リンクが確立されるまで待機する。これらの結果、基地局１０を効率的に利用すると共に、基地局に故障が発生した場合においても、途絶えた通信を回復して通信を維持することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点を中心に説明し、第１の実施形態と共通する機能等についての説明は省略する。第１の実施形態では、マスター無線機が故障した場合について説明したが、本実施形態では、スレーブ無線機が故障した場合について説明する。

図１１は、基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｍ）１６Ｃが故障した様子を示す図である。図１２は、制御部２０により実行される、スレーブ無線機が故障した場合の流れを示すフローチャートである。図１１および図１２を用いて、無線通信システム１の動作を説明する。図１１に示すように、基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｍ）１６Ｃが故障する前において、基地局１０Ａの第１の無線機（Ｍ）１２Ａと、隣接する基地局１０Ｂの第２の無線機（Ｓ）１６Ｂとの間で通信リンクが確立され、基地局１０Ｂの第１の無線機（Ｍ）１２Ｂと、隣接する基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｓ）１６Ｃとの間で通信リンクが確立されている。この場合に、基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｓ）１６Ｃが故障した場合を想定する。

本フローチャートでは、一例として、基地局１０Ｂまたは基地局１０Ｄにより実行される処理について説明する。まず、スレーブ無線機が故障した基地局１０Ｃに隣接する基地局１０Ｂは、基地局１０Ｃのスレーブ無線機の故障を検出するまで待機する（ステップＳ２００）。制御部２０Ｂは、例えば基地局１０Ｂの第１の無線機（Ｍ）１２Ｂが、基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｓ）１６Ｂと通信リンクが途絶したことを検出し、且つ自基地局１０Ｂの第１の無線機（Ｍ）１２Ｂの故障を検出していない場合、基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｓ）１６Ｃが故障していると検出する。故障が検出された場合、基地局１０Ｂの制御部２０Ｂは、自基地局１０Ｂのスレーブ無線機と、故障した無線機を有する基地局１０Ｃのマスター無線機との間の通信リンクを用いて、スレーブ無線機の故障を基地局１０Ｃに通知する（ステップＳ２０２）。

次に、故障したスレーブ無線機を有する基地局１０Ｃの制御部２０Ｃが、スレーブ無線機の故障を検出するまで待機する（ステップＳ２２０）。なお、故障の検出は、基地局１０Ｃの制御部２０Ｃにおいて行われてもよい。この場合、制御部２０Ｃは、隣接する基地局１０Ｂの第１の無線機（Ｓ）１２Ｂと通信ができず、且つ隣接する基地局１０Ｂの第１の無線機（Ｍ）１２Ｂの故障を検出していない場合、自基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｓ）１６Ｃが故障していると判定してもよい。

故障を検出した場合、制御部２０Ｃは、基地局１０Ｃのマスター無線機に、隣接する基地局１０Ｂのスレーブ無線機と通信リンクを確立するように制御する（ステップＳ２２２）。次に、制御部２０Ｂが、自基地局１０Ｂのスレーブ無線機に対して、故障したスレーブ無線機を有する基地局１０Ｃのマスター無線機により通信リンクが確立されるまで待機するように制御する（ステップＳ２０４）。次に、制御部２０Ｂは、基地局１０Ｂのマスター無線機に、基地局１０Ｃと反対側の他の隣接する基地局１０Ａのスレーブ無線機と通信リンクを確立するように制御する（ステップＳ２０６）。

以上説明した第２の実施形態の無線通信システム１は、スレーブ無線機の故障を検出した場合、故障したスレーブ無線機を有する基地局１０は、自基地局１０のマスター無線機に、故障したスレーブ無線機が通信していた隣接基地局１０のスレーブ無線機と通信を開始させる。また、この場合、故障したスレーブ無線機が通信していた隣接基地局１０は、自基地局１０のスレーブ無線機に、故障したスレーブ無線機を有する基地局１０のマスター無線機が通信を開始してくるのを受け付ける。また、この隣接基地局１０は、自基地局１０のマスター無線機に、自基地局１０のスレーブ無線機と通信していた基地局１０のスレーブ無線機と通信を開始させる。これらの結果、基地局１０を効率的に利用すると共に、基地局１０に故障が発生した場合においても、途絶えた通信を回復して通信を維持することができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点を中心に説明し、第１の実施形態と共通する機能等についての説明は省略する。第１の実施形態では、基地局１０が直列に設置され通信する状態について説明したが、本実施形態では、基地局１０が分岐する場合について説明する。

図１３は、基地局１０が分岐する場合において基地局１０Ｂの第１の無線機（Ｍ）１２Ｃが故障した様子を示す図である。図１３の例では、第１の無線機（Ｍ）１２Ｂが故障する前において、基地局１０Ｂの第１の無線機（Ｍ）１２Ｂと、基地局１０Ａの第２の無線機（Ｓ）１６Ａ、および基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｓ）１６Ｃとの間で通信リンクが確立されているものとする。また、基地局１０Ｂの第２の無線機（Ｓ）１６Ｂと、隣接する基地局１０Ｄの第１の無線機（Ｍ）１２Ｄとの間で通信リンクが確立されているものとする。このように、無線通信システム１は、１つの基地局１０から複数の基地局１０に枝分かれした場合においても、通信することができる。

第１の無線機（Ｍ）１２Ｂが故障した場合、制御部２０Ｂは、第１の無線機１２Ｂに代えて、第２の無線機１６Ｂをマスター無線機に新たに設定変更する。この場合、制御部２０Ｂは、新たに設定変更したマスター無線機を、隣接する基地局１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｄの第２の無線機（Ｓ）１６と新たに通信リンクを確立するように制御する。制御部２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｄは、自基地局１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｄのスレーブ無線機に対して、故障が検出された基地局１０Ｂにおいて新たに設定変更されたマスター無線機により通信リンクが確立されるまで待機するように制御する。基地局１０Ｂのマスター無線機により通信リンクが確立されると、基地局１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｄのスレーブ無線機が、基地局１０Ｂのマスター無線機との通信を受け付ける。これにより、第２の無線機（Ｍ）１６Ｂは、基地局１０Ａの第２の無線機（Ｓ）１６Ａ、基地局１０Ｃの第２の無線機（Ｓ）１６Ｃ、および基地局１０Ｄの第２の無線機（Ｓ）１６Ｄとの間で通信する。

図１４は、基地局１０が分岐する場合において基地局１０Ｂの第２の無線機（Ｓ）１６Ｃが故障した様子を示す図である。第２の無線機（Ｓ）１６Ｂが故障した場合、制御部２０Ｂは、隣接する基地局１０Ｄの第２の無線機（Ｓ）１６Ｄに対して、新たに通信リンクを確立するように制御する。制御部２０Ｄは、自基地局１０Ｄのスレーブ無線機を、故障が検出された基地局１０Ｂのマスター無線機と通信リンクが確立されるまで待機するように制御する。基地局１０Ｂのマスター無線機により通信リンクが確立されると、基地局１０Ｄのスレーブ無線機が、基地局１０Ｂのマスター無線機との通信を受け付ける。これにより、第１の無線機（Ｍ）１２Ｂは、基地局１０Ｄの第２の無線機（Ｓ）１６Ｄとの間で通信する。

以上説明した第３の実施形態に係る無線通信システム１は、１つの基地局１０から複数の基地局１０に通信が枝分かれする場合において、枝分かれの分岐点となる基地局１０の無線機が故障しても、分岐点となる基地局１０の制御部２０が通信を回復するように、他の基地局１０のスレーブ無線機に対して、通信リンクを確立する。また、他の基地局１０のスレーブ無線機は、分岐点となる基地局１０のマスター無線機により通信リンクが確立されるまで待機して、通信リンクが確立された場合に通信リンクを受け付けてマスター無線機と通信する。この結果、基地局１０を効率的に利用すると共に、基地局１０に故障が発生した場合においても、途絶えた通信を回復して通信を維持することができる。

上記各実施形態において、基地局１０は、Ｂｅａｃｏｎフレームを用いて他の基地局１０のマスター無線機の故障を検出してもよい。Ｂｅａｃｏｎフレームには、Ｂｅａｃｏｎフレームの送信元である基地局１０の識別情報が含まれている。例えばマスター無線機同士はＢｅａｃｏｎフレームを送受信できる。例えばマスター無線機は、受信したＢｅａｃｏｎフレームに自基地局１０のＢｅａｃｏｎフレームを付加して、隣接する基地局１０へ送信する。また、無線通信システム１が含む基地局１０とＢｅａｃｏｎフレームが含む識別情報とは、制御部２０の記憶部に対応付けて記憶されている。制御部２０は、受信したＢｅａｃｏｎフレームに含まれる識別情報と、記憶部に記憶されている基地局１０の識別情報とを比較して、ある基地局１０の識別情報を含むＢｅａｃｏｎフレームを受信していない場合、ある基地局１０が故障していると判定する。このように、基地局１０間で基地局１０の識別情報を含むＢｅａｃｏｎフレームを送受信することで、他の基地局１０の故障を検出してもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、第１の無線機１２と第２の無線機１６を含む二以上の無線機と二以上の無線機を制御する制御部２０とを有する基地局１０を複数備える無線通信システム１において、各基地局１０の各無線機は、他の基地局１０のスレーブ無線機を主導すると共に、基地局１０と異なる移動局３０と通信可能なマスター無線機と、他の基地局１０のマスター無線機に主導されて、他の基地局１０のマスター無線機と通信を行うスレーブ無線機とのいずれかとして機能し、各基地局１０の制御部２０は、第１の無線機１２がマスター無線機として機能し、第２の無線機１６がスレーブ無線機として機能しているときに、自基地局１０の第１の無線機１２の故障を検出した場合、第２の無線機１６をマスター無線機として機能させることによって、基地局１０を効率的に利用すると共に、基地局１０に故障が発生した場合においても通信を回復することができる無線通信システム１を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…無線通信システム、１０Ａ〜１０Ｅ…基地局、１２Ａ〜１２Ｅ…第１の無線機、１６Ａ〜１６Ｅ…第２の無線機、２０Ａ〜２０Ｅ…制御部

Claims (5)

1. 第１の無線機と第２の無線機を含む二以上の無線機と前記二以上の無線機を制御する制御部とを有する基地局を複数備える無線通信システムであって、
   各基地局の各無線機は、
   他の基地局のスレーブ無線機を主導すると共に、前記基地局と異なる移動局と通信可能なマスター無線機と、
   他の基地局のマスター無線機に主導されて、前記他の基地局のマスター無線機と通信を行うスレーブ無線機とのいずれかとして機能し、
   各基地局の制御部は、前記第１の無線機が前記マスター無線機として機能し、前記第２の無線機が前記スレーブ無線機として機能しているときに、自基地局の前記第１の無線機の故障を検出した場合、前記第２の無線機を前記マスター無線機として機能させ、
   前記第２の無線機を前記マスター無線機として機能させるように設定変更した場合、前記マスター無線機に設定変更された第２の無線機がスレーブ無線機として通信を行っていた相手先の基地局のマスター無線機として機能している第１の無線機に代えて、前記相手先の基地局のスレーブ無線機として機能している第２の無線機に、前記マスター無線機に設定変更された第２の無線機を通信させる、
   無線通信システム。
2. 前記相手先の基地局の制御部は、前記相手先の基地局のスレーブ無線機として機能している第２の無線機と通信を行っていた前記相手先の基地局とは異なる、別の相手先の基地局のスレーブ無線機として機能している第２の無線機に、前記相手先の基地局のマスター無線機と機能している第１の無線機を通信させる、
   請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記制御部は、前記第２の無線機を前記マスター無線機として機能させるように設定変更した場合、前記故障した第１の無線機が通信を行っていた相手先の基地局のスレーブ無線機として機能している第２の無線機に、前記マスター無線機に設定変更された第２の無線機を通信させる、
   請求項１または２に記載の無線通信システム。
4. 第１の無線機と第２の無線機を含む二以上の無線機と前記二以上の無線機を制御する制御部とを有する基地局を複数備える無線通信システムであって、
   各基地局の各無線機は、
   他の基地局のスレーブ無線機を主導すると共に、前記基地局と異なる移動局と通信可能なマスター無線機と、
   他の基地局のマスター無線機に主導されて、前記他の基地局のマスター無線機と通信を行うスレーブ無線機とのいずれかとして機能し、
   各基地局の制御部は、前記二以上の無線機のうち第１の無線機が前記マスター無線機として機能し、前記二以上の無線機のうち第２の無線機が前記スレーブ無線機として機能しているときに、自基地局の前記第２の無線機の故障を検出した場合、前記故障したスレーブ無線機を主導していた相手先の基地局における前記スレーブ無線機として機能する第２の無線機に、前記第１の無線機を通信させる、
   無線通信システム。
5. 前記相手先の基地局の制御部は、前記相手先の基地局のスレーブ無線機として機能している第２の無線機と通信を行っていた前記相手先の基地局とは異なる、別の相手先の基地局のスレーブ無線機として機能している第２の無線機に、前記相手先の基地局のマスター無線機と機能している第１の無線機を通信させる、
   請求項４に記載の無線通信システム。

Images