1.本公开涉及进行无线中继通信的无线中继站、无线中继系统、控制电路、存储介质以及无线中继方法。
背景技术：2.在铁路无线中，大容量化的需求提高。除了以往的铁路无线之外，通过增加wifi(注册商标)、第5代移动通信系统(以下称为5g。)等宽带通信，能够在列车与地面系统之间，准实时地共享监视图像、大量的传感器信息等。此外，还能够通过wifi、5g等进行列车与列车之间、列车与铁路设备之间、以及列车与工作人员携带的终端装置之间的通信，能够实现使列车与铁路环境的一切相连的作为信息通信枢纽的t2x(train-to-everything)系统。但是，以往的铁路无线使用vhf(very high frequency：甚高频)频带、uhf(ultra high frequency：特高频)频带等，与此相对，宽带通信主要使用shf(super high frequency：超高频)频带。通常，无线通信的电波到达范围伴随着高频化而变窄，容易产生盲区。无线中继有望作为盲区对策。
3.已知有一种通过经由多个无线中继站而将数据无线转送至目的装置的无线中继系统。无线中继通信也被称为中继通信、多跳通信等。通常，无线中继网的拓扑被假定为二维网格型，使得以面的形式覆盖广域通信区域。另一方面，在将铁路沿线、高速道路等设为对象的情况下，无线中继网能够形成为以移动体的移动路径为轴的线状。将以跨越铁路轨道、高速道路等的方式形成为梯子状的无线中继网、即拓扑称为梯型。
4.在无线中继网中，为了通信的高效化、低延迟化等，适当地设定通信路径是重要的。例如，在专利文献1中，公开了以下的技术：在电波环境变化的状况下，实现减少到达目的装置为止的中继次数并优先选择可靠性高的中继站的路径搜索。作为电波环境变化的例子，举出在列车等移动体上搭载有通信装置的情况，即，存在移动站的情况等。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本专利第6606484号公报
技术实现要素：8.发明要解决的问题
9.二维网格型的无线中继网被配置为，构成无线中继网的中继站以面的形式覆盖区域。因此，各中继站难以掌握与周围的中继站之间的地理位置关系。此外，在存在移动站的情况下，对移动站来说，位于附近的中继站、即与移动站进行通信的中继站随时间而切换，除了难以掌握中继站之间的地理位置关系之外，还难以掌握各中继站与移动路径之间的位置关系。因此，难以预测对移动站来说的将来的附近中继站。这样，无法预测移动站经过中继站之间时的通信路径切换处理的发生场所和发生时间，通信路径切换处理变得随意，存
在无线通信品质下降这样的问题。
10.本公开是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，在具有进行移动的无线中继站的无线中继网中，得到能够抑制无线通信品质的下降的无线中继站。
11.用于解决问题的手段
12.为了解决上述的问题并实现目的，本公开是构成沿着移动体的移动路径的梯型的无线中继网的无线中继站。无线中继站的特征在于，具备：中继控制部，其具有无线中继网内的站识别信息，该站识别信息是针对构成无线中继网且沿着移动路径配置的各无线中继站沿着移动路径依次被分配的，该中继控制部使用示出目标无线中继站的地址的第1路由表，设定和更新将目标无线中继站的地址、站识别信息以及信息的更新时刻关联起来而得到的第2路由表，进行在构成无线中继网的无线中继站之间共享由各无线中继站设定和更新后的第2路由表的控制；以及中继通信部，其与其他无线中继站之间进行无线中继通信。
13.发明的效果
14.本公开的无线中继站起到在具有进行移动的无线中继站的无线中继网中能够抑制无线通信品质的下降这样的效果。
附图说明
15.图1是示出具备多个实施方式1的无线中继站的无线中继系统的结构例的第1图。
16.图2是示出具备多个实施方式1的无线中继站的无线中继系统的结构例的第2图。
17.图3是示出实施方式1的无线中继站的结构例的框图。
18.图4是示出由实施方式1的无线中继站处理的第1路由表的例子的图。
19.图5是示出实施方式1的无线中继系统中的无线中继站的配置例的图。
20.图6是示出由实施方式1的无线中继站处理的第2路由表的例子的第1图。
21.图7是示出由实施方式1的无线中继站处理的第2路由表的例子的第2图。
22.图8是示出将站识别id(identifier)映射到各无线中继站的地理的位置关系中的状态的图，其中，该站识别id是根据规定的排号规则对实施方式1的无线中继站赋予的站识别id。
23.图9是示出实施方式1的无线中继站对第2路由表进行更新的动作的流程图。
24.图10是示出由处理器和存储器实现实施方式1的无线中继站具备的处理电路的情况下的处理电路的结构例的图。
25.图11是示出由专用的硬件构成实施方式1的无线中继站具备的处理电路的情况下的处理电路的例子的图。
26.图12是示出实施方式2的无线中继站的结构例的第1框图。
27.图13是示出实施方式2的无线中继站的结构例的第2框图。
28.图14是示出由实施方式3的无线中继站处理的第2路由表的例子的第1图。
29.图15是示出由实施方式3的无线中继站处理的第2路由表的例子的第2图。
30.图16是示出实施方式4的无线中继站的结构例的第1框图。
31.图17是示出实施方式4的无线中继站的结构例的第2框图。
32.图18是示出由实施方式4的无线中继站处理的第2路由表的例子的图。
33.图19是示出实施方式5的无线中继站的结构例的第1框图。
34.图20是示出由实施方式5的无线中继站处理的第2路由表的例子的图。
35.图21是示出实施方式5的无线中继站的结构例的第2框图。
36.图22是示出实施方式6的无线中继站的结构例的框图。
具体实施方式
37.以下，基于附图对本公开的实施方式的无线中继站、无线中继系统、控制电路、存储介质以及无线中继方法详细进行说明。
38.实施方式1.
39.图1是示出具备多个实施方式1的无线中继站的无线中继系统100的结构例的第1图。无线中继系统100具备无线中继站10-1～10-8、以及搭载于移动体200的未图示的无线中继站。无线中继系统100是无线中继站10-1～10-8和搭载于移动体200的无线中继站进行无线中继通信的系统。移动体200例如是在作为移动路径的轨道中行驶的列车、在作为移动路径的高速道路中行驶的汽车等。在本实施方式中，如图1所示，以移动体200是在作为移动路径的轨道中行驶的列车的情况为例进行说明。以后的实施方式也是同样的。无线中继系统100是无线中继站10-1～10-8以移动体200的移动路径为中心而形成的、即沿着列车行驶的轨道以跨越轨道的方式形成为梯子状的梯型的无线中继网。无线中继站10-1～10-8和搭载于移动体200的无线中继站构成沿着移动体200的移动路径的梯型的无线中继网。
40.在图1的例子中，例如，无线中继站10-3与无线中继站10-1、10-2、10-4、10-5连接。但是，根据无线中继系统100的结构，无线中继站10-1～10-8的连接方式有时不同。图2是示出具备多个实施方式1的无线中继站的无线中继系统100的结构例的第2图。在图2所示的无线中继系统100中，无线中继站10-3与无线中继站10-1、10-4、10-5连接。另外，无线中继系统100的结构不限于图1和图2的例子。在以后的说明中，在不区分无线中继站10-1～10-8和搭载于移动体200的无线中继站的情况下，称为无线中继站10。即，无线中继系统100具有2个以上的无线中继站10。
41.在以后的说明中，在仅记载为“中继站”的情况下，表示固定配置于地面侧的无线中继站10，在记载为“移动站”的情况下，表示搭载于移动体200并在移动路径上进行移动的无线中继站10。中继站是不移动的无线中继站10，移动站是在移动路径上进行移动的无线中继站10。在本实施方式中，中继站和移动站具备同样的结构要素。即，中继站和移动站均保持后述的扩展路由表，进行扩展路由表的设定、更新、发布等。在本实施方式中，假定无线中继网构成为线状且在无线中继网中包含移动站的情况。
42.对无线中继站10的结构进行说明。图3是示出实施方式1的无线中继站10的结构例的框图。无线中继站10具备中继控制部20和中继通信部30。无线中继站10可能包含其他的功能块等，但这里为了方便说明，主要示出与通信相关的功能块。中继控制部20具备数据存储部21、控制信息存储部22、数据管理部23、通信路径管理部24、以及通信控制部25。中继通信部30具备无线中继通信模块31。在本实施方式中，无线中继站10具有根据本站的地理的位置关系和特性而赋予的、作为无线中继系统100中固有的站识别信息的站识别id。对无线中继站10赋予能够识别是中继站或移动站的站识别id。此外，对作为中继站的无线中继站10赋予沿着移动体200的移动路径依次被排号的站识别id。
43.数据存储部21存储无线中继中的收发数据。数据存储部21例如包含主存储装置和
外部存储装置，但具体的实现手段不限于此。主存储装置例如是缓冲区、缓存等。外部存储装置例如是储存器。
44.控制信息存储部22存储根据通常的路由协议而得到的路由表，并且在本实施方式中还存储特有的扩展路由表。在以后的说明中，将根据通常的路由协议而得到的路由表称为第1路由表，将本实施方式中特有的扩展路由表称为第2路由表。控制信息存储部22例如包含主存储装置和外部存储装置，但具体的实现手段不限于此。此外，控制信息存储部22永久地存储有根据本站的地理的位置关系和特性而赋予的固有的站识别id。
45.数据管理部23进行收发的数据的处理，针对数据存储部21进行数据的读出和写入。
46.通信路径管理部24进行第1路由表的设定和更新，针对控制信息存储部22进行第1路由表的读出和写入。此外，通信路径管理部24进行第2路由表的设定和更新，针对控制信息存储部22进行第2路由表的读出和写入。
47.通信控制部25基于最新的第2路由表，针对中继通信部30进行数据的收发的指示。通信控制部25为了在无线中继站10之间也共享存储于控制信息存储部22的第2路由表，针对中继通信部30进行作为数据而收发的指示。
48.以后，以第2路由表的设定、更新以及收发为主，因此，省略处理通常的收发数据的数据存储部21和数据管理部23的说明。
49.无线中继通信模块31是与其他中继站及移动站之间进行无线中继通信的无线接口。无线中继通信模块31通过通信控制部25的控制，进行数据的收发、第1路由表的收发、以及第2路由表的收发。无线中继通信模块31所对应的无线方式优选能够在终端之间进行通信的无线方式。关于无线中继通信模块31所对应的无线方式，例如举出在3gpp(third generation partnership project：第三代合作伙伴计划)中被标准化的侧链路、在ieee(institute of electrical and electronics engineers：电气和电子工程师学会)中被标准化的无线lan(local area network)、面向iot(internet of things：物联网)的lpwa(low power wide area：低功耗广域)等，但具体的无线方式不限于此。另外，在3gpp中被标准化的侧链路是终端间通信的方式，例如，是被称为pc5的接口。
50.接着，对由通信路径管理部24处理的第2路由表进行说明。首先，对第1路由表进行说明。图4是示出由实施方式1的无线中继站10处理的第1路由表的例子的图。第1路由表将各无线中继站10的ip(internet protocol)地址表示为目标ip地址，将与其他无线中继站10之间的连接状态表示为下一跳。例如，在无线中继网内的本站的ip地址为192.168.0.100且本站与邻近的4个无线中继站10建立了直接通信链路时，第1路由表成为图4那样的表。在图4中，接口表示通信接口的种类名，pc5表示侧链路的接口名，lo表示本站的本地环回(local loopback)。此外，在图4中，#1～#4是与本站直接连接、即建立了直接通信链路的无线中继站10。在图4中，#5的无线中继站10是在目标ip地址为192.168.0.23的#2的无线中继站10中进行中继而能够通信的无线中继站10。
51.图4所示的包含#1～#5这5个无线中继站10以及本站的6个无线中继站10是图5所示的地理位置关系。图5是示出实施方式1的无线中继系统100中的无线中继站10的配置例的图。通常，第1路由表所示的ip地址与地理位置无关地从网络侧被分配到各无线中继站10。因此，仅利用ip地址难以掌握本站与其他无线中继站10的位置关系。此外，如图5所示，#
5的无线中继站10实际上是移动站，如果仅利用ip地址，则难以掌握各无线中继站10是固定配置于地面侧的中继站还是搭载于移动体200且在移动路径上进行移动的移动站。另外，在图5中，#5的无线中继站10、即移动站实际上搭载于移动体200的内部。在以后的图中也是同样的。
52.图6是示出由实施方式1的无线中继站10处理的第2路由表的例子的第1图。第2路由表是将第1路由表扩展后的路由表。第2路由表是由通信路径管理部24基于根据通常的路由协议设定的第1路由表而设定的。在第2路由表中，对各无线中继站10的ip地址关联有站识别id，与对ip地址关联了站识别id的更新时刻、即时间戳一起被管理。关于站识别id，各无线中继站10将本站的站识别id包含在内而发布第2路由表，由此其他无线中继站10也能够掌握，能够在整个无线中继网中共享。站识别id与无线中继网中的ip地址不同，是在置站时分配的id，由包含位置的无线中继站10的特性决定。
53.为了使说明变得简便，这里的无线中继站10的特性为路线等移动路径的识别符、表示是中继站还是移动站的识别符、以及识别沿着移动路径的位置的编号。在图6的例子中，将移动路径的识别符设为“t”，将中继站的识别符设为“f”，将移动站的识别符设为“m”。另外，应识别的特性不限于此，例如，也可以设置更多的无线站种类使得能够识别车站、隧道等设置环境，还可以识别相对于移动路径的一个方向是在右侧置站还是在左侧置站。为了识别中继站的位置，这里，将移动站的一维移动路径中的、在图5的例子中是轨道中的一个方向定义为上行方向，将相反方向定义为下行方向，以编号随着朝向上行方向而升序的方式设置排号规则。
54.在对成为基准的中继站赋予“1000”这样的编号时，针对上行方向的2个中继站，按照与成为基准的中继站从近到远的顺序以升序赋予编号“1005”、“1010”，针对下行方向的2个中继站，按照与成为基准的中继站从近到远的顺序以降序赋予编号“0995”、“0990”。因此，成为位置基准的中继站的站识别id成为“tf1000”，其他的中继站的站识别id成为“tf0990”、“tf0995”、“tf1005”、“tf1010”。另一方面，关于移动站，能够根据识别符“m”而识别为移动站，因此，也可以赋予与位置无关的编号。在图6的例子中，将移动站的站识别id设为“tm8111”。另外，在图6中的时间戳的日期时间显示中，省略了日期(yy/mm/dd)和时间(hh)的具体数值的例示。
55.图7是示出由实施方式1的无线中继站10处理的第2路由表的例子的第2图。图7示出ip地址为“192.168.0.23”且站识别id为“tf0995”的中继站中的第2路由表的例子。这样，各无线中继站10分别设定和更新第2路由表，在各无线中继站10之间相互收发并共享。
56.图8是示出将站识别id映射到各无线中继站10的地理的位置关系中的状态的图，该站识别id是根据规定的排号规则对实施方式1的无线中继站10赋予的站识别id。关于各无线中继站10，即便不具有纬度、经度、或者铁路的里程等位置信息，各无线中继站10也能够通过共享关联有站识别id的第2路由表，来掌握与其他无线中继站10之间的相对位置关系。此外，各无线中继站10通过共享关联有站识别id的第2路由表，也能够掌握移动站当前与哪个中继站接近。由此，各无线中继站10能够预测与移动站的移动相伴的通信路径切换处理的发生场所和发生时间，能够使无线中继网内的移动站的通信品质稳定化。
57.图9是示出实施方式1的无线中继站10对第2路由表进行更新的动作的流程图。通信路径管理部24根据路由协议而与周边的中继站及移动站交换路径信息，更新第1路由表
(步骤s1)。路由协议可以是现有的通常的路由协议。通信路径管理部24将更新后的第1路由表写入到控制信息存储部22。另外，通信路径管理部24在不存在第1路由表的情况下，新设定第1路由表。通信路径管理部24通过通信控制部25并利用中继通信部30进行无线传输，由此能够实现基于通常的路由协议的与周边的中继站及移动站之间的信息交换。
58.通信路径管理部24基于第1路由表来更新第2路由表。具体而言，通信路径管理部24反映本站具有的本站及其他无线中继站10的站识别id与ip地址的对应信息，更新第2路由表(步骤s2)。另外，通信路径管理部24在不存在第2路由表的情况下，新设定第2路由表，仅反映本站的站识别id与ip地址的对应信息。由于包含站识别id、ip地址的第1路由表及第2路由表的信息被存储在控制信息存储部22中，因此，通信路径管理部24读出这些信息而进行处理。通信路径管理部24将更新后的第2路由表写入到控制信息存储部22。
59.通信路径管理部24对本站具有的最新的第2路由表的信息赋予当前时刻的时间戳，并发布到周边的中继站和移动站(步骤s3)。关于发布方法，期望为多播，但不限于此，也可以是不限定接收对象站的广播，还可以通过单播单独地向各站发送。通信路径管理部24从控制信息存储部22读出最新的第2路由表的信息。通信路径管理部24通过通信控制部25并利用中继通信部30进行无线传输，由此能够实现第2路由表的发布。
60.通信路径管理部24接收从其他无线中继站10发布的第2路由表的信息。通信路径管理部24对信息的时间戳进行比较，优先最新的时间戳的信息来更新本站的第2路由表(步骤s4)。在从其他无线中继站10发布的信息中，除了本站直接连接的邻近的中继站和移动站的信息以外，还包含本站未直接连接的远方的中继站和移动站的信息。通信路径管理部24在更新作业中，将比最新的信息旧的信息丢弃。通信路径管理部24通过通信控制部25并利用中继通信部30进行无线传输，由此能够实现来自其他无线中继站10的第2路由表的信息的接收。通信路径管理部24将更新后的第2路由表存储于控制信息存储部22。
61.通信路径管理部24在第2路由表比第1路由表新的情况下，基于第2路由表来更新第1路由表(步骤s5)。最新的第1路由表的信息和最新的第2路由表的信息存储在控制信息存储部22中。此外，通信路径管理部24也可以将设定或更新了第1路由表的时刻的信息存储于控制信息存储部22。通信路径管理部24从控制信息存储部22读出这些信息并进行更新处理。通信路径管理部24将更新后的第1路由表存储于控制信息存储部22。
62.这样，在无线中继站10中，中继控制部20具有无线中继网内的站识别id，该站识别id是针对构成无线中继网且沿着移动路径配置的各无线中继站10而沿着移动路径依次被分配的。中继控制部20使用示出目标无线中继站10的地址的第1路由表，设定和更新将目标无线中继站10的地址、站识别id以及信息的更新时刻关联起来的第2路由表。中继控制部20进行在构成无线中继网的无线中继站10之间使各无线中继站10共享设定和更新后的第2路由表的控制。
63.无线中继站10定期地或者将基于路由协议的路径信息的收发作为触发，重复实施以上的动作。即，无线中继站10也可以在通过移动站的移动等更新了通信路径的情况下，发布包含站识别id的第2路由表。由此，如图8所示，各无线中继站10能够相互掌握位置关系。此外，无线中继站10不仅能够收集直接连接的邻近的无线中继站10的信息、也能够收集远方的无线中继站10的信息来更新第2路由表，因此，能够估计无线中继网整体范围内的中继站及移动站的位置关系。无线中继站10能够在掌握哪个中继站与移动站进行直接通信这样
的状况，因此，能够通过观测时间变化，来预测路径切换处理的发生场所和发生时间。
64.接下来，对无线中继站10的硬件结构进行说明。在无线中继站10中，中继通信部30是通信机。中继控制部20由处理电路实现。处理电路可以是执行存储于存储器的程序的处理器和存储器，也可以是专用的硬件。处理电路也被称为控制电路。
65.图10是示出由处理器和存储器实现实施方式1的无线中继站10具备的处理电路的情况下的处理电路90的结构例的图。图10所示的处理电路90是控制电路，具备处理器91和存储器92。在处理电路90由处理器91和存储器92构成的情况下，处理电路90的各功能通过软件、固件、或者软件与固件的组合来实现。软件或固件以程序的形式记述并存储在存储器92中。在处理电路90中，通过处理器91读出并执行存储于存储器92的程序来实现各功能。即，处理电路90具备存储器92，该存储器92用于存储结果上执行无线中继站10的处理的程序。该程序也可以说是用于使无线中继站10执行由处理电路90实现的各功能的程序。该程序可以通过存储有程序的存储介质来提供，也可以通过通信介质等其他手段来提供。
66.上述程序也可以说是使无线中继站10执行控制步骤和通信步骤的程序，在该控制步骤中，中继控制部20具有无线中继网内的站识别id，该站识别id是针对构成无线中继网且沿着移动路径配置的各无线中继站10沿着移动路径依次被分配的，该中继控制部20使用示出目标无线中继站10的地址的第1路由表，设定和更新将目标无线中继站10的地址、站识别id以及信息的更新时刻关联起来的第2路由表，进行在构成无线中继网的无线中继站10之间使各无线中继站10共享设定和更新后的第2路由表的控制，在该通信步骤中，中继通信部30与其他无线中继站10之间进行无线中继通信。
67.这里，处理器91例如是cpu(central processing unit：中央处理单元)、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机或者dsp(digital signal processor：数字信号处理器)等。此外，存储器92例如对应于ram(random access memory：随机存取存储器)、rom(read only memory：只读存储器)、闪存、eprom(erasable programmable rom：可擦可编程只读存储器)、eeprom(注册商标)(electrically eprom：电可擦可编程只读存储器)等非易失性或易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、高密度盘、迷你盘、或者dvd(digital versatile disc：数字通用光盘)等。
68.图11是示出由专用的硬件构成实施方式1的无线中继站10具备的处理电路的情况下的处理电路93的例子的图。图11所示的处理电路93例如对应于单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、asic(application specific integrated circuit：专用集成电路)、fpga(field programmable gate array：现场可编程门阵列)、或者它们的组合。关于处理电路，也可以由专用的硬件实现一部分，由软件或固件实现一部分。这样，处理电路能够通过专用的硬件、软件、固件、或者它们的组合来实现上述的各功能。
69.如以上说明的那样，根据本实施方式，无线中继站10中的构成梯型的无线中继网的中继站具有沿着移动站的移动路径依次被分配的无线中继网内独自的站识别id。无线中继站10更新并发布除了关联了示出无线中继站10的目标ip地址之外还关联了站识别id的第2路由表，在无线中继站10之间相互共享最新的第2路由表。由此，无线中继站10的中继的地理方向被一维地限制于两个方向，因此，能够通过识别用id来掌握与邻近的中继站及移动站之间的位置关系，能够俯瞰地观测无线中继网整体。无线中继站10能够掌握哪个中继站与移动站进行直接通信这样的状况，因此，能够通过观测时间变化来预测路径切换处理
的发生场所和发生时间。其结果是，无线中继站10在具有进行移动的无线中继站10的无线中继网中，能够抑制无线通信品质的下降。
70.实施方式2.
71.在实施方式2中，无线中继站在实施方式1的无线中继站10的结构的基础上，通过具备实施与中继通信不同的无线通信的结构，能够与无线中继网的外部进行数据传输。这里，与中继通信不同的无线通信是指，无线方式与无线中继通信不同的无线通信，或者即便无线方式相同也可使无线频带、无线频谱、通信定时等与无线中继通信不同的无线通信。通过使可以与无线中继网的外部进行数据传输的无线中继站包含在无线中继网内，无线中继系统100能够将被中继的数据向无线中继网的外部转送。或者，无线中继系统100能够将来自无线中继网的外部的数据向无线中继网内转送。即，实施方式2的无线中继站担负无线中继网的内外的接点的作用。
72.图12是示出实施方式2的无线中继站10a的结构例的第1框图。无线中继站10a是向图3所示的实施方式1的无线中继站10追加了外部通信部40而得到的。外部通信部40具备外部通信模块41。
73.外部通信模块41是进行与中继站及移动站之间的无线中继以外的无线通信的无线接口。即，外部通信模块41进行与中继通信部30的无线中继通信不同的无线通信。外部通信模块41所对应的无线方式例如是在3gpp中被标准化的基站与终端之间的无线通信链路，是所谓的蜂窝通信的无线方式且作为被称为uu的接口的lte(long term evolution：长期演进)、5g nr(fifth generation new radio：第五代新无线)等。此外，外部通信模块41所对应的无线方式例如是在ieee中被标准化的无线lan、以wimax等为代表的无线man(metropolitan area network：城域网)等。另外，外部通信模块41所对应的具体的无线方式不限于此。外部通信模块41所对应的无线方式可以是与无线中继通信模块31所对应的无线方式相同的无线方式，但能够设定为使无线频道、通信定时等与中继通信不同使得与中继通信不发生干扰即可。
74.外部通信部40能够与无线中继网的外部进行无线通信。外部通信部40与无线中继网的外部进行无线通信的收发数据由数据管理部23管理，并由数据存储部21存储。此外，针对外部通信部40的通信控制由通信控制部25实施。无线中继站10a中的其他功能和结构与实施方式1的无线中继站10的功能和结构相同。
75.也存在无线中继通信模块31的功能与外部通信模块41的功能由单一的通信模块实现的方式。图13是示出实施方式2的无线中继站10b的结构例的第2框图。无线通信模块42具备中继通信功能和外部通信功能。无线通信模块42的中继通信功能由中继通信部30管理，无线通信模块42的外部通信功能由外部通信部40管理。
76.无线中继站10a在外部通信模块41是与蜂窝通信对应的无线接口的情况下，能够与蜂窝基站进行通信。在中继站位于蜂窝基站的范围内的情况下，优选为无线中继站10a这样的结构。同样，无线中继站10b在无线通信模块42是与蜂窝通信对应的无线接口的情况下，能够与蜂窝基站进行通信。在中继站被设置于蜂窝基站的范围内的情况下，优选为无线中继站10b这样的结构。
77.关于无线中继站10a、10b的硬件结构，外部通信部40是通信机。中继控制部20由处理电路实现。处理电路可以是执行存储于存储器的程序的处理器和存储器，也可以是专用
的硬件。
78.如以上说明的那样，根据本实施方式，设为了无线中继站10a、10b与无线中继网的外部进行数据传输。在该情况下，无线中继站10a、10b也能够得到与实施方式1同样的效果。
79.实施方式3.
80.在实施方式3中，实施方式1的无线中继站10或者实施方式2的无线中继站10a、10b在与直接连接的邻近的中继站及移动站之间的中继通信中测定接收电场强度，并将其包含在第2路由表中。在以后的说明中，以实施方式1的无线中继站10为例进行说明，但也能够应用于实施方式2的无线中继站10a、10b。接收电场强度是与无线中继站10之间的距离有较大关系的值，在距离近的情况下，接收电场强度值成为高值，相反，在距离远的情况下，接收电场强度值成为低值。即，无线中继站10能够根据接收电场强度来估计无线中继站10之间的距离，因此，能够推测无线中继网内的中继站及移动站的相对位置。关于接收电场强度，通常能够由无线中继站10一边通信一边测定，作为rssi(received signal strength indicator：接收信号强度指示器)、rsrp(reference signal received power：参考信号接收功率)等的值而得到。
81.图14是示出由实施方式3的无线中继站10处理的第2路由表的例子的第1图。图14所示的第2路由表是向图6所示的实施方式1的第2路由表按照每个站识别id追加了接收电场强度而得到的。ip地址为“192.168.0.100”且站识别id为“tf1000”的无线中继站10的通信路径管理部24观测来自与本站直接连接的中继站的信号，将测定出的接收电场强度包含在第2路由表中。即，中继控制部20设定和更新包含从站识别id所表示的无线中继站10发送的信号的接收电场强度测定值在内的第2路由表。关于接收电场强度，实际上由无线中继通信模块31进行测定，由无线中继通信模块31向通信路径管理部24输出接收电场强度的测定结果。另外，在图14中的时间戳的日期时间显示中，省略了日期(yy/mm/dd)，省略了时间(hh)的例示，仅例示出分和秒的具体数值。
82.图15是示出由实施方式3的无线中继站10处理的第2路由表的例子的第2图。图15所示的第2路由表是向图14所示的第2路由表追加了通信路径管理部24根据接收电场强度估计出的估计距离而得到的。即，中继控制部20设定和更新包含估计距离的第2路由表，该估计距离是表示与站识别id所表示的无线中继站10之间的距离的站间测距值。根据接收电场强度来估计距离的方法有各种各样。作为一例，当假定直接连接的无线中继站10之间是可视的时，由于电波的衰减与距离的平方成反比例，因此，无线中继站10之间的距离d(单位m)能够根据接收电场强度p(单位dbm)并通过下式(1)来计算。
83.[数式1]
[0084][0085]
在式(1)中，λ是所使用的无线频率下的波长(单位m)，pt是发送侧的天线功率(单位dbm)，gt是发送天线增益(单位dbi)，gr是接收天线增益(单位dbi)。这样，通信路径管理部24可以除了无线中继站10之间的接收电场强度之外还将估计距离包含在第2路由表中，也可以不包含估计距离而通过各无线中继站10估计无线中继站10之间的距离。
[0086]
如以上说明的那样，根据本实施方式，无线中继站10将来自直接连接的中继站和移动站的接收电场强度、或者接收电场强度及估计距离包含于在无线中继站10之间共享的
第2路由表。由此，无线中继站10能够推测无线中继网内的中继站和移动站的相对位置，能够提高应掌握的中继站和移动站的位置关系的精度。无线中继站10能够推出与无线中继网内的相对里程相当的地图，因此，能够估计移动站的位置，进而也能够估计移动站在隧道内的位置。
[0087]
实施方式4.
[0088]
在实施方式4中，无线中继站除了在实施方式1至实施方式3中说明的无线中继站10、10a、10b的结构之外，还具备直接测定无线中继站之间的距离的结构。无线中继站通过具备测距专用的功能，能够实现无线中继站之间的距离估计的精度提高。在以后的说明中，以实施方式1的无线中继站10为例进行说明，但也能够应用于实施方式2的无线中继站10a、10b以及实施方式3的无线中继站。
[0089]
图16是示出实施方式4的无线中继站10c的结构例的第1框图。无线中继站10c是向图3所示的实施方式1的无线中继站10追加了位置信息取得部50而得到的。位置信息取得部50具备测距模块51。
[0090]
测距模块51是进行感测的模块，具体而言，是能够测定距对象物的距离的模块。在测定距对象物的距离的测距方式中存在各种测距方式，但只要是能够进行无线中继站10c之间的距离计测的方式即可，也可以为任何方式。关于测距模块51的测距方式，例如举出使用激光的方式、根据摄像头摄影图像进行估计的方式、使用毫米波、uwb(ultra wide band)等宽带无线信号的方式、使用超声波的方式等。
[0091]
在实施方式4中，中继控制部20的通信路径管理部24与实施方式3的情况同样，设定和更新包含站间测距值的第2路由表，该站间测距值表示与站识别id所表示的无线中继站10c之间的距离。
[0092]
此外，在3gpp中，进行了向侧链路追加测距功能的讨论，在使具有测距功能的侧链路标准化的情况下，例如也可以如图17所示的无线中继站10d的结构那样，能够由单一的无线通信模块52实现中继通信功能和测距功能。图17是示出实施方式4的无线中继站10d的结构例的第2框图。无线通信模块52具备中继通信功能和测距功能。无线通信模块52的中继通信功能由中继通信部30管理，无线通信模块52的测距功能由位置信息取得部50管理。
[0093]
与在实施方式3中说明的距离估计方法相比，在实施方式4中，通过专用的测距功能直接测定距离，因此，通常来讲距离信息的精度更高。这里，在得到距离信息的手段按照每个中继站和移动站而不同的情况下，距离信息的可靠性按照每个中继站和移动站而不同。因此，如图18所示，在第2路由表中，除了距离信息之外还可以追加表示距离信息的精度的位置精度指标(metric)值。图18是示出由实施方式4的无线中继站10c、10d处理的第2路由表的例子的图。在图18的例子中，位置精度指标值越是低值则越成为高精度且可靠的值。关于位置精度指标值的赋予方式，可以有各种规则。例如，举出以下方法：相对于如实施方式4那样通过专用的测距功能得到的情况，在如实施方式3那样根据接收电场强度而进行了估计的情况下赋予较大的偏移值，其中，在估计距离短的情况下、或接收电场强度高的情况下等，赋予较小的值，在除此以外的情况下，赋予较大的值。
[0094]
在图18的例子中，将该偏移值设为200，并且，将加上使接收电场强度值的符号反转后的值而得到的值设为位置精度指标值。即，在图18所示的第2路由表中，站识别id为“tf0995”的#2的中继站和站识别id为“tf1005”的#3的中继站是通过实施方式4中的测距功
能而测定的距离，位置精度指标值小。另一方面，站识别id为“tf0990”的#1的中继站和站识别id为“tf1010”的#4的中继站是根据接收电场强度而估计的距离，位置精度指标值大。这样，中继控制部20设定和更新如下第2路由表，该第2路由表包含站识别id所表示的无线中继站10c、10d的位置精度指标值。各无线中继站10c、10d除了包含估计距离之外还包含位置估计精度信息而构成第2路由表，在无线中继站10c、10d之间共享。由此，各无线中继站10c、10d能够在收集到的第2路由表的信息中进行提取距离精度高的信息作为可靠的信息并将距离精度低的信息丢弃等更新，能够掌握精度更高的相对位置，并在无线中继站10c、10d之间共享。
[0095]
另外，无线中继站10c、10d在应用于实施方式2的情况下，也可以具备外部通信部40。此外，无线中继站10c、10d在应用于实施方式2的情况下，也可以具备能够实现中继通信功能、外部通信功能以及测距功能的单一的无线通信模块。
[0096]
关于无线中继站10c、10d的硬件结构，位置信息取得部50是能够测定距对象物的距离的传感器等。中继控制部20由处理电路实现。处理电路可以是执行存储于存储器的程序的处理器和存储器，也可以是专用的硬件。
[0097]
如以上说明的那样，根据本实施方式，无线中继站10c、10d将每个站识别id的测距结果包含在第2路由表中。由此，与实施方式3中的仅基于接收电场强度进行的距离估计相比，无线中继站10c、10d能够更高精度地掌握相对位置。无线中继站10能够推出与无线中继网内的相对里程相当的地图，因此，能够估计移动站的位置，并且也能够估计移动站在隧道内的位置。
[0098]
实施方式5.
[0099]
在实施方式5中，无线中继站除了具备在实施方式3或实施方式4中的任意一个实施方式中说明的无线中继站的结构之外，还具备取得本站的绝对位置信息的结构。在无线中继站中，如果无线中继网内的任意中继站能够高精度地掌握绝对位置，则也能够提高其他中继站的位置估计精度，能够更加准确地掌握移动站的行驶位置。
[0100]
图19是示出实施方式5的无线中继站10e的结构例的第1框图。无线中继站10e是将图16所示的实施方式4的无线中继站10c的位置信息取得部50置换为位置信息取得部50e而得到的。位置信息取得部50e具备测位模块53。
[0101]
测位模块53是进行感测的模块，具体而言，是实现取得本站的绝对位置信息的功能的模块。这里，绝对位置信息是指为了在地表上示出位置而标记的指标，例如是经纬度信息，在铁路的情况下也包含里程信息。测位模块53的实现方式根据所取得的绝对位置信息而不同。测位模块53在取得经纬度信息时，需要具备与以gnss(global navigation satellite system：全球导航卫星系统)为代表的卫星测位系统对应的接收模块。此外，测位模块53在取得里程信息时，需要接收来自被称为地面信标的设置在铁路轨道上且具有里程信息的设备的信号。但是，测位模块53不限于此，只要能够取得绝对位置信息即可，例如，也可以实现取得在设置中继站时向该中继站赋予的位置信息的功能。
[0102]
图20是示出由实施方式5的无线中继站10e处理的第2路由表的例子的图。图20所示的第2路由表是向图18所示的实施方式4的第2路由表追加了测位信息而得到的。在无线中继站10e中，通信路径管理部24通过追加而使图18所示的实施方式4的第2路由表包含测位信息。即，中继控制部20设定和更新包含测位信息的第2路由表，该测位信息表示站识别
id所表示的无线中继站10e的位置。在图20的例子中，将经纬度信息作为测位信息而进行处理，具体的经度和纬度的数值例未示出，将本站的测位信息设为＜lng，lat＞。另外，在图20中，lng表示经度，lat表示纬度。
[0103]
无线中继站10e在通过测位模块53取得经度和纬度的情况下，与测距相比，能够更高精度地取得位置信息，并且成为无线中继网内的位置掌握的基准，因此，将位置精度指标值例如设为1。由此，无线中继站10e在无线中继站10e之间共享第2路由表时，优先地处理具有测位信息的无线中继站10e的位置信息，因此，能够使无线中继网内的各无线中继站10e的位置掌握高精度化。在无线中继站10e中，中继控制部20设定和更新包含站识别id所表示的无线中继站10e的位置精度指标值的第2路由表。
[0104]
另外，虽然图19所示的无线中继站10e的结构不包含测距模块51，但不限于此，也可以如图21所示的无线中继站10f那样，位置信息取得部50f具备测距模块51。图21是示出实施方式5的无线中继站10f的结构例的第2框图。无线中继站10f是将图19所示的实施方式5的无线中继站10e的位置信息取得部50e置换为位置信息取得部50f而得到的。位置信息取得部50f具备测距模块51和测位模块53。测距模块51是与上述的测距模块51同样的结构。
[0105]
关于无线中继站10e、10f的硬件结构，位置信息取得部50e、50f是取得本站的绝对位置信息的传感器等。中继控制部20由处理电路实现。处理电路可以是执行存储于存储器的程序的处理器和存储器，也可以是专用的硬件。
[0106]
如以上说明的那样，根据本实施方式，无线中继站10e、10f取得了本站的绝对位置信息。由此，无线中继站10e、10f优先地处理具有测位信息的无线中继站10e、10f的位置信息，因此，能够使无线中继网内的各无线中继站10e、10f的位置掌握高精度化。
[0107]
实施方式6.
[0108]
在实施方式6中，无线中继站除了具备在实施方式1至实施方式5中的任意一个实施方式中说明的无线中继站的结构之外，还具备各种iot通信用接口的结构，以收集设置于本站的周边的传感器、监视摄像头等的信息，并通过无线中继通信向其他的中继站和移动站转送信息。另外，针对应用于实施方式1的无线中继站10的情况进行说明，但也能够应用于实施方式2至实施方式5的无线中继站。
[0109]
图22是示出实施方式6的无线中继站10g的结构例的框图。无线中继站10g是向图3所示的实施方式1的无线中继站10追加了iot通信部60而得到的。iot通信部60具有与中继通信部30及外部通信部40不同的通信功能、感测功能等。iot通信部60收集表示本站的周边的环境状态的信息。作为一例，iot通信部60具备无线通信模块61、有线通信模块62以及传感器模块63。另外，iot通信部60不限于图22的例子，关于各种模块，也可以具备多个。或者，iot通信部60也可以是具备任意1个模块的方式，还可以是具备任意2种模块的方式。iot通信部60包含无线通信模块61、有线通信模块62以及传感器模块63中的至少1个。相对于iot通信部60收发的数据由数据管理部23管理，并存储在数据存储部21中。针对iot通信部60的通信控制由通信控制部25实施。
[0110]
无线通信模块61和有线通信模块62例如从存在于本站周边的传感器收集传感器信息，从监视摄像头收集图像信息。作为通过无线通信模块61进行信息收集的情况下的无线接口，例如具有bluetooth(注册商标)、无线lan等，但不限于此。作为通过有线通信模块62进行信息收集的情况下的有线接口，例如，具有usb(universal serial bus：通用串行总
线)、由ieee802.3规定的有线lan、hdmi(注册商标)(high-definition multimedia interface：高清多媒体接口)等，但不限于此。
[0111]
传感器模块63是观测本站或本站周边的环境状态、设备状态等的模块。传感器模块63例如是观测或检测气温、湿度、气压、风向、降雨、降雪、振动等的模块，但不限于这些。
[0112]
另外，无线中继站10g不具备外部通信部40，但不限于此，也可以如实施方式2所述那样具备能够与蜂窝基站等进行通信的外部通信部40。此外，无线中继站10g不具备位置信息取得部50、50e、50f，但不限于此，也可以如实施方式4或5所述那样具备位置信息取得部50、50e、50f。
[0113]
关于无线中继站10g的硬件结构，iot通信部60中的无线通信模块61和有线通信模块62是通信机。iot通信部60中的传感器模块63是计测器。中继控制部20由处理电路实现。处理电路可以是执行存储于存储器的程序的处理器和存储器，也可以是专用的硬件。
[0114]
如以上说明的那样，根据本实施方式，无线中继站10g具备iot通信部60，从周围的传感器、监视摄像头等汇集监视图像等信息，通过中继通信部30向其他的中继站和移动站发送。即，无线中继站10g成为信息通信枢纽。由此，位于远方的其他的中继站和移动站能够远程地掌握作为发送源的无线中继站10g周边的环境。
[0115]
以上的实施方式所示的结构示出一例，也能够与其他的公知技术组合，还能够将实施方式彼此组合，在不脱离主旨的范围内，也能够省略、变更一部分结构。
[0116]
附图标记说明
[0117]
10、10-1～10-8、10a～10g无线中继站，20中继控制部，21数据存储部，22控制信息存储部，23数据管理部，24通信路径管理部，25通信控制部，30中继通信部，31无线中继通信模块，40外部通信部，41外部通信模块，42、52、61无线通信模块，50、50e、50f位置信息取得部，51测距模块，53测位模块，60iot通信部，62有线通信模块，63传感器模块，100无线中继系统，200移动体。
技术特征：1.一种无线中继站，其构成沿着移动体的移动路径的梯型的无线中继网，其特征在于，所述无线中继站具备：中继控制部，其具有所述无线中继网内的站识别信息，该站识别信息是针对构成所述无线中继网且沿着所述移动路径配置的各无线中继站沿着所述移动路径依次被分配的，该中继控制部使用示出目标无线中继站的地址的第1路由表，设定和更新将所述目标无线中继站的地址、所述站识别信息以及信息的更新时刻关联起来而得的第2路由表，进行在构成所述无线中继网的无线中继站之间共享由各无线中继站设定和更新后的第2路由表的控制；以及中继通信部，其与其他无线中继站之间进行无线中继通信。2.根据权利要求1所述的无线中继站，其特征在于，所述中继通信部具备无线中继通信模块，该无线中继通信模块的无线接口是在第三代合作伙伴计划中被标准化的侧链路。3.根据权利要求1或2所述的无线中继站，其特征在于，所述无线中继站具备外部通信部，该外部通信部进行与所述无线中继通信不同的无线通信。4.根据权利要求3所述的无线中继站，其特征在于，所述外部通信部具备外部通信模块，该外部通信模块的无线接口是在第三代合作伙伴计划中被标准化的长期演进。5.根据权利要求3所述的无线中继站，其特征在于，所述外部通信部具备外部通信模块，该外部通信模块的无线接口是在第三代合作伙伴计划中被标准化的第五代新无线。6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的无线中继站，其特征在于，所述中继控制部设定和更新包含信号的接收电场强度测定值的所述第2路由表，该信号是从所述站识别信息所表示的无线中继站发送的信号。7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的无线中继站，其特征在于，所述中继控制部设定和更新包含站间测距值的所述第2路由表，该站间测距值表示与所述站识别信息所表示的无线中继站之间的距离。8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的无线中继站，其特征在于，所述中继控制部设定和更新包含测位信息的所述第2路由表，该测位信息表示所述站识别信息所表示的无线中继站的位置。9.根据权利要求7或8所述的无线中继站，其特征在于，所述中继控制部设定和更新包含所述站识别信息所表示的无线中继站的位置精度指标值的所述第2路由表。10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的无线中继站，其特征在于，所述无线中继站具备物联网通信部，该物联网通信部收集表示本站周边的环境状态的信息。11.根据权利要求10所述的无线中继站，其特征在于，所述物联网通信部包含无线通信模块、有线通信模块以及传感器模块中的至少1个。12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的无线中继站，其特征在于，
所述无线中继站不移动。13.根据权利要求1至11中的任意一项所述的无线中继站，其特征在于，所述无线中继站在所述移动路径上移动。14.一种无线中继系统，其特征在于，所述无线中继系统具有2个以上的权利要求1至13中的任意一项所述的无线中继站。15.一种控制电路，其用于控制无线中继站，该无线中继站构成沿着移动体的移动路径的梯型的无线中继网，其特征在于，所述控制电路使无线中继站实施如下处理：具有所述无线中继网内的站识别信息，该站识别信息是针对构成所述无线中继网且沿着所述移动路径配置的各无线中继站沿着所述移动路径依次被分配的，使用示出目标无线中继站的地址的第1路由表，设定和更新将所述目标无线中继站的地址、所述站识别信息以及信息的更新时刻关联起来而得的第2路由表，进行在构成所述无线中继网的无线中继站之间共享由各无线中继站设定和更新后的第2路由表的控制，与其他无线中继站之间进行无线中继通信。16.一种存储介质，其存储有用于控制无线中继站的程序，该无线中继站构成沿着移动体的移动路径的梯型的无线中继网，其特征在于，所述程序使无线中继站实施如下处理：具有所述无线中继网内的站识别信息，该站识别信息是针对构成所述无线中继网且沿着所述移动路径配置的各无线中继站沿着所述移动路径依次被分配的，使用示出目标无线中继站的地址的第1路由表，设定和更新将所述目标无线中继站的地址、所述站识别信息以及信息的更新时刻关联起来而得的第2路由表，进行在构成所述无线中继网的无线中继站之间共享由各无线中继站设定和更新后的第2路由表的控制，与其他无线中继站之间进行无线中继通信。17.一种无线中继方法，其是无线中继站的无线中继方法，该无线中继站构成沿着移动体的移动路径的梯型的无线中继网，其特征在于，所述无线中继方法包括：控制步骤，中继控制部具有所述无线中继网内的站识别信息，该站识别信息是针对构成所述无线中继网且沿着所述移动路径配置的各无线中继站沿着所述移动路径依次被分配的，该中继控制部使用示出目标无线中继站的地址的第1路由表，设定和更新将所述目标无线中继站的地址、所述站识别信息以及信息的更新时刻关联起来而得的第2路由表，进行在构成所述无线中继网的无线中继站之间共享由各无线中继站设定和更新后的第2路由表的控制；以及通信步骤，中继通信部与其他无线中继站之间进行无线中继通信。
技术总结一种构成沿着移动体的移动路径的梯型的无线中继网的无线中继站(10)，具备：中继控制部(20)，其具有无线中继网内的站识别信息，该站识别信息是针对构成无线中继网且沿着移动路径配置的各无线中继站(10)沿着移动路径依次被分配的，该中继控制部使用示出目标无线中继站(10)的地址的第1路由表，设定和更新将目标无线中继站(10)的地址、站识别信息、以及信息的更新时刻关联起来的第2路由表，进行在构成无线中继网的无线中继站(10)之间工序由各无线中继站(10)设定和更新后的第2路由表的控制；以及中继通信部(30)，其与其他无线中继站(10)之间进行无线中继通信。(10)之间进行无线中继通信。(10)之间进行无线中继通信。
技术研发人员：西本浩 加藤泰典 酒井学 蒲原健一郎 佐野裕康
受保护的技术使用者：三菱电机株式会社
技术研发日：2020.03.23
技术公布日：2022/11/1
