JP2017069780A - 基地局設計装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】自販機基地局をスモールセル基地局として、マクロ基地局の弱電界地域に設置する際の、自販機基地局の最適な置局設計を行う設計装置の提供が望まれていた。
【解決手段】マクロ基地局管理装置２０は、複数のマクロ基地局１０のそれぞれがカバーするマクロ無線通信エリアのマクロエリアデータを予め格納しておく。自販機基地局管理装置４０は、自販機基地局３０を新設するときの候補局に係るデータを管理する。基地局設計装置１００は、マクロ基地局管理装置２０からマクロ基地局１０に係るエリアデータと、自販機基地局管理装置４０から自販機基地局３０に係るデータをそれぞれ取得して、マクロ基地局１０と自販機基地局３０との干渉計算を行って、自販機基地局３０の設置可否を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基地局の置局設計を行う基地局設計装置とそのプログラムに関する。

マクロ基地局によりカバーされる通信エリアの電波状況をシミュレートする電波伝搬シミュレータが知られていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２２３７３２号公報

特許文献１に記載の電波伝搬シミュレータは、複数のマクロ基地局によってカバーされる無線通信エリアを表示させる表示データを生成して、無線通信エリアの弱電界地域を地図上に表示させることができる。このような無線通信エリアの弱電界対策として、自動販売機（以下、自販機という）に基地局機能を搭載した自販機基地局をスモールセル基地局として、マクロ基地局の弱電界地域に設置することが検討されており、自販機基地局の最適な置局設計を行う設計装置の提供が望まれていた。

本発明の実施形態によれば、複数のマクロ基地局のそれぞれがカバーするマクロ通信エリアのエリアデータを格納するマクロエリアデータ格納手段と、複数の自販機基地局のそれぞれがカバーする自販機通信エリアのエリアデータを格納する自販機エリアデータ格納手段と格納されたマクロエリアデータを取得する手段と、格納された自販機エリアデータを取得する手段と、複数のマクロ基地局によってカバーされるマクロ通信エリアのうち、弱電界地域に設置される自販機基地局の設置可否を、干渉計算によって決定するシミュレーション実行手段と、シミュレーション実行手段によって設置可能と決定された自販機基地局の設置場所と、その自販機通信エリアを地図上に表示する基地局設計装置が提供される。この構成により、マクロ通信エリアの弱電界地域に自販機基地局の設置可否をシミュレートして、自販機基地局の最適な置局設計を行うことができる。

上記基地局設計装置は、複数のマクロ基地局の稼働状態データを格納するマクロ基地局稼働状態データ格納手段と、複数の自販機基地局の稼働状態データを格納する自販機基地局稼働状態データ格納手段と、格納されたマクロ基地局の稼働状態データを取得する手段と、格納された自販機基地局の稼働状態データを取得する手段と、をさらに備え、シミュレーション実行手段は、マクロ基地局によってカバーされるマクロ通信エリアのうち、前記マクロ基地局の稼働停止地域における自販機基地局の稼働可否を干渉計算によって決定し、表示手段は、シミュレーション実行手段によって稼動可能と決定された自販機基地局の設置場所と、その自販機通信エリアを地図上に表示する。この構成により、災害等によってマクロ基地局が稼働停止した地域に既存の自販機基地局の稼働可否をシミュレートして、適切な自販機通信エリアを構築することができる。

上記基地局設計装置は、シミュレーション実行手段は、複数の自販機基地局を所定の距離間隔で設置したときの干渉計算を行ってもよい。この構成により、自販機基地局によってカバーされる無線通信エリアが過度に重複もせず空白地域も発生しないようにすることができる。

本発明の実施形態によれば、コンピュータを、上記基地局設計装置として機能させるためのプログラムが提供される。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

第１の実施形態の基地局設計装置の使用イメージを概略的に示す。 第１の実施形態の基地局設計装置の機能構成を概略的に示す。 第１の実施形態の基地局設計装置による自販機基地局の候補イメージを概略的に示す。 第１の実施形態の基地局設計装置による自販機基地局の選択イメージを概略的に示す。 第１の実施形態の基地局設計装置による干渉計算の処理フローを概略的に示す。 第２の実施形態の基地局設計装置の使用イメージを概略的に示す。 第２の実施形態の基地局設計装置の機能構成を概略的に示す。 第２の実施形態の基地局設計装置による干渉計算の処理フローを概略的に示す。

以下、本発明の実施の形態を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

まず、本発明の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、マクロ無線通信エリアの弱電界地域に自販機基地局の設置可否をシミュレートする例である。

図１を用いて、本発明の第１の実施形態における基地局設計装置１００の使用イメージを説明する。図１において、基地局設計装置１００は、マクロ基地局管理装置２０から複数のマクロ基地局１０に係るエリアデータと、自販機基地局管理装置４０から複数の自販機基地局３０に係るデータをそれぞれ取得して、マクロ基地局１０と自販機基地局３０との干渉計算を行って、自販機基地局３０の設置可否を決定する。

マクロ基地局管理装置２０は、複数のマクロ基地局１０のそれぞれがカバーするマクロ無線通信エリアのマクロエリアデータを予め格納している。マクロエリアデータは、対応するマクロ無線通信エリアの範囲を示すデータで、例えば、マクロ基地局１０の設置場所を中心とした半径を含む。また、マクロエリアデータは、マクロ基地局１０からの各方角に対する通信可能距離を含んでもよい。また、マクロエリアデータは、マクロ基地局１０の設置場所を基準とした電界強度を示す画像を含んでもよい。このマクロエリアデータは、基地局設計装置１００が、予め電波伝搬シミュレートを実行することによってマクロエリアデータを作成して、マクロ基地局管理装置２０に格納してもよい。また、電波伝搬シミュレータを備える他の装置が、電波伝搬シミュレートを実行することによって生成したマクロエリアデータを、当該他の装置から受信して格納してもよい。

自販機基地局管理装置４０は、新しく自販機基地局３０を設置するときの候補局に係る自販機エリアデータを予め格納している。自販機エリアデータは、対応する自販機無線通信エリアの範囲を示すデータで、例えば、自販機基地局３０の設置場所と、その設置場所を中心とした半径を含む。また、自販機エリアデータは、自販機基地局３０からの各方角に対する通信可能距離を含んでもよい。また、自販機エリアデータは、自販機基地局３０の設置場所を基準とした電界強度を示す画像を含んでもよい。この自販機エリアデータは、基地局設計装置１００が、予め電波伝搬シミュレートを実行することによって自販機エリアデータを作成して、自販機基地局管理装置４０に格納してもよい。また、電波伝搬シミュレータを備える他の装置が、電波伝搬シミュレートを実行することによって生成した自販機エリアデータを、当該他の装置から受信して格納してもよい。

図２を用いて、本発明の第１の実施形態における基地局設計装置１００の構成について説明する。図２において、基地局設計装置１００は、マクロ基地局エリアデータ取得部１０１、自販機基地局エリアデータ取得部１０２、シミュレーション実行部１０３、地図データ部１０４、表示部１０５を備える。

マクロ基地局エリアデータ取得部１０１は、マクロ基地局管理装置２０から複数のマクロ基地局１０のそれぞれがカバーするマクロ無線通信エリアのそれぞれを示す複数のマクロエリアデータを取得する。マクロエリアデータは、マクロ基地局１０の送信電力、アンテナの種類及び角度等を含む。マクロ基地局１０が設置されている場所の地形データや、トラヒックデータを含んでもよい。

自販機基地局エリアデータ取得部１０２は、自販機基地局管理装置４０から複数の新設候補となる自販機基地局３０のそれぞれの自販機エリアデータを取得する。自販機エリアデータは、自販機基地局３０の送信電力、アンテナの種類及び角度等を含む。

シミュレーション実行部１０３は、電波伝搬シミュレートを実行することによって、複数のマクロ基地局１０のそれぞれがカバーするマクロ無線通信エリア内の弱電界地域に自販機基地局３０を新設する際に、その候補局について設置可否を決定する。この電波伝搬シミュレーションは、マクロ基地局１０と候補局となる自販機基地局３０との間の干渉計算を実行する。また、候補局の中から設置可能と決定された自販機基地局３０と他の候補局となる自販機基地局３０との間の干渉計算を行う。

地図データ部１０４は、全国を対象とした各地方単位、各市区町村単位、或いは市街地の丁目単位の地図データを電子データで格納している。これらの地図データは、シミュレーション実行部１０３によって読み出され、表示部１０５に転送される。

表示部１０５は、基地局設計装置１００は、無線通信エリアの電界強度のレベルを色別表示することによって、弱電界地域を地図上にマッピングして表示させてよい。また、表示部１０５は、シミュレーション実行部１０３によって地図データ部１０４から読みだされた地図データを表示する。また、シミュレーション実行部１０３によって実行された電波伝搬ミュレーションの結果を表示する。例えば、設置可能と決定された自販機基地局の設置場所とその自販機基地局によって形成される自販機通信エリアを地図上に表示する。表示部１０５は、カラーディスプレイ装置を用いて、マクロエリアや自販機エリアの電界強度や干渉電力の強さ等を異なる色で識別可能に表示してよい。

図３及び図４を用いて、複数のマクロ基地局１０のそれぞれがカバーする通信エリア内に自販機基地局３０を新設するときの電波伝搬シミュレートについて説明する。図３は、電波伝搬シミュレーション実行前に表示部１０５に表示される自販機基地局３０の候補局を示す。図４は、電波伝搬シミュレーション実行後に表示部１０５に表示される自販機基地局３０の選択局を示す。ここでは、シミュレーション実行部１０３が、マクロ基地局１０と自販機基地局３０との間の干渉計算や、自販機基地局３０同士の干渉計算を行う電波伝搬シミュレーションを実行して、自販機基地局３０の候補局１７局のうち、実際に設置が可能な自販機基地局３０を１２局に決定した例を示す。

図５を用いて、マクロ基地局１０と自販機基地局３０との間の干渉計算と自販機基地局３０同士の干渉計算を行う電波伝搬シミュレートについて説明する。まず、メッシュ化した地図上にマクロ基地局１０のエリアを展開する。マクロ基地局１０の設置場所とそのエリア内の弱電界地域が地図上に表示される（Ｓ５０１）。マクロエリアにおける弱電界の代表地点に自販機基地局３０の候補局を一局配置セットする（Ｓ５０２）。弱電界の代表地点として、見通しのよい直線道路の交差点を設定してもよい。次に、配置セットした自販機基地局３０について、マクロ基地局１０との間の干渉計算を実行する（Ｓ５０３）。干渉電力Edが所定値Er以上となり干渉の影響が出るか否かを判定する（Ｓ５０４）。干渉電力Edが所定値Er以下で干渉の影響が出ないと判定された場合には、その自販機基地局３０を設置してもよいと判断する（Ｓ５０５）。

そのあと引き続いて、次の自販機基地局３０の候補局の設置をシミュレートする場合（Ｓ５０６）は、自販機基地局３０の次の一局を配置セットして（Ｓ５０７）、ステップＳ５０２〜Ｓ５０４の干渉計算を行う。次の一局を配置セットして干渉計算を行うときは、マクロ基地局２０との干渉計算と、先に設置可能と決定した自販機基地局３０との間の干渉計算も行う。ここで、ミュレートの候補局とする自販機基地局３０を所定の間隔で設置したときの干渉計算を行うようにしてもよい。例えば、設置可能と決定した一つの自販機基地局３０から５００ｍ離れた場所に、次の候補局を設置した場合に干渉計算を行う。この５００ｍは複数の自販機基地局３０によってカバーされる自販機通信エリアが過度に重複もせず空白地域も発生しない距離の一例である。

表示部１０５に、設置可能と決定した自販基地局３０によって形成される自販機通信エリアの電界強度を表示部１０５に表示することで、管理者はさらに自販機基地局３０の設置可否のシミュレーションを実行するか否かを判断することができる。次の候補局を選択しない場合（Ｓ５０６）は、シミュレーションの実行を終了する（Ｓ５０８）。このような手順によって、マクロ通信エリアの弱電界地域に新しく設置可能な自販機基地局３０として、１７局の候補局から１２局を選択することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、災害時にマクロ基地局１０が稼働停止した地域に既存の自販機基地局の稼働可否をシミュレートする例である。

図６を用いて、本発明の第２の実施形態の基地局設計装置２００の使用イメージを説明する。図６において、基地局設計装置２００は、マクロ基地局管理装置２０からマクロ基地局１０に係る稼働状態データと、自販機基地局管理装置４０から既設の自販機基地局５０に係る稼働状態データをそれぞれ取得して、マクロ基地局１０が稼働停止した地域に設置されている既存の自販機基地局５０を稼働させて場合の自販機基地局５０同士の干渉計算を行って、自販機基地局５０の稼働可否を決定する。

マクロ基地局管理装置２０は、第１の実施形態に示したマクロエリアデータに加えて、複数のマクロ基地局１０のそれぞれの稼働状態データを各マクロ基地局１０から取得し格納している。マクロ基地局１０の稼働状態は、例えば、マクロ基地局１０が生状態であるか、死状態であるかを示す生死状態を含む。生状態とは、マクロ基地局１０が無線通信サービスを提供できる状態であってよく、死状態とは、マクロ基地局１０が無線通信サービスを提供できない状態であってよい。マクロ基地局１０は、例えば、災害等の発生によって、マクロ基地局１０への電力供給が停止されたり、マクロ基地局１０が故障したりすることによって死状態となり稼働停止状態となる。

自販機基地局管理装置４０は、第１の実施形態に示した自販機エリアデータに加えて、既に設置されている自販機基地局５０のそれぞれの稼働状態データを各自販機基地局３０から取得し格納している。自販機基地局５０の稼働状態は、例えば、自販機基地局５０が生状態であるか、死状態であるかを示す生死状態を含む。生状態とは、自販機基地局５０が無線通信サービスを提供できる状態であってよく、稼働中であっても休止中であってもよい。休止中とは、自販機基地局機能を備えていて使用可能であるが不稼働状態にある基地局である。また、死状態とは、自販機基地局５０が無線通信サービスを提供できない状態であってよい。自販機基地局５０は、例えば、災害等の発生によって、自販機基地局５０への電力供給が停止されたり、自販機基地局５０が故障したりすることによって死状態となり稼働停止状態となる。

図７を用いて、本発明の第２の実施形態における基地局設計装置２００の構成について説明する。図７において、基地局設計装置２００は、マクロ基地局稼働状態データ取得部２０１、自販機基地局稼働状態データ取得部２０２、シミュレーション実行部２０３、地図データ部２０４、表示部２０５を備える。

マクロ基地局稼働状態データ取得部２０１は、マクロ基地局管理装置２０から複数のマクロ基地局１０の稼働状態データを取得する。また、管理者によって入力されたマクロ基地局１０の稼働状態データを取得してもよい。

自販機基地局稼働状態データ取得部２０２は、自販機基地局管理装置４０から複数の既設の自販機基地局５０の稼働状態データを取得する。また、管理者によって入力された自販機基地局５０の稼働状態データを取得してもよい。

シミュレーション実行部２０３は、電波伝搬シミュレートを実行することによって、災害等によって稼働停止したマクロ基地局１０が本来カバーする通信エリア内における自販機基地局５０の稼働可否を決定する。この場合、自販機基地局５０は稼働状態にある基地局のほか、休止状態にある基地局が含まれる。このようなマクロ基地局１０が稼働停止した地域に既存の自販機基地局５０の稼働可否を決定する電波伝搬シミュレーションは、稼働候補となる複数の自販機基地局５０同士の間の干渉計算を実行して自販機基地局５０の稼働可否を決定する。

図８を用いて、隣接マクロ基地局１０と稼働候補となる自販機基地局５０との間の干渉計算及び稼働候補となる自販機基地局５０と隣接自販機基地局５０との間の干渉計算を行う電波伝搬シミュレートについて説明する。まず、メッシュ化した地図上にマクロ基地局１０の稼働状態を展開する。災害によって稼働停止状態になったマクロ基地局１０の設置場所と本来のサービビスエリアが地図上に表示される（Ｓ８０１）。稼働停止したマクロ基地局１０の本来のサービスエリアの代表地点近くに設置されている自販機基地局５０の稼働候補局を一局配置セットする（Ｓ８０２）。代表地点として、見通しのよい直線道路の交差点などを設定してもよい。既に稼働状態にある自販機基地局５０が存在すれば、その中から一局を配置セットしてよい。次に、そのセットした自販機基地局５０から所定の距離間隔に近い場所に設置されている自販機基地局５０をセットして隣接自販機基地局５０との間の干渉計算を実行する（Ｓ８０３）。干渉電力Edが所定値Er以上となり干渉の影響が出るか否かを判定する（Ｓ８０４）。干渉電力Edが所定値Er以下で干渉の影響が出ないと判定された場合には、その稼働候補の自販機基地局５０を稼働してもよいと判断する（Ｓ８０５）。

そのあと引き続いて、次の稼働候補の自販機基地局５０を配置セットする場合（Ｓ８０６）は、自販機基地局５０の次の一局をセットして（Ｓ８０７）、ステップＳ８０２〜Ｓ８０４と同様の手順で干渉計算を行う。ここで、自販機基地局５０について干渉計算を行うときは、働稼停止したマクロ基地局１０に隣接するマクロ基地局２０との間の干渉計算をさらに行ってもよい。また、次の候補局は所定の間隔に近い場所に設置されている自販機基地局５０があれば、それを優先的にセットして自販機基地局５０同士の干渉計算を行うようにしてもよい。例えば、選択した一つの自販機基地局５０から５００ｍ離れた場所近くに設置されている自販機基地局５０が存在していた場合に、その自販機基地局５０をセットして干渉計算を行う。この５００ｍは隣り合う二つの自販機基地局によってカバーされる無線通信エリアが過度に重複もせず空白地域も発生しない距離の一例である。また、働稼停止したマクロ基地局１０のマクロエリア内において既に稼働状態にある自販機基地局５０を優先的に稼働させるものとして、それらの自販機通信エリアでカバーされない場所に設置されている休止状態の自販機基地局５０を稼働させた場合の干渉計算を行って稼働可否を決定してもよい。

稼働可能と決定した自販基地局５０によって形成される自販機通信エリアの電界強度を表示部２０５に表示することで、管理者は自販機基地局５０の稼働可否のシミュレーションを継続するか否かを判断することができる。次の候補局を選択しない場合（Ｓ８０６）は、シミュレーションの実行を終了する（Ｓ８０８）。このような手順によって、災害時にマクロ基地局１０が稼働停止した地域に既存の自販機基地局５０の稼働可否を決定することができる。

地図データ部２０４は、全国を対象とした各地方単位、各市区町村単位、或いは市街地の丁目単位の地図データを電子データで格納している。これらの地図データは、シミュレーション実行部２０３によって読み出され、表示部２０５に転送される。

表示部２０５は、表示部１０５の表示機能に加え以下の表示機能を備える。シミュレーション実行部２０３によって地図データ部２０４から読みだされた地図データを表示する。また、シミュレーション実行部２０３によって実行された電波伝搬ミュレーションの結果を表示する。例えば、稼働可能と決定された自販機基地局５０の設置場所とその自販機基地局によって形成される自販機通信エリアを地図上に表示する。表示部２０５は、例えば、カラーディスプレイ装置を用いて、マクロエリアや自販機エリアの弱電界強度や、干渉電力の強さ異なる色で識別可能に表示してよい。

基地局設計装置２００は、例えば、地震等の災害が発生した場合に、災害発生後に取得した複数のマクロ基地局１０の稼働状態データと、既に設置されている自販機基地局５０の稼働状態データとに基づいて、自販機基地局５０のうち稼働可能な自販機基地局５０を決定して、地図上にマッピングして表示させる表示データを生成して表示部２０５に表示してよい。

また、自販機基地局５０のうち稼働可能な自販機基地局５０の設置場所情報を、利用者の通信端末に送信して、地震等の災害が発生した場合に、自販機基地局５０によって構築される自販機通信エリアを、利用者に報知ようにしてもよい。

以上の説明において、基地局設計装置１００、２００各部は、ハードウエアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよい。また、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせにより実現されてもよい。また、プログラムが実行されることにより、コンピュータが、基地局設計装置１００、２００として機能してもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体又はネットワークに接続された記憶装置から、基地局設計装置１００、２００の少なくとも一部を構成するコンピュータにインストールされてよい。

コンピュータにインストールされ、コンピュータを本実施形態に係る基地局設計装置１００、２００として機能させるプログラムは、ＣＰＵ等に働きかけて、コンピュータを、基地局設計装置１００、２００の各部としてそれぞれ機能させる。これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータに読込まれることにより、ソフトウエアと基地局設計装置１００、２００のハードウエア資源とが協働した具体的手段として機能する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、
および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ マクロ基地局
２０ マクロ基地局管理装置
３０ 自販機基地局（新設）
４０ 自販機基地局管理装置
５０ 自販機基地局（既設）
１００ 第１の実施形態の基地局設計装置
２００ 第２の実施形態の基地局設計装置

Claims (4)

1. 複数のマクロ基地局のそれぞれがカバーするマクロ通信エリアのエリアデータを格納するマクロエリアデータ格納手段と、
   複数の自販機基地局のそれぞれがカバーする自販機通信エリアのエリアデータを格納する自販機エリアデータ格納手段と
   前記格納されたマクロエリアデータを取得する手段と、
   前記格納された自販機エリアデータを取得する手段と
   前記複数のマクロ基地局によってカバーされるマクロ通信エリアのうち、弱電界地域に設置される自販機基地局の設置可否を、干渉計算によって決定するシミュレーション実行手段と、
   前記シミュレーション実行手段によって設置可能と決定された自販機基地局の設置場所と、その自販機通信エリアを地図上に表示する表示手段と、を備える基地局設計装置。
2. 前記複数のマクロ基地局の稼働状態データを格納するマクロ基地局稼働状態データ格納手段と、
   前記複数の自販機基地局の稼働状態データを格納する自販機基地局稼働状態データ格納手段と、
   前記格納されたマクロ基地局の稼働状態データを取得する手段と、
   前記格納された自販機基地局の稼働状態データを取得する手段と、をさらに備え、
   前記シミュレーション実行手段は、前記複数のマクロ基地局によってカバーされるマクロ通信エリアのうち、マクロ基地局の稼働停止地域における自販機基地局の稼働可否を干渉計算によって決定し、
   前記表示手段は、前記シミュレーション実行手段によって稼動可能と決定された自販機基地局の設置場所と、その自販機通信エリアを地図上に表示する、請求項１に記載の基地局設計装置。
3. 前記シミュレーション実行手段は、前記複数の自販機基地局を所定の距離間隔で設置したときの干渉計算を行う、請求項１又は２に記載の基地局設計装置。
4. コンピュータを、請求項１から３のいずれか一項に記載の基地局設計装置として機能させるためのプログラム。

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