JP2013172315A - 通信システム、管理装置、電波制御方法および電波制御用プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】カバーする通信範囲を維持しつつ、その通信範囲全体の通信状態を長寿命化させることができる通信システムを提供する。
【解決手段】基地局装置８０の送信手段８３は、蓄電手段８１に蓄えられた電気エネルギーの残量を示す情報である蓄電残量を管理装置９０に送信する。管理装置９０の評価値算出手段９１は、蓄電残量に基づいて、基地局装置８０の機能を継続可能な程度を示す値である評価値を算出する。電波放射強度算出手段９２は、算出された各基地局装置８０の評価値のうち、より大きい評価値が算出された基地局装置８０によって放射される電波の強度をより大きく算出する。電波放射強度送信手段９３は、電波放射強度算出手段９２が算出した電波の強度を基地局装置８０に送信する。基地局装置８０の電波放射手段８２は、電波放射強度送信手段９３から受信した強度で電波を放射する。
【選択図】図１６

Description

本発明は、端末と基地局との通信に利用される電波を制御する通信システム、管理装置、電波制御方法および電波制御用プログラムに関する。

過去の大規模な災害時には、被災地域の多くの通信施設が崩壊したことにより、被災地域において通信ネットワークのインフラストラクチャーに多大な影響を及ぼした。また、通信基地局では、電源供給不足に備えて予備バッテリーを備えていることが多い。しかし、通信ネットワーク網との断線がなくても、バッテリーの容量が枯渇すると通信基地局が機能しなくなるため、地域ネットワーク全体が機能しなくなるおそれがある。このような状況に備え、蓄電池や太陽光パネルなどが各通信基地局に設置され、バックアップ電源が強化されている。

一方、各通信基地局に設置される蓄電池は、バックアップ電源として用いるには、まだまだ容量が不十分である。そのため、通信基地局の稼働負荷が高くなると、消費電力が増えてしまい、電池の消耗が早まってしまう。そこで、通信基地局に電源が供給されなくなった場合に備え、災害時の消費電力を抑える方法が各種提案されている。

特許文献１には、無線装置がバッテリーで稼働する状態になったときに、無線装置の消費電力を低減する無線基地局装置が記載されている。特許文献１に記載された無線基地局装置は、バッテリーで稼働する状態になったときに、バッテリーの残量を無線制御装置に通知すると、無線制御装置がバッテリーの残量に応じて無線装置の運用帯域を変更する制御を行う。

また、特許文献２には、災害時に無線基地局の消費電力を抑える移動通信システムが記載されている。特許文献２に記載された移動通信システムでは、変調方式を変更してスループットを低減させる制御を行うことで、各無線基地局が通信範囲（カバレッジ）を変えずに無線基地局の消費電力を抑えている。

なお、特許文献３には、消費電力を制御する移動局の電力制御システムが記載されている。

特開２０１１−６６５９３号公報 再表ＷＯ２００８／０３８３８４号 特開平９−１４８９８６号公報

特許文献１に記載された方法を用いることで、各無線装置の送信電力が低減するため、各無線装置の消費電力を低減でき、無線装置を長時間運用することは可能である。しかし、各無線装置が送信電力を低減させることにより、全体としてカバーできる通信範囲は狭くなってしまうという問題がある。

特許文献２に記載されたシステムを利用することで、カバーする通信範囲を維持することは可能である。しかし、特許文献２にも記載されているように、大規模災害が発生したような場合、その被災地域では通常よりも回線使用量が多くなることが想定される。このような場合にスループットを低下させてしまうと、ネットワークの輻輳状態を引き起こす可能性があり、無線基地局にかかる稼働負荷により却って消費電力が増えてしまう可能性がある。また、特許文献２に記載されたシステムを構成する無線基地局の一つが機能しなくなった場合、その無線基地局がカバーしていた範囲の通信ができなくなってしまうという問題もある。

そこで、本発明は、カバーする通信範囲を維持しつつ、その通信範囲全体の通信状態を長寿命化させることができる通信システム、管理装置、電波制御方法および電波制御用プログラムを提供することを目的とする。

本発明による通信システムは、端末と接続して無線通信を行う基地局装置と、基地局装置を管理する管理装置とを備え、基地局装置が、電気エネルギーを蓄える蓄電手段と、端末との無線接続に利用される電波を放射する電波放射手段と、蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーの残量を示す情報である蓄電残量を管理装置に送信する送信手段とを含み、管理装置が、蓄電残量に基づいて、基地局装置の機能を継続可能な程度を示す値である評価値を算出する評価値算出手段と、評価値に基づいて、基地局装置によって放射される電波の強度を算出する電波放射強度算出手段と、電波放射強度算出手段が算出した電波の強度を基地局装置に送信する電波放射強度送信手段とを含み、管理装置の電波放射強度算出手段が、算出された各基地局装置の評価値のうち、より大きい評価値が算出された基地局装置によって放射される電波の強度をより大きく算出し、基地局装置の電波放射手段が、電波放射強度送信手段から受信した強度で電波を放射することを特徴とする。

本発明による管理装置は、電気エネルギーを蓄える蓄電手段を含み、指定された強度に基づいて電波を放射する基地局装置から、蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーの残量を示す情報である蓄電残量を受信して、その蓄電残量に基づき、基地局装置の機能を継続可能な程度を示す値である評価値を算出する評価値算出手段と、評価値に基づいて、基地局装置によって放射される電波の強度を算出する電波放射強度算出手段と、電波放射強度算出手段が算出した電波の強度を基地局装置に送信する電波放射強度送信手段とを備えたことを特徴とする。

本発明による電波制御方法は、端末と接続して無線通信を行う基地局装置が、電気エネルギーを蓄える蓄電手段に蓄えられたその電気エネルギーの残量を示す情報である蓄電残量を、基地局装置を管理する管理装置に送信し、管理装置が、蓄電残量に基づいて、基地局装置の機能を継続可能な程度を示す値である評価値を算出し、管理装置が、算出された各基地局装置の評価値のうち、より大きい評価値が算出された基地局装置によって放射される電波の強度をより大きく算出し、管理装置が、算出された電波の強度を基地局装置に送信し、基地局装置が、端末との無線接続に利用される電波を強度で放射することを特徴とする。

本発明による電波制御用プログラムは、端末と接続して無線通信を行う基地局装置を管理するコンピュータに適用される電波制御用プログラムであって、コンピュータに、電気エネルギーを蓄える蓄電手段を含み、指定された強度に基づいて電波を放射する基地局装置から、蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーの残量を示す情報である蓄電残量を受信して、その蓄電残量に基づき、基地局装置の機能を継続可能な程度を示す値である評価値を算出する評価値算出処理、評価値に基づいて、基地局装置によって放射される電波の強度を算出する電波放射強度算出処理、および、電波放射強度算出処理で算出された電波の強度を基地局装置に送信する電波放射強度送信処理を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、カバーする通信範囲を維持しつつ、その通信範囲全体の通信状態を長寿命化させることができる。

本発明による通信システムの適用例を示す説明図である。 本発明による通信システムの第１の実施形態を示すブロック図である。 基地局の情報例を示す説明図である。 電波強度を算出する方法の例を示す説明図である。 電波強度を算出する方法の他の例を示す説明図である。 中央管理装置が記憶する基地局の情報例を示す説明図である。 第１の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンス図である。 本発明による通信システムの第２の実施形態を示すブロック図である。 中央管理装置が記憶する基地局の他の情報例を示す説明図である。 第２の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンス図である。 中央管理装置が記憶する基地局の情報の更に他の例を示す説明図である。 本発明による通信システムの第３の実施形態を示すブロック図である。 端末が基地局装置ごとに記憶する評価値の例を示す説明図である。 端末が接続先を決定する方法の例を示す説明図である。 第３の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンス図である。 本発明による通信システムの概要を示すブロック図である。 本発明による管理装置の概要を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明による通信システムの適用例を示す説明図である。図１に示す例では、ネットワーク管理施設（以下、ＮＯＣ（Network Operations Center ）と記す。）１０に設置された管理サーバが、通信ネットワーク網９９を介して接続される複数の基地局２０を管理する。

各基地局２０が所定の強度の電波を放射すると、電波が放射される範囲内に存在する携帯電話機３０が、無線通信を介して各基地局２０に接続される。各基地局２０は、電気を蓄電できる蓄電池を備えており、災害などにより電源が供給されなくなった場合に対応できるようになっている。また、各基地局２０は、太陽光発電のように自基地局で電気を発電できる装置を備えていてもよい。

なお、図１に示す例では、基地局の数は４つであるが、通信システムに含まれる基地局の数は、２つまたは３つであってもよく、５つ以上であってもよい。

また、ＮＯＣ１０は、通信ネットワーク網９９を介して気象情報を記憶する気象情報データベース４０に接続されていてもよい。気象情報データベース４０は、基地局２０の存在する地域の気象予報や、予想日照時間などを記憶する。この場合、ＮＯＣ１０は、気象情報データベース４０から提供される各種情報として、例えば、自身が管理する基地局２０の存在する地域の気象予報や、予想日照時間などを取得してもよい。

実施形態１．
図２は、本発明による通信システムの第１の実施形態を示すブロック図である。本実施形態の通信システムは、中央管理装置１１と、複数の基地局装置２１とを備えている。中央管理装置１１と、各基地局装置２１とは、商用網などの通信ネットワーク網９９を介して相互に接続される。また、端末３１は、基地局装置２１によって放射される電波を利用して、各基地局装置２１に無線接続される。すなわち、各基地局装置２１は、端末３１と接続して無線通信を行う。

なお、本発明による通信システムは、第３世代移動通信システム（3rd Generation：３Ｇ）やＬＴＥ（Long Term Evolution）による通信規格に基づいて、通信（無線接続）が行われてもよい。また、本発明による通信システムは、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access ）や、Ｗｉ−Ｆｉ（Wireless Fidelity ）による通信規格に基づいて通信（無線接続）が行われてもよい。ただし、通信方法は、これらの方法に限定されない。

基地局装置２１は、蓄電手段２２と、電波放射手段２３と、制御手段２４と、基地局情報記憶手段２５とを含む。

電波放射手段２３は、端末３１との無線接続に利用される電波を放射する。また、電波放射手段２３は、後述する中央管理装置１１によって放射する電波の強度が指定されると、指定された強度の電波を放射する。

蓄電手段２２は、電気エネルギーを蓄え、必要に応じて基地局装置２１に電力を供給する。蓄電手段２２は、通常時には、例えば、商用電源に接続され、電力の供給を受け、災害時などに基地局装置２１に電力を供給する。蓄電手段２２は、例えば、無停電電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply）や、蓄電池などにより実現される。

制御手段２４は、蓄電手段２２に蓄えられた電気エネルギーの残量を示す情報（以下、蓄電残量と記す。）を中央管理装置１１に送信する。具体的には、制御手段２４は、基地局を識別できる情報（以下、基地局ＩＤと記す。）とともに、蓄電残量を中央管理装置１１に送信する。制御手段２４は、蓄電残量以外にも、現在の発電量を中央管理装置１１に送信してもよい。蓄電残量は、残量の絶対量を示す情報であってもよく、蓄電手段２２が蓄電可能な量に対する現在の残量の割合を示す情報であってもよい。

基地局情報記憶手段２５は、各基地局の情報を記憶する。図３は、各基地局の情報例を示す説明図である。図３に示す例では、基地局情報記憶手段２５は、基地局ＩＤごとに、ＧＰＳ（Global Positioning System ）によって取得された基地局の位置情報、各基地局が放射する電波の強度（電波出力）、現在の蓄電残量を記憶する。また、基地局装置２１が発電装置を備えている場合、基地局情報記憶手段２５は、発電装置によって発電される発電量（瞬間発電量）を記憶してもよい。また、基地局情報記憶手段２５は、後述する中央管理装置１１で算出される評価値を記憶してもよい。

制御手段２４は、蓄電残量や発電量を監視し、その値を基地局情報記憶手段２５に記憶する。また、後述する電波放射強度送信手段１４から電波放射強度や評価値を受信すると、制御手段２４は、受信した情報を基地局情報記憶手段２５に記憶する。基地局情報記憶手段２５は、例えば、磁気ディスク等により実現される。

中央管理装置１１は、評価値算出手段１２と、電波放射強度算出手段１３と、電波放射強度送信手段１４と、基地局評価情報記憶手段１５とを含む。中央管理装置１１は、各基地局装置２１を管理する。

評価値算出手段１２は、各基地局装置２１から受信した蓄電残量に基づいて、各基地局装置の評価値を算出する。評価値とは、各基地局装置２１の機能を継続可能な程度を示す値であり、基地局装置としての機能を継続できるほど大きく算出される値である。言い換えると、評価値は、各基地局装置の寿命の程度を示す値であると言うこともできる。評価値Ｅは、蓄電残量をＣとすると、例えば、以下に示す式１で算出される。

評価値Ｅ＝Ｄ・（Ｃ・χ） ・・・（式１）

式１において、χは、蓄電残量に対する重みづけ係数である。また、Ｄは、各基地局装置２１が、機能を果たしているか否かを示す値であり、機能を果たしている場合には１が、機能を果たしていない場合には０が設定される。例えば、中央管理装置１１と、基地局装置２１の間で通信障害が発生している場合、基地局装置２１は、その機能を果たしているとは言えないため、Ｄには０が設定される。

電波放射強度算出手段１３は、評価値算出手段１２が算出した評価値に基づいて、各基地局装置２１が放射する電波の強度を算出する。具体的には、電波放射強度算出手段１３は、算出された各基地局装置の評価値のうち、より大きい評価値が算出された基地局装置の電波放射強度をより大きく算出する。すなわち、電波放射強度算出手段１３は、評価値の高い基地局装置２１によって放射される電波の強度がより大きくなるように算出し、評価値の低い基地局装置２１によって放射される電波の強度がより小さくなるように算出する。

図４および図５は、電波強度を算出する方法の例を示す説明図である。図４に示す例では、基地局Ｉと基地局ＩＩが、同じ蓄電容量の蓄電池を備え、それぞれ同じ強度で電波を放射しているとする。ここで、円弧５１ａは、基地局Ｉからの通信範囲を示し、円弧５１ｂは、基地局ＩＩからの通信範囲を示す。この場合、端末３１Ａは、基地局ＩＩに接続され、端末３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄは、基地局Ｉに接続される。

また、図４に示す例では、基地局Ｉの蓄電残量が２０％であり、基地局ＩＩの蓄電残量が１００％であるとする。この場合、蓄電残量のより多い基地局ＩＩの評価値が、基地局Ｉの評価値よりも高く算出される。この場合、電波放射強度算出手段１３は、基地局ＩＩの電波放射強度を、基地局Ｉの電波放射強度よりも大きく算出する。

このとき、電波放射強度算出手段１３は、基地局全体でカバーする通信範囲を維持するように、各基地局の評価値に応じて電波放射強度を算出する。電波放射強度算出手段１３は、例えば、各基地局装置の評価値の比率に応じたエリアをカバーできるように電波放射強度を算出してもよい。例えば、基地局Ｉの評価値と基地局ＩＩの評価値との比が、１：２である場合、電波放射強度算出手段１３は、基地局Ｉがカバーするエリアと基地局ＩＩがカバーするエリアの比が１：２になるように電波放射強度を算出してもよい。

電波放射強度送信手段１４は、電波放射強度算出手段１３が算出した電波放射強度を各基地局装置２１に送信する。各基地局装置２１は、受信した電波放射強度に応じて電波を放射する。

図５に示す例では、電波放射強度が変更された結果、基地局Ｉからの通信範囲が円弧５１ａで示す範囲から円弧５１ｂで示す範囲に縮小され、基地局ＩＩからの通信範囲が円弧５２ａで示す範囲から円弧５２ｂで示す範囲に拡大されたことを示す。この結果、端末３１Ａは、基地局ＩＩに接続され、端末３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄは、基地局Ｉに接続される。すなわち、端末３１Ｂが、基地局ＩＩにハンドオーバすることになる。

このように、電波放射強度送信手段１４が基地局全体でカバーする通信範囲を維持するように、評価値から電波放射強度を算出しているので、カバーする通信範囲を維持しつつ、その通信範囲全体の通信状態を長寿命化させることができる。

基地局評価情報記憶手段１５は、中央管理装置１１が管理する基地局の情報を記憶する。図６は、基地局評価情報記憶手段１５が記憶する基地局の情報例を示す説明図である。図６に示す例では、基地局評価情報記憶手段１５は、基地局ＩＤごとに、基地局の位置情報、各基地局が放射する電波の強度（電波出力）、現在の蓄電残量および評価値算出手段１２が算出した評価値を記憶する。また、各基地局が発電装置を備えている場合、基地局評価情報記憶手段１５は、発電装置によって発電される発電量（瞬間発電量）を記憶してもよい。また、基地局評価情報記憶手段１５は、各基地局装置２１が機能を果たしているか否かを示す値（機能不全を示す値）を記憶してもよい。

評価値算出手段１２と、電波放射強度算出手段１３と、電波放射強度送信手段１４とは、プログラム（電波制御用プログラム）に従って動作するコンピュータのＣＰＵによって実現される。例えば、プログラムは、中央管理装置１１の記憶部（図示せず）に記憶され、ＣＰＵは、そのプログラムを読み込み、プログラムに従って、評価値算出手段１２、電波放射強度算出手段１３および電波放射強度送信手段１４として動作してもよい。また、評価値算出手段１２と、電波放射強度算出手段１３と、電波放射強度送信手段１４とは、それぞれが専用のハードウェアで実現されていてもよい。

次に、本実施形態の通信システムの動作を説明する。図７は、第１の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンス図である。まず、中央管理装置１１は、各基地局装置２１に対して、現状の蓄電残量および発電量を通知するよう指示を行う（ステップＳ１１）。

なお、各基地局装置２１が中央管理装置１１に対して逐次蓄電残量および発電量を送信している場合、ステップＳ１１の処理は行われなくてもよい。また、各基地局装置２１が中央管理装置１１と通信できないことを検知した場合、電波放射手段２３は、電波の放射を停止してもよい。このようにすることで、各基地局装置２１が無駄な電力を消費することを抑制できる。

各基地局装置２１の制御手段２４は、中央管理装置１１に蓄電残量および発電量を送信する（ステップＳ１２）。中央管理装置１１は、受信した蓄電残量および発電量を基地局評価情報記憶手段１５に記憶する（ステップＳ１３）。なお、基地局装置２１からの応答がない場合、中央管理装置１１は、断線や電力不足等により、基地局装置２１が機能していないと判断し、基地局評価情報記憶手段１５にその旨を記憶してもよい。

評価値算出手段１２は、各基地局装置２１から受信した蓄電残量に基づいて、各基地局装置の評価値を算出する。また、電波放射強度算出手段１３は、評価値算出手段１２が算出した評価値に基づいて、各基地局装置２１の電波放射強度を算出する（ステップＳ１４）。なお、評価値算出手段１２は、応答がない基地局装置２１の評価値を０と算出してもよい。また、電波放射強度算出手段１３は、応答がない基地局装置２１の電波放射強度を０と算出してもよい。その後、基地局装置２１から応答があった場合、ステップＳ１３〜ステップＳ１４の処理が行われる。

電波放射強度送信手段１４は、電波放射強度算出手段１３が算出した電波放射強度を各基地局装置２１に送信する（ステップＳ１５）。各基地局装置２１は、放射する電波の強度を、受信した電波放射強度に変更する（ステップＳ１６）。その後、各基地局装置２１は、変更後の電波放射強度で電波を放射する。

以上のように、本実施形態によれば、基地局装置２１の制御手段２４が、蓄電手段２２の蓄電残量を中央管理装置１１に送信し、中央管理装置１１の評価値算出手段１２が、蓄電残量に基づいて評価値を算出する。中央管理装置１１の電波放射強度算出手段１３が、算出された各基地局装置２１の評価値のうち、より大きい評価値が算出された基地局装置２１によって放射される電波の強度をより大きく算出し、電波放射強度送信手段１４が、算出された電波の強度を基地局装置２１に送信する。そして、基地局装置２１が、受信した強度で電波を放射する。よって、カバーする通信範囲を維持しつつ、その通信範囲全体の通信状態を長寿命化させることができる。

具体的には、中央管理装置１１の電波放射強度算出手段１３が、基地局装置全体でカバーする通信範囲を維持するように、各基地局装置の評価値に応じて電波放射強度を算出する。よって、地域ネットワークでカバーされる通信範囲が維持され、その地域全体の通信状態が長寿命化するため、地域住民や自治体職員による安否確認や情報収集等を支援することが可能になる。

実施形態２．
図８は、本発明による通信システムの第２の実施形態を示すブロック図である。なお、第１の実施形態と同様の構成については、図２と同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の通信システムは、中央管理装置３２と、複数の基地局装置４１とを備えている。

基地局装置４１は、蓄電手段２２と、電波放射手段２３と、制御手段２４と、基地局情報記憶手段２５と、発電手段２６とを含む。すなわち、本実施形態では、基地局装置４１が発電手段２６を含む点において第１の実施形態の基地局装置２１と異なる。

発電手段２６は、電気エネルギーを発生させる。以下、発電手段２６が発生させる電気エネルギーの量を発電量と記す。発電手段２６は、太陽光などの自然エネルギーから電気エネルギーを発生させてもよい。この場合、発電手段２６は、例えば、太陽光パネルにより実現される。また、発電手段２６は、ガソリンなどの化石燃料を利用して電気エネルギーを発生させる発電機であってもよい。ただし、発電手段２６の態様は、上記内容に限定されず、基地局装置４１で発電可能な態様であれば、他の態様であってもよい。そして、発電手段２６は、発生させた電気エネルギーを蓄電手段２２に蓄電させる。

中央管理装置３２は、評価値算出手段１２と、電波放射強度算出手段１３と、電波放射強度送信手段１４と、基地局評価情報記憶手段１５と、予想発電量算出手段１６とを含む。すなわち、本実施形態では、中央管理装置３２が予想発電量算出手段１６を含む点において第１の実施形態の中央管理装置１１と異なる。

予想発電量算出手段１６は、各基地局装置４１が備える発電手段２６の性能と、発電手段２６が電気エネルギーを発生させるために用いる資源の供給予想に基づいて、各発電手段２６の予想発電量を算出する。なお、各基地局装置４１が備える発電手段２６の性能は、例えば、基地局評価情報記憶手段１５に予め記憶される。

発電手段２６が、例えば、太陽光発電を行う場合、資源の供給予想として、各基地局装置４１が設置される地域の気象予報や予想日照時間などが利用される。この場合、予想発電量算出手段１６は、例えば、気象情報データベース４０から気象情報を取得して、予想発電量を算出してもよい。具体的には、予想日照時間が１０時間であり、発電手段２６が１時間に４ｋｗ発電する場合、予想発電量は、４０ｋｗｈと算出される。

また、発電手段２６が、例えば、ガソリンを利用した発電機の場合、資源の供給予想として、各基地局へのガソリンの配送予定などが利用される。この場合、予想発電量算出手段１６は、例えば、予め設定された配送予定に基づいて、予想発電量を算出してもよい。

予想発電量算出手段１６は、算出した予想発電量を基地局評価情報記憶手段１５に記憶させる。図９は、中央管理装置３２が記憶する基地局の他の情報例を示す説明図である。図９に示す例では、基地局Ｉにおける予測日照時間が１０時間であることから、予想発電量が４０ｋｗｈと算出されたことを示す。

評価値算出手段１２は、各基地局装置４１から受信した蓄電残量および予想発電量算出手段１６が算出した予想発電量に基づいて、各基地局装置の評価値を算出する。評価値Ｅは、予想発電量をＢ、蓄電残量をＣとすると、例えば、以下に示す式２で算出される。

評価値Ｅ＝Ｄ・（Ｂ・β＋Ｃ・χ） ・・・（式２）

式２において、βは予想発電量に対する重みづけ係数である。なお、χおよびＤの内容は、上記の式１と同様である。βとχとの重みづけは、例えば、発電手段２６と蓄電手段２２の性能に応じて設定される。例えば、発電手段２６の方が蓄電手段２２よりも性能が高い場合、χよりもβの値を大きく設定してもよい。

また、評価値算出手段１２は、現在の発電量を考慮して評価値を算出してもよい。ここで、現在の発電量をＡとすると、評価値Ｅは、例えば、以下に示す式３で算出される。

評価値Ｅ＝Ｄ・（Ａ・α＋Ｂ・β＋Ｃ・χ） ・・・（式３）

式３において、αは現在の発電量に対する重みづけ係数である。なお、これらの重みづけ係数は、電力を供給する状況や、優先度に応じて設定すればよい。

評価値算出手段１２と、電波放射強度算出手段１３と、電波放射強度送信手段１４と、予想発電量算出手段１６とは、プログラム（電波制御用プログラム）に従って動作するコンピュータのＣＰＵによって実現される。また、評価値算出手段１２と、電波放射強度算出手段１３と、電波放射強度送信手段１４と、予想発電量算出手段１６とは、それぞれが専用のハードウェアで実現されていてもよい。

次に、本実施形態の通信システムの動作を説明する。ここでは、発電手段２６が、太陽光発電を行う場合を例に挙げて説明する。

図１０は、第２の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンス図である。中央管理装置３２が蓄電残量および発電量を通知するよう各基地局装置４１に指示を行い、各基地局装置４１から受信したこれらの情報を記憶するステップＳ１１〜Ｓ１３の処理は、図７に示す処理と同様である。

中央管理装置３２は、各基地局が設置された地域の予想日照時間を示す情報を気象庁から受信し、基地局評価情報記憶手段１５に記憶する（ステップＳ２１）。なお、中央管理装置３２は、気象庁だけでなく予想日照時間を送信可能な他の装置から、各基地局が設置された地域の予想日照時間を示す情報を受信してもよい。

予想発電量算出手段１６が受信した予想日照時間に基づいて予想発電量を算出すると、評価値算出手段１２は、各基地局装置４１から受信した蓄電残量および予想発電量に基づいて、各基地局装置の評価値を算出する。そして、電波放射強度算出手段１３は、評価値算出手段１２が算出した評価値に基づいて、各基地局装置４１の電波放射強度を算出する（ステップＳ２２）。

以降、電波放射強度送信手段１４が各基地局装置４１に電波放射強度を送信し、各基地局装置４１が電波放射強度を変更するステップＳ１５〜Ｓ１６の処理は、図７に示す処理と同様である。

以上のように、本実施形態によれば、中央管理装置３２の予想発電量算出手段１６が、各基地局装置の発電手段２６の性能と、発電手段２６が電気エネルギーを発生させるために用いる資源の供給予想（例えば、予想日照時間）に基づいて、発電手段２６の予想発電量を算出する。そして、評価値算出手段１２が、蓄電残量および予想発電量に基づいて、基地局装置４１の評価値を算出する。よって、第１の実施の効果に加え、通信範囲全体の通信状態をより長寿命化させることができる。

例えば、太陽光発電は気象条件によって発電量に差異が生じる。そのため、確実な発電や給電が出来ない場合もある。しかし、本実施形態では、予想発電量に基づいて各基地局装置の機能の継続性を判断するため、各基地局で全く発電されない場合に比べ、より通信状態を長寿命化させることができるようになる。

次に、第２の実施形態の変形例を説明する。本変形例では、各基地局装置が単位時間あたりに消費する消費電力を考慮して、各基地局装置の評価値を算出する方法を説明する。すなわち、各基地局装置のスペックの違いにより生じる消費電力の差異に着目する。

図１１は、中央管理装置が記憶する基地局の情報の更に他の例を示す説明図である。図１１に例示する情報には、図９に例示する情報に加え、各基地局装置が現在の電波出力で単位時間あたりに消費する消費電力の情報が含まれる。

また、本変形例では、中央管理装置３２の基地局評価情報記憶手段１５は、基地局装置ごとに、現在の電波出力に対する消費電力を導出可能な情報（以下、消費電力情報と記す。）を記憶する。具体的には、消費電力情報は、現在の電波出力に対する消費電力の相関関係を示す情報である。

中央管理装置３２の基地局評価情報記憶手段１５は、例えば、基地局装置の消費電力と電波出力との相関を示す情報（例えば、特許文献３の図６参照。）を消費電力情報として記憶してもよい。他にも、基地局評価情報記憶手段１５は、基地局装置の消費電力と電波出力の対応表を消費電力情報として記憶してもよい。また、基地局評価情報記憶手段１５は、各基地局装置の機種ごとに消費電力情報を記憶してもよい。

評価値算出手段１２は、各基地局装置４１から受信した蓄電残量、予想発電量算出手段１６が算出した予想発電量、各基地局の現在の発電量および、消費電力に基づいて、各基地局装置の評価値を算出する。評価値Ｅは、現在の発電量をＡ、予想発電量をＢ、蓄電残量をＣ、消費電力をＦとすると、例えば、以下に示す式４で算出される。

評価値Ｅ＝Ｄ・（Ａ・α＋Ｂ・β＋Ｃ・χ＋１／Ｆ・φ） ・・・（式４）

式４において、φは、消費電力の逆数に対する重みづけ係数である。すなわち、消費電力が小さいほど、各基地局装置の機能を継続可能な程度が高くなるため、評価値が高く算出される。

なお、評価値算出手段１２は、蓄電残量と消費電力の２つの情報に基づいて評価値を算出してもよい。また、評価値算出手段１２は、蓄電残量、予想発電量および消費電力の３つの情報に基づいて評価値を算出してもよい。

電波放射強度算出手段１３は、消費電力を考慮して算出された評価値に基づいて、各基地局装置２１が放射する電波の強度を算出する。なお、電波の強度を算出する方法は、上記実施形態と同様である。

また、電波放射強度算出手段１３は、現在の電波出力と消費電力情報とに基づいて、消費電力を算出し、算出した消費電力を基地局評価情報記憶手段１５に記憶する。電波放射強度算出手段１３は、電波放射強度を変更した後に、消費電力を算出してもよい。また、電波放射強度算出手段１３は、評価値を算出する前に消費電力を再度算出してもよい。

以上のように、本実施例によれば、電波放射強度算出手段１３が、電波放射強度および消費電力情報に基づいて消費電力を算出し、評価値算出手段１２が、少なくとも蓄電残量と消費電力とに基づいて、基地局装置の評価値を算出する。このように、通常時とは異なる強度で電波が放射されたときの消費電力が正しく算出され、この消費電力も考慮して評価値が算出されるため、より正確な寿命評価が可能になる。よって、通信範囲全体の通信状態を長寿命化させることができる。

実施形態３．
図１２は、本発明による通信システムの第３の実施形態を示すブロック図である。なお、第１の実施形態と同様の構成については、図２と同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の通信システムは、中央管理装置１１と、複数の基地局装置５１とを備えている。なお、中央管理装置１１は、第２の実施形態と同様に、予想発電量算出手段１６を含んでいてもよい。

中央管理装置１１の電波放射強度送信手段１４は、電波放射強度算出手段１３が算出した電波放射強度に加え、評価値算出手段１２が算出した評価値を各基地局装置５１に送信する。

基地局装置５１は、蓄電手段２２と、電波放射手段２３と、制御手段５２と、基地局情報記憶手段２５とを含む。なお、基地局装置５１は、第２の実施形態と同様に、発電手段２６を含んでいてもよい。

制御手段５２は、第１の実施形態の制御手段２４が行う処理に加え、中央管理装置１１から受信した評価値を端末３１に送信する。なお、制御手段５２は、評価値を端末３１に送信するように、電波放射手段２３に対して指示してもよい。

端末３１は、制御手段３３と、記憶手段３４とを含む。記憶手段３４は、基地局ごとの情報を記憶する。

制御手段３３は、基地局装置５１から受信した評価値を送信元の基地局装置ごとに記憶手段３４に記憶する。図１３は、端末が基地局装置ごとに記憶する評価値の例を示す説明図である。図１３に示す例では、記憶手段３４が基地局ＩＩと、基地局ＩＶの評価値をそれぞれ記憶していることを示す。なお、記憶手段３４は、記憶された基地局のうち端末３１を接続させる基地局を特定する情報を併せて記憶していてもよい。図１３に示す例では、端末３１は、基地局ＩＩと基地局ＩＶに接続可能であるが、基地局ＩＩを接続先に選択していることを示す。なお、制御手段３３は、各基地局装置５１へ評価値の送信要求を行ってもよい。

また、制御手段３３は、受信した評価値に基づいて、接続する基地局装置５１を決定する。具体的には、制御手段３３は、最も評価値が高い基地局装置５１に端末３１を接続させる。

図１４は、端末が接続先を決定する方法の例を示す説明図である。図１４に示す例では、端末３１Ｃが、円弧５１ｂで示す基地局Ｉからの通信範囲と円弧５２ｂで示す基地局ＩＩからの通信範囲のいずれの通信範囲にも含まれていることを示す。また、図１４に示す例では、基地局Ｉの評価値が基地局ＩＩよりも低い（すなわち、基地局ＩＩの評価値が最も高い）とする。このとき、制御手段３３は、最も評価値が高い基地局ＩＩに端末３１を接続させる。

次に、本実施形態の通信システムの動作を説明する。図１５は、本実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンス図である。中央管理装置１１が蓄電残量および発電量を通知するよう各基地局装置５１に指示を行い、各基地局装置５１から受信したこれらの情報を記憶して、各基地局の評価値および電波放射強度を算出するステップＳ１１〜Ｓ１４の処理は、図７に示す処理と同様である。

中央管理装置１１の電波放射強度送信手段１４は、電波放射強度および評価値を各基地局装置５１に送信する（ステップＳ３１）。各基地局装置５１は、放射する電波の強度を、受信した電波放射強度に変更する（ステップＳ１６）。

一方、端末３１の制御手段３３が、各基地局装置５１に対して評価値の送信要求を行うと（ステップＳ３２）、各基地局装置５１の制御手段５２は、評価値を端末３１に送信する（ステップＳ３３）。端末３１の制御手段３３は、受信した評価値を記憶手段３４に記憶する（ステップＳ３４）。そして、端末３１の制御手段３３は、評価値に基づいて、接続する基地局装置５１を決定し（ステップＳ３５）、決定した基地局装置５１に端末３１を接続させる（ステップＳ３６）。

なお、定期的に接続先を決定する場合、ステップＳ３２からステップＳ３６までの一連の処理が所定の間隔で行われる。

以上のように、本実施形態によれば、基地局装置５１と通信を行う端末３１が、中央管理装置１１が算出した評価値を受信して、最も評価値が高い基地局装置５１に自身の端末を接続させる。よって、第１の実施形態および第２の実施形態の効果に加え、ネットワークにかかる負荷を分散できるため、通信範囲全体の通信状態をより長寿命化させることができる。

すなわち、端末３１の制御手段３３が、複数の基地局の中から評価値の高い基地局に優先的に接続するように、パケットのルーティング制御を行う。よって、ネットワークにかかる負荷を分散できるため、通信範囲全体の通信状態を長寿命化させることができる。

次に、本発明の概要を説明する。図１６は、本発明による通信システムの概要を示すブロック図である。本発明による通信システムは、端末（例えば、端末３１）と接続して無線通信を行う基地局装置８０（例えば、基地局装置２１）と、基地局装置８０を管理する管理装置９０（例えば、中央管理装置１１）とを備えている。

基地局装置８０は、電気エネルギーを蓄える蓄電手段８１（例えば、蓄電手段２２）と、端末との無線接続に利用される電波を放射する電波放射手段８２（例えば、電波放射手段２３）と、蓄電手段８１に蓄えられた電気エネルギーの残量を示す情報である蓄電残量を管理装置９０に送信する送信手段８３（例えば、制御手段２４）とを含む。

管理装置９０は、蓄電残量に基づいて、基地局装置８０の機能を継続可能な程度を示す値である評価値を算出する評価値算出手段９１（例えば、評価値算出手段１２）と、評価値に基づいて、基地局装置８０によって放射される電波の強度を算出する電波放射強度算出手段９２（例えば、電波放射強度算出手段１３）と、電波放射強度算出手段９２が算出した電波の強度を基地局装置８０に送信する電波放射強度送信手段９３（電波放射強度送信手段１４）とを含む。

管理装置９０の電波放射強度算出手段９２は、算出された各基地局装置８０の評価値のうち、より大きい評価値が算出された基地局装置８０によって放射される電波の強度をより大きく算出する。基地局装置８０の電波放射手段８２は、電波放射強度送信手段９３から受信した強度で電波を放射する。

そのような構成により、カバーする通信範囲を維持しつつ、その通信範囲全体の通信状態を長寿命化させることができる。

また、基地局装置８０は、電気エネルギーを発生させる発電手段（例えば、発電手段２６）を含んでいてもよい。また、管理装置９０は、各基地局装置８０における発電手段の性能と、その発電手段が電気エネルギーを発生させるために用いる資源（例えば太陽光）の供給予想（例えば、予想日照時間）に基づいて、発電手段の予想発電量を算出する予想発電量算出手段（例えば、予想発電量算出手段１６）を含んでいてもよい。そして、管理装置９０の評価値算出手段９１は、蓄電残量および予想発電量に基づいて、基地局装置８０の評価値を算出してもよい。

具体的には、基地局装置８０の発電手段は、太陽光発電により電気エネルギーを発生させ、管理装置９０の予想発電量算出手段は、発電手段の性能と基地局装置８０が設置される地域の気象予報または予想日照時間に基づいて、発電手段の予想発電量を算出してもよい。

このように、蓄電残量だけでなく発電手段により発電される電力も考慮されるため、通信範囲全体の通信状態をより長寿命化させることができる。

また、電波放射強度算出手段９２は、現在放射される電波の強度と、電波の強度に対する消費電力を導出可能な情報である消費電力情報とに基づいて消費電力を算出してもよい。そして、評価値算出手段９１は、少なくとも蓄電残量と消費電力とに基づいて、基地局装置の評価値を算出してもよい。

このような構成の場合、通常時とは異なる強度で電波が放射されたときの消費電力が正しく算出され、この消費電力も考慮して評価値が算出されるため、より正確な寿命評価が可能になる。よって、通信範囲全体の通信状態を長寿命化させることができる。

また、通信システムは、基地局装置８０と通信を行う端末（例えば、端末３１）を備えていてもよい。そして、管理装置９０の電波放射強度送信手段９３が、評価値算出手段９１によって算出された評価値を基地局装置８０に送信し、基地局装置８０の送信手段８３が、端末に評価値を送信し、端末が、最も評価値が高い基地局装置８０に自身の端末を接続させてもよい。

そのような構成により、ネットワークにかかる負荷を分散できるため、通信範囲全体の通信状態をより長寿命化させることができる。

また、管理装置９０の電波放射強度算出手段９２は、基地局装置全体でカバーする通信範囲を維持するように、各基地局装置８０の評価値に応じて電波放射強度を算出してもよい。

図１７は、本発明による管理装置の概要を示すブロック図である。本発明による管理装置は、電気エネルギーを蓄える蓄電手段（例えば、蓄電手段２２）を含み、指定された強度に基づいて電波を放射する基地局装置（例えば、基地局装置２１）から、蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーの残量を示す情報である蓄電残量を受信して、その蓄電残量に基づき、基地局装置の機能を継続可能な程度を示す値である評価値を算出する評価値算出手段７１（例えば、評価値算出手段１２）と、評価値に基づいて、基地局装置によって放射される電波の強度を算出する電波放射強度算出手段７２（例えば、電波放射強度算出手段１３）と、電波放射強度算出手段７２が算出した電波の強度を基地局装置に送信する電波放射強度送信手段７３（例えば、電波放射強度送信手段１４）とを備えている。

そのような構成によっても、カバーする通信範囲を維持しつつ、その通信範囲全体の通信状態を長寿命化させることができる。

本発明は、基地局と端末との通信を管理する通信システムに好適に適用される。

１０ ネットワーク管理施設（ＮＯＣ）
１１，３２ 中央管理装置
１２ 評価値算出手段
１３ 電波放射強度算出手段
１４ 電波放射強度送信手段
１５ 基地局評価情報記憶手段
１６ 予想発電量算出手段
２０ 基地局
２１，４１，５１ 基地局装置
２２ 蓄電手段
２３ 電波放射手段
２４，５２ 制御手段
２５ 基地局情報記憶手段
２６ 発電手段
３０ 携帯電話機
３１，３１Ａ〜３１Ｄ 端末
３３ 制御手段
３４ 記憶手段
４０ 気象情報データベース
９９ 通信ネットワーク網

Claims (12)

1. 端末と接続して無線通信を行う基地局装置と、
   前記基地局装置を管理する管理装置とを備え、
   前記基地局装置は、
   電気エネルギーを蓄える蓄電手段と、
   端末との無線接続に利用される電波を放射する電波放射手段と、
   前記蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーの残量を示す情報である蓄電残量を前記管理装置に送信する送信手段とを含み、
   前記管理装置は、
   前記蓄電残量に基づいて、前記基地局装置の機能を継続可能な程度を示す値である評価値を算出する評価値算出手段と、
   前記評価値に基づいて、前記基地局装置によって放射される電波の強度を算出する電波放射強度算出手段と、
   前記電波放射強度算出手段が算出した電波の強度を前記基地局装置に送信する電波放射強度送信手段とを含み、
   前記管理装置の電波放射強度算出手段は、算出された各基地局装置の評価値のうち、より大きい評価値が算出された基地局装置によって放射される電波の強度をより大きく算出し、
   前記基地局装置の電波放射手段は、前記電波放射強度送信手段から受信した強度で電波を放射する
   ことを特徴とする通信システム。
2. 基地局装置は、電気エネルギーを発生させる発電手段を含み、
   管理装置は、
   各基地局装置における発電手段の性能と、当該発電手段が電気エネルギーを発生させるために用いる資源の供給予想に基づいて、前記発電手段の予想発電量を算出する予想発電量算出手段を含み、
   管理装置の評価値算出手段は、蓄電残量および前記予想発電量に基づいて、基地局装置の評価値を算出する
   請求項１記載の通信システム。
3. 基地局装置の発電手段は、太陽光発電により電気エネルギーを発生させ、
   管理装置の予想発電量算出手段は、前記発電手段の性能と、基地局装置が設置される地域の気象予報または予想日照時間に基づいて、前記発電手段の予想発電量を算出する
   請求項２記載の通信システム。
4. 電波放射強度算出手段は、現在放射される電波の強度と、当該電波の強度に対する消費電力を導出可能な情報である消費電力情報とに基づいて消費電力を算出し、
   評価値算出手段は、少なくとも蓄電残量と前記消費電力とに基づいて、基地局装置の評価値を算出する
   請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の通信システム。
5. 基地局装置と通信を行う端末を備え、
   管理装置の電波放射強度送信手段は、評価値算出手段によって算出された評価値を基地局装置に送信し、
   基地局装置の送信手段は、前記端末に評価値を送信し、
   前記端末は、最も評価値が高い基地局装置に自身の端末を接続させる
   請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の通信システム。
6. 管理装置の電波放射強度算出手段は、基地局装置全体でカバーする通信範囲を維持するように、各基地局装置の評価値に応じて電波放射強度を算出する
   請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の通信システム。
7. 電気エネルギーを蓄える蓄電手段を含み、指定された強度に基づいて電波を放射する基地局装置から、前記蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーの残量を示す情報である蓄電残量を受信して、当該蓄電残量に基づき、前記基地局装置の機能を継続可能な程度を示す値である評価値を算出する評価値算出手段と、
   前記評価値に基づいて、前記基地局装置によって放射される電波の強度を算出する電波放射強度算出手段と、
   前記電波放射強度算出手段が算出した電波の強度を前記基地局装置に送信する電波放射強度送信手段とを備えた
   ことを特徴とする管理装置。
8. 各基地局装置で電気エネルギーを発生させる発電手段の性能と、当該発電手段が電気エネルギーを発生させるために用いる資源の供給予想に基づいて、前記発電手段の予想発電量を算出する予想発電量算出手段を備え、
   評価値算出手段は、蓄電残量および前記予想発電量に基づいて、基地局装置の評価値を算出する
   請求項７記載の管理装置。
9. 端末と接続して無線通信を行う基地局装置が、電気エネルギーを蓄える蓄電手段に蓄えられた当該電気エネルギーの残量を示す情報である蓄電残量を、前記基地局装置を管理する管理装置に送信し、
   前記管理装置が、前記蓄電残量に基づいて、前記基地局装置の機能を継続可能な程度を示す値である評価値を算出し、
   前記管理装置が、算出された各基地局装置の評価値のうち、より大きい評価値が算出された基地局装置によって放射される電波の強度をより大きく算出し、
   前記管理装置が、算出された電波の強度を前記基地局装置に送信し、
   前記基地局装置が、端末との無線接続に利用される電波を前記強度で放射する
   ことを特徴とする電波制御方法。
10. 管理装置が、各基地局装置で電気エネルギーを発生させる発電手段の性能と、当該発電手段が電気エネルギーを発生させるために用いる資源の供給予想に基づいて、前記発電手段の予想発電量を算出し、
    管理装置が、蓄電残量および前記予想発電量に基づいて、基地局装置の評価値を算出する
    請求項９記載の電波制御方法。
11. 端末と接続して無線通信を行う基地局装置を管理するコンピュータに適用される電波制御用プログラムであって、
    前記コンピュータに、
    電気エネルギーを蓄える蓄電手段を含み、指定された強度に基づいて電波を放射する基地局装置から、前記蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーの残量を示す情報である蓄電残量を受信して、当該蓄電残量に基づき、前記基地局装置の機能を継続可能な程度を示す値である評価値を算出する評価値算出処理、
    前記評価値に基づいて、前記基地局装置によって放射される電波の強度を算出する電波放射強度算出処理、および、
    前記電波放射強度算出処理で算出された電波の強度を前記基地局装置に送信する電波放射強度送信処理
    を実行させるための電波制御用プログラム。
12. コンピュータに、
    各基地局装置で電気エネルギーを発生させる発電手段の性能と、当該発電手段が電気エネルギーを発生させるために用いる資源の供給予想に基づいて、前記発電手段の予想発電量を算出する予想発電量算出処理を実行させ、
    評価値算出処理で、蓄電残量および前記予想発電量に基づいて、基地局装置の評価値を算出させる
    請求項１１記載の電波制御用プログラム。

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