JP2011166680A - 無線通信システム及び無線通信中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信を行うべき通信所同士が海洋や湖沼、河川などの水上を隔てて配置されている場合であっても、通信所同士の通信を簡便に実現可能な無線通信システム及び無線通信中継装置を提供する。
【解決手段】水上（海洋、湖沼、河川等）を隔てて配置される複数の通信所と、それらの間に配置され、通信所同士の無線通信を中継する中継装置２とを備える無線通信システムであって、中継装置２は、アンテナ２ｍを備えたバルーン（飛行体）２ｂと、水上に浮遊しながらバルーン２ｂを係留すると共に、バルーン２ｂのアンテナ２ｍで受信した信号を当該アンテナ２ｂから中継送信する制御部２ｃ（中継処理手段）を備えるブイ（水上浮遊体）２ａとを備えるように構成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、海洋、湖沼、河川などの水上を隔てて配置された通信所同士の中継を行う無線通信システム及び無線通信中継装置に関する。

光ファイバ網の補完的利用や離島間通信などの目的で、ミリ波やマイクロ波帯の無線回線を利用した通信システム（ＦＷＡ（Fixed Wireless Access））が知られている。（特許文献１参照）

特開２００６−３１９４４７号公報

上記したＦＷＡは、既設の通信インフラに異常や故障が生じた場合や、通信インフラを有さない地域などで、仮設の通信インフラとしても使用することができる。
しかし、通信所同士が直接通信可能な距離には限界がある。そのため、長距離伝送を行う場合は通信所と通信所の間に中継装置が必要になるが、通信所同士が海洋や湖沼、河川などの水上を隔てて配置されている場合、中継装置を設置することができない。この場合、例えば通信所と通信所の間に船舶を停泊させるたり、ヘリコプターなどを飛行させて中継することが考えられる。しかし、船舶やヘリコプターを中継に使用することは、コストや必要人員を勘案すると簡便な手法とは言えない。

一方、中継装置を使用しないで伝送距離の長い周波数帯や衛星回線を使用することも考えられるが、映像などの情報量の多いデータ伝送には不向きである。

本願発明は、上述の背景からなされたものであって、通信を行うべき通信所同士が海洋や湖沼、河川などの水上を隔てて配置されている場合であっても、通信所同士の通信を簡便に実現可能な無線通信システム及び無線通信中継装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願の無線通信システムにあっては、水上を隔てて配置される複数の通信所と、前記複数の通信所の間に配置され、前記通信所同士の無線通信を中継する無線通信中継装置とを備える無線通信システムであって、前記無線通信中継装置は、アンテナを備えた飛行体と、水上に浮遊しながら前記飛行体を係留すると共に、前記飛行体のアンテナで受信した信号を前記飛行体のアンテナから中継送信する中継処理手段を備える水上浮遊体と、を備えるように構成した。

また、本願の無線通信中継装置にあっては、水上を隔てて配置された複数の通信所の間に配置され、前記通信所同士の無線通信を中継する無線通信中継装置であって、アンテナが設置された飛行体と、水上に浮遊しながら前記飛行体を係留すると共に、前記飛行体のアンテナで受信した信号を前記飛行体のアンテナから送信する中継処理を行う中継処理手段を有する水上浮遊体と、を備えるように構成した。

本願の無線通信システム及び無線通信中継装置によれば、通信を行うべき通信所同士が海洋や湖沼、河川などの水上を隔てて長距離離間している場合であっても、通信所同士の通信を簡便に実現することができる。

本願発明に係る無線通信システムの概要を例示する図である。 図１に示した通信所の構成を示すブロック図である。 図1に示した中継装置の構成を示すブロック図である。 図１に示した通信所で行われる処理を示すフローチャートである。 図１に示した通信所の表示部に表示される表示画面の一例である。 図１に示した通信所の表示部に表示される表示画面の一例である。 図１に示した通信所の表示部に表示される表示画面の一例である。 図１に示した中継装置で行われる処理を示すフローチャートである。

以下、本願発明の実施形態を説明する。
図１は、本願発明に係る無線通信システムの概要を例示する図である。
図１に示すように、本願発明に係る無線通信システムは、洋上に浮かぶ離島間を結ぶ通信インフラとして使用されるものであり、島Ａと島Ｂにそれぞれ配置された通信所１−１，１−２を備える。通信所１−１と通信所１−２は、海洋（水上）を隔てて配置され、その距離は本実施例では約２５０ｋｍとする。
尚、通信所１は、必ずしも島（地上）に配置される必要はなく、船舶などであってもよい。

本願発明に係る無線通信システムは、さらに、通信所Ａと通信所Ｂの間の海洋に配置された複数の中継装置（無線中継装置）２−１，２−２，２−３，２−４，２−５を備える。

図１で、通信所１と中継装置２を結ぶ線、及び、中継装置２同士を結ぶ線は、当該線で結ばれたもの同士が通信可能な距離に存在し、リンクを形成できることを示している。図示の例では、通信所１−１は中継装置２−１，２−２と、中継装置２−１はさらに中継装置２−２，２−３，２−４，２−５と、中継装置２−２はさらに中継装置２−４と、中継装置２−３はさらに通信所１−２及び中継装置２−５と、中継装置２−４はさらに中継装置２−５と、中継装置２−５はさらに通信所１−２と無線で接続されている。
また、通信所１と中継装置２は、衛星Ｓとの間にアップリンク及びダウンリンクが形成され、衛星Ｓを介して通信することができる。尚、通信所Ａ，Ｂには、中継装置２以外にも、その他の通信所が無線接続される。

図２は、通信所１（及び、図１に示すその他の通信所）の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、通信所１は、制御部１ａ、位置検出手段としてのＧＰＳ（Global
Positioning System）１ｂ、カメラ（赤外線カメラやEM-CCDカメラなど）１ｃ、表示部（ディスプレイ）１ｄ、操作者が操作するキーボードやマウスなどの指示入力部１ｅを備える。制御部１ａは、ＣＰＵやメモリなどを備え、各種処理を実行する。制御部１ａには、ＧＰＳ１ｂ、カメラ１ｃ、表示部１ｄ、指示入力部１ｅが接続される。

通信所１はさらに、送受信回路１ｆと無線部１ｇと無指向性アンテナ１ｈからなる第１の通信系と、送受信回路１ｉと無線部１ｊと無指向性アンテナ１ｋからなる第２の通信系を備える。送受信回路１ｆ，１ｉは、変復調処理などのベースバンド処理を行う。また、無線部１ｇ，１ｊは、送信信号または受信信号の周波数変換（アップコンバート、ダウンコンバート）や電力増幅を行う。第１の通信系と第２の通信系は、それぞれ制御部１ａに接続される。本実施例では、第１の通信系は第１のチャネル（通信回線）に使用され、第２の通信系は上記第１の通信系よりも通信可能距離が大きい第２のチャネル（通信回線）に使用される。尚、後述のように、通信所１では通信可能な通信所１と中継装置２の位置を把握することができるため、アンテナ１ｈ，１ｋは指向性アンテナであってもよい。

また、通信所１は外部ネットワークＩ／Ｆ（インターフェース）１ｍを備える。外部ネットワークＩ／Ｆ１ｍは、例えばEthernet（登録商標）に接続され、外部のコンピュータネットワークと通信を行う。さらに、通信所１は電源装置１ｎを備える。電源装置１ｎは上記した各部に接続され、例えば外部から供給されたＡＣまたはＤＣを所定の電圧に変換して動作電源として供給する。

続いて、中継装置２の構成について説明する。図３は、中継装置２の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、中継装置２は、水上に浮かぶブイ（水上浮遊体）２ａと、ブイ２ａに係留されたバルーン（飛行体）２ｂを備える。バルーン２ａは、例えば気体充填部（図示せず）に水素やヘリウムガスなどが充填されたガスバルーンであり、空中に浮遊可能とされる。
中継装置２（具体的にはブイ２ａ）は、制御部２ｃ、位置検出手段としてのＧＰＳ（Global
Positioning System）２ｄ、波高計２ｅ、風力・風向計２ｆ、発光部２ｇ、拡声装置（スピーカ）２ｈを備える。制御部２ｃは、ＣＰＵやメモリなどを備え、各種処理を実行する。制御部２ｃには、ＧＰＳ２ｄ、波高計２ｅ、風力・風向計２ｆ、発光部２ｇ、拡声装置２ｈが接続される。また、バルーン２ｂには、カメラ（撮像手段）２ｉが設置される。

さらに中継装置２は、送受信回路２ｊと無線部２ｋと無指向性アンテナ２ｍからなる第１の通信系と、送受信回路２ｎと無線部２ｐと無指向性アンテナ２ｑからなる第２の通信系を備える。それらのうち、第１の通信系の無線部２ｋとアンテナ２ｍはバルーン２ｂに搭載され、その他はブイ２ａに搭載される。

送受信回路２ｊ，２ｎは、変復調処理などのベースバンド処理を行う。また、無線部２ｋ，２ｐは、送信信号または受信信号の周波数変換や電力増幅を行う。第１の通信系と第２の通信系は、それぞれ制御部２ｃに接続される。中継装置２も通信所１と同様に、第１の通信系は第１のチャネルに使用され、第２の通信系は第２のチャネルに使用される。

また、中継装置２のブイ２ａには、ケーブル巻取部（例えばウィンチ）２ｒとアンカー巻取部（例えばウィンチ）２ｓが設置される。ケーブル巻取部２ｓは、制御部２ｃと第１の通信系の送受信回路２ｊなどに接続される。ケーブル巻取部２ｒは、バルーン２ｂに接続された係留ケーブル２ｔの巻取り、巻戻しを行う。尚、係留ケーブル２ｔには、第１の通信系の送受信回路２ｊと無線部２ｋを接続する無線通信用ケーブルと、制御部２ｃとカメラ２ｉを接続する画像用ケーブルと、後述する電源装置をバルーン２ｂに搭載された無線部２ｋとカメラ２ｉに接続する電源ケーブルとを含む。

アンカー巻取部２ｓは、アンカーケーブル２ｗの巻取り、巻戻しを行う。アンカーケーブル２ｗの先端には、中継装置２を海洋の一定位置に係留するためのアンカー２ｘが取り付けられる。

また、中継装置２は電源装置２ｙを備える。電源装置２ｙは、発電部２ｙ１と、電源部２ｙ２とから構成される。発電部２ｙ１は、例えば太陽光発電、波力発電、風力発電、潮力発電等の発電装置である。電源部２ｙ２は、バッテリと電源回路などからなり、発電部２ｙ１が発電した電力、または、外部から供給された電力を蓄電して出力する。電源装置２ｙは、上記した各部に接続され、動作電源を供給する。
このように、中継装置２は発電部２ｙ１を備えるため、長期間の運用が可能となる。
尚、図では発電部２ｙ１をブイ２ａに設置するようにしたが、発電部２ｙ１が太陽光発電や風力発電の場合は、発電部２ｙ１をバルーン２ｂに設置してもよい。

ここで、中継装置２のブイ２ａは、一例として、海面からの高さが約６ｍ、重量が約１０ｔである。また、バルーン２ｂの最大飛行高度は、約２００ｍとする。
また、通信所１、及び、中継装置２で使用する第１のチャネルは、使用周波数帯域が５ＧＨｚであり、通信距離（直接通信距離）はバルーン２ｂの浮上時（高度２００ｍ）で約１００ｋｍ、バルーン２ｂの回収時（高度１０ｍ程度ｍ）で約１０ｋｍ、スループット（上り／下り）は６Ｍｂｐｓの無線チャネルであり、後述するアドホック通信に利用される。
これに対し、通信所１及び中継装置２で使用する第２のチャネルは、衛星Ｓを介して通信を行う衛星通信回線であり、通信可能距離（範囲）は第１のチャネルよりも大きく、通信所１および中継装置２が存在する地域をカバーする。

次いで、中継装置２の配置について説明する。中継装置２は、船舶などに積載して運び、バルーン２ｂを浮上させたときの通信距離以下の間隔（より詳しくは、バルーン２ｂを浮上させたときの通信距離以下であり、かつ、バルーン２ｂを回収したときの通信距離以上の間隔）で配置して行く。尚、中継装置２を水上に投下したとき、自動または手動（遠隔操作含む）で中継装置２の電源を投入すると共に、アンカー巻取部２ｓを制御し、アンカー２ｘを水中に沈めて中継装置をその位置に係留する。また、中継装置２の設置時は、バルーン２ｂを浮上させるものとする。

また、本実施例では、離島間通信（島Ａと島Ｂとの通信）の信頼性向上のため、通信経路に冗長性を持たせるべく、各通信所１と各中継装置２が少なくとも２以上の局または装置と通信可能なように、中継装置２が配置される。

続いて、通信所１で行われる処理について説明する。図４は、通信所１の処理を示すフローチャートである。図示の処理は、通信所１の電源投入後、制御部１ａで実行される。尚、通信所１には、通信所１を操作する（他の通信所と通信を行う）操作者が配備されている。

先ず、アドホックプロトコルを起動する（ステップ１）。本実施例では、アドホックプロトコルとしてＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing）プロトコルを採用する。ＯＬＳＲは公知のルーティングプロトコルであるため、以下、その概要について簡単に説明する。

ＯＬＳＲは、常時経路情報を交換するプロアクティブ型のプロトコルであり、必要最小限の中継ノード（ＭＰＲ）の集まりによってフラッディングを行うことが特徴である。ＯＬＳＲでは、主にＨＥＬＬＯメッセージとＴＣ（Topology Control）メッセージをやりとりすることで経路構築を行う。ＯＬＳＲを使用したアドホック通信には、上記したように第１のチャネルが使用される。尚、第１のチャネルでは、通信方式として、例えば無線ＬＡＮなどで使用されるＣＳＭＡ／ＣＡを使用する。

ＨＥＬＬＯメッセージは、各ノード（通信所１及び中継装置２）から送信され、自ノードのリンク情報やＭＰＲ、ＭＰＲセレクタなどの情報が含まれる。ＭＰＲ（Multipoint Relay）とは、中継を担当するノードのことであり、効率的なフラッディングを行うために、各ノードが隣接ノードの１ホップ先のリンク情報などを参照して選択する。また、ＭＰＲセレクタとは、自ノードをＭＰＲとして選択しているノードのことである。

ＭＰＲを選択しただけでは、まだ通信経路は構築されない。そこで、ＯＬＳＲにおいては、ＴＣメッセージを使用してネットワーク全体のトポロジーを構築する。ＴＣメッセージは、ＭＰＲセレクタ集合の情報が含まれ、ＭＰＲとして選択されている各ノードから送信される。ＴＣメッセージは、ＭＰＲによってネットワーク全体にフラッディングされる。

このＴＣメッセージにより、ネットワークのすべてのノードはＭＰＲとそのＭＰＲセレクタ集合の情報を取得することができる。各ノードは、それらの情報に基づき、宛先までの最短経路を算出して経路表を作成する。

上記したＯＬＳＲプロトコルは、後述するように、中継装置２でも起動される。これにより、通信所１−１と通信所１−２は、中継装置２を介して音声や映像などの各種データの送受信が可能となる。また、通信所１と中継装置２との間で各種データのやり取りが可能となる。

図４フローチャートの説明を続けると、次いでステータス情報収集信号を送信する（ステップ２）。このステータス情報収集信号は、上記した第１のチャネル（アドホック通信）によってネットワークに存在する通信所１と中継装置２に送信される。ここでステータス情報とは、通信所１がＧＰＳ１ｂで取得した位置情報や制御部１ａで実行される自己診断の結果（アラームの有無）などの情報、また、中継装置２がＧＰＳ２ｄで取得した位置情報、波高計２ｅで取得した波高、風力・風向計２ｆで取得した風力と風向、電源装置２ｙのバッテリ残量、バルーン２ｂが浮上中であるか回収中であるか、制御部２ｃで実行される自己診断の結果（アラームの有無）などの情報である。

次いで、受信したステータス情報とトポロジー情報（ＴＣメッセージ）に基づき、表示画面を生成する（ステップ３）。

図５は、通信所１の表示部１ｄに表示される表示画面の一例である。図５に示すように、表示画面３０は、主表示エリア３１と、中継装置ステータス表示エリア３２と、個別ステータス表示エリア３３とを備える。主表示エリア３１は、通信タブ３１ａと映像タブ３１ｂにより、通信ネットワークの表示と映像表示を切り替え可能とされる。

通信タブ３１ａが選択されると、図５に示すように、通信ネットワークの状態が表示される。通信ネットワークの状態の表示には、通信所１及び中継装置２の位置とバルーン２ｄの状態（浮上中か回収中か）が表示される。図では、バルーン２ｄが回収中の中継装置２を丸（一重）で示し、バルーン２ｂが浮上中の中継装置２を二重丸で示す。また、通信ネットワークを表示する場合、外部ネットワークＩ／Ｆ１ｍを介して外部ネットワークから取得した、あるいは予め記憶している地図情報に、上記した通信所１及び中継装置２の位置及び状態を示すマークを重畳して表示する。

また、中継装置ステータス表示エリア３２には、例えば各中継装置の位置情報（座標または緯度経度）、バルーン２ｂの状態（浮上または回収）、電源の状態（出力電圧が正常（ＯＫ）であるか異常（ＮＧ））、アラームの有無が、文字表示される。また、個別ステータス表示エリア３３には、選択されている中継装置２周辺の気象情報が表示される。気象情報としては、例えば天候、風、波高がある。天候は、例えば、当該中継装置２の位置情報に基づき、外部ネットワークＩ／Ｆ１ｍを介して外部ネットワークから取得した天候情報を表示する。また、風と波は、それぞれ当該中継装置２が風力・風向計２ｆで取得した風力と風向、波高計２ｅで取得した波高が表示される。
尚、個別ステータス表示エリア３３に表示する中継装置２の選択は、主表示エリア３１に表示されている通信所１または中継装置２のマークを指示入力部１ｅから選択する（例えばマウスでクリックする）、あるいは、中継装置ステータス表示エリア３２に表示されている中継装置２の番号をクリックすることで行うことができる。

また、表示画面３０には天気図ボタン３４と海上交通ボタン３５が設けられる。天気図ボタン３４をクリックすると、図６に示すように、通信ネットワークの状態に天気図が重畳して表示される。また、海上交通ボタン３５をクリックすると、図7に示すように、通信ネットワークの状態に周辺の海上を交通する船舶の情報が重畳して表示される。尚、天気図及び海上交通の情報は、外部ネットワークＩ／Ｆ１ｍを介して外部ネットワークから取得する。

図４フローチャートの説明に戻ると、バルーン２ｂの浮上または回収指示が入力されたか否か判断する（ステップ４）。バルーン２ｂの浮上または回収指示は、図５の表示画面３０に表示される浮上ボタン３６、回収ボタン３７、決定ボタン３８を指示入力部１ｅで操作することによって行われる。具体的には、主表示エリア３１に表示されている通信所１または中継装置２のマークをクリックするか、中継装置ステータス表示エリア３２に表示されている中継装置２の番号をクリックして指示を出す中継装置２を選択した上で、浮上ボタン３６または回収ボタン３７をクリックする。そして、決定ボタン３８をクリックすることで、上記したバルーン２ｂの浮上または回収指示の入力が完了する。

バルーン２ｂの浮上または回収指示が入力されると（ステップ４で肯定）、浮上指示信号または回収指示信号を送信する（ステップ５）。この浮上指示信号及び回収指示信号は、上記した第２のチャネル（衛星回線）を用い、衛星Ｓを介し、選択された中継装置２に送信される。浮上指示信号または回収指示信号には、中継装置２を指定するための情報が含まれている。
上述したように、中継装置２はバルーン２ｂを浮上させたときの通信距離以下の間隔（より詳しくは、バルーン２ｂを浮上させたときの通信距離以下であり、かつ、バルーン２ｂを回収したときの通信距離以上の間隔）で配置される。
そのため、バルーン２ｂを回収した中継装置２は第１のチャネルを使用したアドホック通信の対象外となることから、バルーン２ｂの浮上指示信号を受信できないおそれがある。そこで、浮上指示信号及び回収指示信号は、第２のチャネル（衛星回線）を用いて送信する。尚、浮上指示信号のみ第２のチャネルを使用し、回収指示信号は第１のチャネル（アドホック通信）を使用してもよい。

本発明あっては、上記のように、通信所１から中継装置２のバルーン２ｂの浮上と回収を制御することが可能である。そのため、例えば気象条件が悪化したときにバルーン２ｂを回収させ、破損を防止することができる。
また、中継装置２の配置間隔を、バルーン２ｂを浮上させたときの通信距離以下であり、かつ、バルーン２ｂを回収したときの通信距離以上とした場合には、バルーン２ｂの浮上、回収により、アドホック通信に使用する中継装置２を適宜選択することができ、気象条件や電源、アラームの状態等に応じた運用が可能となる。

図４フローチャートの説明を続けると、浮上指示信号または回収指示信号の送信を行った後、所定時間が経過したか判断する（ステップ６）。この所定時間は、バルーン２ｂの浮上、回収に要する時間に設定される。

所定時間が経過したと判断されると（ステップ６で肯定）、ステータス情報収集信号を送信し（ステップ２）、表示画面を更新する（ステップ３）。
ステップ５で送信したのが浮上指示信号であれば、通信ネットワークの表示画面に丸で表示されていた中継装置２が二重丸の表示に変更され、そのステータスが中継装置ステータス表示エリア３２に追加される。
一方、ステップ５で送信したのが回収指示信号であれば、次回のステータス情報収集信号は当該中継装置２には到達せず、通信所１はステータス情報を収集することはできない。この場合であっても、以前に取得した当該中継装置２の位置情報を保持しておき、当該中継装置を通信ネットワークの表示画面で丸によって表示する。また、新たなステータス情報が取得できなかったことをもって、当該中継装置２のステータス情報を中継装置ステータス表示エリア３２から削除する。

一方、上記したステップ４でバルーン２ｂの浮上または回収指示が入力されていないと判断されたとき（ステップ４で否定）、及び、ステップ６で所定時間が経過していないと判断されたとき（ステップ６で否定）は、ステータス情報収集指示が入力されたか否か判断する（ステップ７）。ステータス情報収集指示は、図５に示すステータス情報収集ボタン３９をクリックすることで入力される。

ステータス情報収集指示が入力されたときは（ステップ７で肯定）、ステータス情報収集信号を送信し（ステップ２）、表示画面を更新する（ステップ３）。一方、ステータス情報収集指示が入力されていないとき（ステップ７で否定）は、ステップ４に戻る。

次いで、中継装置２の処理について、図８フローチャートを参照して説明する。図示の処理は、中継装置２の電源投入後、制御部２ｃで実行される。

先ず、バルーン２ｂが浮上中か否か判断する（ステップ１０）。バルーン２ｂが浮上中のとき（ステップ１０で肯定）は、アドホックプロトコルを起動する（ステップ１１）。中継装置２で使用するアドホックプロトコルは通信所１と同様にＯＬＳＲである。

次いで、ステータス情報収集指示信号を受信したか否か判断する（ステップ１２）。ステータス情報収集指示信号を受信したとき（ステップ１２で肯定）は、自己が取得した各種ステータス情報を送信する（ステップ１３）。ステータス情報の送信には、第１のチャネル（アドホック通信）を使用する。

次いで、バルーン２ｂの回収指示信号を受信したか否か判断する（ステップ１４）。バルーン２ｂの回収指示信号を受信したとき（ステップ１４で肯定）は、ケーブル巻取部２ｒの動作を制御してバルーン２ｂの回収を行う（ステップ１５）と共に、アドホックプロトコルの停止を行う（ステップ１６）。
ここで、アドホックプロトコルの停止を行うのは、上述したように、バルーン２ｂを回収すると通信距離が不足してアドホック通信の対象外となるためである。
すなわち、通信所１からアドホック通信にて送信されたデータは、バルーン２ｂが浮上しているときにアンテナ２ｍで受信され、制御部２ｃで中継に必要な処理が施された後、アンテナ２ｍから次の中継装置２あるいは通信所１に中継送信される。

尚、ステータス情報収集指示信号を受信していないとき（ステップ１２で否定）はステップ１３をスキップしてステップ１４に進む。また、バルーン２ｂの回収指示信号を受信していないとき（ステップ１４で否定）はステップ１２に戻る。

ステップ１６でアドホックプロトコルを停止すると、バルーン２ｂの浮上指示信号を受信したか否か判断する（ステップ１７）。バルーン２ｂの浮上指示信号は、上記したように第２のチャネル（衛星回線）を使用して受信する。浮上指示信号を受信していないとき（ステップ１７で否定）はステップ１７に戻る一方、浮上指示信号を受信したとき（ステップ１７で肯定）は、ケーブル巻取部２ｒの動作を制御してバルーン２ｂを浮上させる（ステップ１８）。バルーン２ｂを浮上させたのちは、ステップ１１以降の処理に戻る。また、ステップ１０でバルーン２ｂが浮上中でないと判断されたときもステップ１７の処理に進む。

このように、本発明にあっては、バルーン２ｂが回収中であるときはアドホックプロトコルを停止すると共に、通信所１からの浮上指示信号をアドホック通信のチャネルとは異なるチャネル（衛星回線）によって受信するように構成したことから、中継装置２の消費電力を抑えることができる。
また、発電部２ｙ１により、電源部２ｙ２の蓄電池を充電することができるため、長期間の運用が可能となる。

続いて、通信所１及び中継装置２の、その他の機能について説明する。前述した図５に示すように、表示画面３０の主表示エリア３１には映像タブ３１ｂが設けられる。映像タブ３１ｂを選択すると、そのとき選択している（選択の手法のついては上述の通り）通信所１または中継装置２に対して映像送信指示信号を第１のチャネルを使用して（アドホック通信にて）送信する。
この映像送信指示信号を受信した通信所１または中継装置２は、カメラ１ｃまたはカメラ２ｉで撮像した画像のデータを指示元である通信所１に送信する。
また、図示は省略するが、通信所１にはカメラのパン・チルトボタンやズームボタンが設けられ、それらの操作に応じ、カメラ１ｃ，２ｉへの制御信号が上記した映像送信指示信号と共に送信される。

また、通信所１において図示しないボタン等を介して操作者から任意の中継装置２への発光指示が入力されると、通信所１は第１のチャネルを使用して発光指示信号を当該中継装置２に送信する。発光指示信号を受信した中継装置２は、発光部２ｇを発光させる。また、通信所１において図示しないマイクから入力した音声信号を任意の中継装置２宛に第１のチャネルで送信した場合、当該音声信号を受信した中継装置２は、音声信号を再生して拡声装置を鳴音させる。
これにより、例えば中継装置２から送信されてきた映像から当該中継装置２付近に不審者を確認したときに、当該不審者に対する発光や音声による威嚇をすることができる。また、海上交通の状態を表示した結果、ある中継装置の近傍に航行中の船舶を発見した場合に、発光や音声による衝突防止の注意喚起を行うことができる。

以上のように、本発明にあっては、水上（海洋、湖沼、河川等）を隔てて配置される複数の通信所１と、それらの間に配置され、通信所１同士の無線通信を中継する中継装置２とを備える無線通信システムであって、中継装置２は、アンテナ２ｍを備えたバルーン（飛行体）２ｂと、水上に浮遊しながらバルーン２ｂを係留すると共に、バルーン２ｂのアンテナ２ｍで受信した信号を当該アンテナ２ｂから中継送信する制御部２ｃ（中継処理手段）を備えるブイ（水上浮遊体）２ａとを備えるように構成した。
これにより、通信を行うべき通信所同士が海洋や湖沼、河川などの水上を隔てて配置されている場合であっても、通信所同士の通信を簡便に実現することができる。
尚、上記の実施例にあっては、バルーン２ｂにアンテナ２ｍと無線部２ｋを設置するようにしたが、バルーン２ｂに設置するのはアンテナ２ｍだけであってもよい。また、バルーン２ｂに、さらに送受信回路２ｊを設置してもよい。
また、バルーン２ｂにアンテナ２ｍを設置して当該アンテナ２ｍで送受信するようにしたが、送信用と受信用のアンテナを設置するようにしてもよい。
また、飛行体はバルーンに限定されるものではなく、飛行船や気球などであってもよい。
また、水上浮遊体はブイに限定されるものではなく、簡易ボートなどであってもよい。

また、本発明にあっては、バルーン２ｂはブイ２ａにケーブル（係留ケーブル）２ｔで係留され、通信所１は、操作者からのバルーン２ｂの浮上または回収の指示を入力する指示入力部１ｅと、バルーン２ｂの浮上または回収の指示が入力されたとき、中継装置２に対してバルーン２ｂの浮上指示信号または回収指示信号を送信する浮上・回収指示信号送信手段（制御部１ａ、送受信回路１ｉ、無線部１ｊ、アンテナ１ｋ、図４のステップ４，５）とを備え、ブイ２ａは、係留ケーブル２ｔを巻き取るケーブル巻取部２ｒと、通信所１から送信された浮上指示信号または回収指示信号を受信したとき、当該信号の指示に応じてケーブル巻取部２ｒを制御してバルーン２ｂの浮上または回収を行う係留制御手段（制御部２ｃ、図８のステップ１４，１５，１７，１８）とを備えるように構成した。
これにより、例えば気象条件が悪化したときにバルーン２ｂを回収させ、破損を防止することができる。
また、中継装置２の配置間隔を、バルーン２ｂを浮上させたときの通信距離以下であり、かつ、バルーン２ｂを回収したときの通信距離以上とした場合には、バルーン２ｂの浮上、回収により、アドホック通信に使用する中継装置２を適宜選択することができ、気象条件や電源、アラームの状態等に応じた運用が可能となる。

尚、上記した実施例では、通信所１−１と通信所１−２の間に中継装置２をメッシュ状に配置してアドホック通信を行うようにしたが、通信所１−１と通信所１−２の距離によっては、１回の中継で通信が可能な場合もある。このような場合でも、各通信所１と通信可能な距離に複数、例えば４個の中継装置２を配置し、各中継装置２のバルーン２ｂの浮上と回収を行うようにしてもよい。
例えば、複数の中継装置２のうち、一つの中継装置２のバルーン２ｂを浮上させて通信を行う一方で、他の中継装置２はバルーン２ｂを回収し、その間に発電部２ｙ１による充電を行うようにしてもよい。具体的な運用としては、バルーン２ｂを浮上中の中継装置２で電源切れなどのアラームが発生した場合、他の任意の中継装置２に対してバルーン２ｂの浮上指示信号を送信し、当該中継装置２を使用した通信の成立後、アラームが発生した中継装置２に対してバルーン２ｂの回収指示信号の送信を行う。これらの処理は、通信所１から手動で行ってもよいし、自動で行ってもよい。自動で行う場合には、中継装置２のバルーン２ｂの浮上と回収を制御する通信所１を、予め決定しておく。
これにより、電源の消耗した中継装置２を交互に充電を行うことができ、長期の運用が可能となる。また、中継装置２に故障が発生した場合でも、通信回線を維持したままメンテナンスや交換を行うことができる。

また、本発明にあっては、通信所１は、操作者からの中継装置２の位置情報の収集指示を入力する指示入力部１ｅと、位置情報の収集指示が入力されたとき、中継装置２に対して位置情報収集信号を送信する位置情報収集信号送信手段（制御部１ａ、送受信回路１ｆ、無線部１ｇ、アンテナ１ｈ、図４のステップ２，７）とを備え、中継装置２は、自己の位置を検出する位置検出手段（ＧＰＳ２ｄ）と、通信所１から送信された位置情報収集信号を受信したとき、位置検出手段（ＧＰＳ２ｄ）で検出した位置情報を通信所１に送信する位置情報送信手段（制御部２ｃ、送受信回路２ｊ、無線部２ｋ、アンテナ２ｍ、図８のステップ１２，１３）とを備え、通信所１はさらに、中継装置２から送信された位置情報を受信したとき、当該位置情報を表示部１ｄに表示する表示制御手段（制御部１ａ）を備えるように構成した。
これにより、通信所１では、水上に配置した中継装置２の位置を容易に把握することができ、通信経路を構築する上での中継装置２の過不足等を確認することができる。また、水上の中継装置２が潮流などで移動したことも確認することができ、通信経路のメンテナンスや中継装置２の撤収を行う上でも有用である。

また、本発明にあっては、通信所１は、操作者からの中継装置２の位置情報の収集指示を入力する指示入力部１ｅと、位置情報の収集指示が入力されたとき、中継装置２に対して位置情報収集信号を送信する位置情報収集信号送信手段（制御部１ａ、送受信回路１ｆ、無線部１ｇ、アンテナ１ｈ、図４のステップ２，７）とを備え、中継装置２は、自己の位置を検出する位置検出手段（ＧＰＳ２ｄ）と、通信所１から送信された位置情報収集信号を受信したとき、位置検出手段（ＧＰＳ２ｄ）で検出した位置情報を通信所１に送信する位置情報送信手段（制御部２ｃ、送受信回路２ｊ、無線部２ｋ、アンテナ２ｍ、図８のステップ１２，１３）とを備え、通信所１はさらに、中継装置２から送信された位置情報を受信したとき、当該位置情報を、バルーン２ｂが浮上中であるか回収中であるかを示す情報と共に表示部１ｄに表示する表示手段（制御部１ａ）を備えるように構成した。
これにより、信号の送受信（中継送信）を実行可能な中継装置２を把握することができる。

また、本発明にあっては、複数の通信所１の間には、中継装置２が複数配置されると共に、通信所１と中継装置２は、アドホックプロトコルによる経路構築手段（制御部１ａ、制御部２ｃ）を備えるように構成した。
これにより、中継装置２の配置や設置数が変更されても、経路構築が可能となる。また、経路が自動的に形成されるため、中継装置２の配置（設置）作業が容易になる。

また、本発明にあっては、通信所１は、中継装置２でバルーン２ｂのアンテナ２ｍを使用して中継させるべきデータを送信するときは第１のチャネルを使用する一方、浮上指示信号または回収指示信号を送信するときは第１のチャネルよりも通信可能距離の大きい第２のチャネルを使用するように構成した。
これにより、バルーン２ｂを回収して第１のチャネル（アドホック通信）の通信距離が不足したとしても、中継装置２に対して浮上指示信号を送信することができる。尚、浮上指示信号または回収指示信号は、信号のデータ量としては少なく、また、頻繁には送信されないと考えられるため、衛星回線のトラフィック増を招くこともない。

また、中継装置２は、通信所１との距離、及び、中継装置２との距離が、バルーン２ｂを浮上させた状態における第１のチャネルの通信距離以下で、かつ、バルーン２ｂを回収させた状態における第１のチャネルの通信距離以上となるように配置される。
これにより、アドホック通信に使用する中継装置２を適宜選択することができ、気象条件や電源、アラームの状態等に応じた運用が可能となる。

また、本発明にあっては、水上を隔てて配置された複数の通信所１の間に配置され、通信所１同士の無線通信を中継する中継装置２であって、アンテナ２ｍが設置されたバルーン（飛行体）２ｂと、水上に浮遊しながらバルーン２ｂを係留すると共に、バルーン２ｂのアンテナ２ｍで受信した信号を当該アンテナ２ｍから送信する中継処理を行う中継処理手段（制御部２ｃ）を有するブイ（水上浮遊体）２ａとを備えるように構成した。
これにより、通信を行うべき通信所同士が海洋や湖沼、河川などの水上を隔てて長距離離間している場合であっても、通信所同士の通信を簡便に実現することができる。
尚、上記の実施例にあっては、バルーン２ｂにアンテナ２ｍと無線部２ｋを設置するようにしたが、バルーン２ｂに設置するのはアンテナ２ｍだけであってもよい。また、バルーン２ｂに、さらに送受信回路２ｊを設置してもよい。
また、バルーン２ｂにアンテナ２ｍを設置して当該アンテナ２ｍで送受信するようにしたが、送信用と受信用のアンテナを設置するようにしてもよい。
また、飛行体はバルーンに限定されるものではなく、飛行船や気球などであってもよい。
また、水上浮遊体はブイに限定されるものではなく、簡易ボートなどであってもよい。

また、本発明にあっては、バルーン２ｂはブイ２ａにケーブル（係留ケーブル）２ｔで係留され、ブイ２ａは、ケーブル２ｔを巻き取るケーブル巻取部２ｒと、通信所１からの指示に応じてケーブル巻取部２ｒを制御してバルーン２ｂの浮上と回収を行う係留制御手段（制御部２ｃ）とを備えるように構成した。
これにより、例えば気象条件が悪化したときにバルーン２ｂを回収させ、破損を防止することができる。

また、本発明にあっては、中継装置２は、自己の位置を検出する位置検出手段（ＧＰＳ２ｄ）と、通信所１からの指示に応じ、位置検出手段（ＧＰＳ２ｄ）で検出した位置情報を通信所１に送信する位置情報送信手段（制御部２ｃ、送受信回路２ｊ、無線部２ｋ、アンテナ２ｍ）とを備えるように構成した。
これにより、通信所１では、水上に配置した中継装置２の位置を容易に把握することができ、通信経路を構築する上での中継装置２の過不足等を確認することができる。また、水上の中継装置２が潮流などで移動したことも確認することができ、通信経路のメンテナンスを行う上でも有用である。

１・・・通信所、１ａ・・・制御部、１ｄ・・・表示部、１ｅ・・・指示入力部、１ｆ・・・送受信回路、１ｇ・・・無線部、１ｈ・・・アンテナ、１ｉ・・・送受信回路、１ｊ・・・無線部、１ｋ・・・アンテナ、２・・・中継装置、２ａ・・・ブイ（水上浮遊体）、２ｂ・・・バルーン（飛行体）、２ｃ・・・制御部、２ｄ・・・ＧＰＳ、２ｊ・・・送受信回路、２ｋ・・・無線部、２ｍ・・・アンテナ、２ｎ・・・送受信回路、２ｐ・・・無線部、２ｑ・・・アンテナ、２ｒ・・・ケーブル巻取部、２ｔ・・・係留ケーブル

Claims (10)

1. 水上を隔てて配置される複数の通信所と、前記複数の通信所の間に配置され、前記通信所同士の無線通信を中継する無線通信中継装置とを備える無線通信システムであって、
   前記無線通信中継装置は、
   アンテナを備えた飛行体と、
   水上に浮遊しながら前記飛行体を係留すると共に、前記飛行体のアンテナで受信した信号を前記飛行体のアンテナから中継送信する中継処理手段を備える水上浮遊体と、
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記飛行体は前記水上浮遊体にケーブルで係留され、
   前記通信所は、操作者からの前記飛行体の浮上または回収の指示を入力する指示入力部と、前記飛行体の浮上または回収の指示が入力されたとき、前記無線通信中継装置に対して前記飛行体の浮上指示信号または回収指示信号を送信する浮上・回収指示信号送信手段とを備え、
   前記水上浮遊体は、前記ケーブルを巻き取るケーブル巻取部と、前記通信所から送信された前記浮上指示信号または前記回収指示信号を受信したとき、当該信号の指示に応じて前記ケーブル巻取部を制御して前記飛行体の浮上または回収を行う係留制御手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記通信所は、操作者からの前記無線通信中継装置の位置情報の収集指示を入力する指示入力部と、前記位置情報の収集指示が入力されたとき、前記無線通信中継装置に対して位置情報収集信号を送信する位置情報収集信号送信手段とを備え、
   前記無線通信中継装置は、自己の位置を検出する位置検出手段と、前記通信所から送信された前記位置情報収集信号を受信したとき、前記位置検出手段で検出した位置情報を前記通信所に送信する位置情報送信手段とを備え、
   前記通信所はさらに、前記無線通信中継装置から送信された位置情報を受信したとき、当該位置情報を表示部に表示する表示制御手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
4. 前記通信所は、操作者からの前記無線通信中継装置の位置情報の収集指示を入力する指示入力部と、前記位置情報の収集指示が入力されたとき、前記無線通信中継装置に対して位置情報収集信号を送信する位置情報収集信号送信手段とを備え、
   前記無線通信中継装置は、自己の位置を検出する位置検出手段と、前記通信所から送信された前記位置情報収集信号を受信したとき、前記位置検出手段で検出した位置情報を前記通信所に送信する位置情報送信手段とを備え、
   前記通信所はさらに、前記無線通信中継装置から送信された位置情報を受信したとき、当該位置情報を、前記飛行体が浮上中であるか回収中であるかを示す情報と共に表示部に表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
5. 前記複数の通信所の間には、前記無線通信中継装置が複数配置されると共に、前記通信所と前記無線通信中継装置は、アドホックプロトコルによる経路構築手段を備えることを特徴とする請求項１から４に記載の無線通信システム。
6. 前記通信所は、前記無線通信中継装置で前記飛行体のアンテナを使用して中継させるべきデータを送信するときは第１のチャネルを使用する一方、前記浮上指示信号または前記回収指示信号を送信するときは前記第１のチャネルよりも通信可能距離の大きい第２のチャネルを使用することを特徴とする請求項２または４に記載の無線通信システム。
7. 前記無線通信中継装置は、前記通信所との距離、及び、他の無線通信中継装置との距離が、前記飛行体を浮上させた状態における前記第１のチャネルの通信距離以下で、かつ、前記飛行体を回収させた状態における前記第１のチャネルの通信距離以上となるように配置されることを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
8. 水上を隔てて配置された複数の通信所の間に配置され、前記通信所同士の無線通信を中継する無線通信中継装置であって、
   アンテナが設置された飛行体と、
   水上に浮遊しながら前記飛行体を係留すると共に、前記飛行体のアンテナで受信した信号を前記飛行体のアンテナから送信する中継処理を行う中継処理手段を有する水上浮遊体と、
   を備えることを特徴とする無線通信中継装置。
9. 前記飛行体は前記水上浮遊体にケーブルで係留され、
   前記水上浮遊体は、前記ケーブルを巻き取るケーブル巻取部と、前記通信所からの指示に応じて前記ケーブル巻取部を制御して前記飛行体の浮上と回収を行う係留制御手段とを備えることを特徴とする請求項８に記載の無線通信中継装置。
10. 前記無線通信中継装置は、自己の位置を検出する位置検出手段と、前記通信所からの指示に応じ、前記位置検出手段で検出した位置情報を前記通信所に送信する位置情報送信手段とを備えることを特徴とする請求項８または９に記載の無線通信中継装置。