JP2020061613A - 通信装置、通信方法及び通信プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、一実施形態に係る通信装置を説明するための図である。図2は、一実施形態に係る通信装置を説明するためのブロック図である。
通信装置1のうち少なくとも通信部11は、一定期間、調査エリアの上空を飛行する航空機100(図1参照)に配される。「一定期間」とは、例えば、数週間、数か月又は1年等の期間である。航空機100は、例えば、高度約20kmの高高度を飛行しており、少なくとも通信部11を搭載したHAPS(High Altitude Platform System)を構成する。航空機100は、一例として、ソーラープレーン又はソーラー飛行船等であり、通常の飛行機又は飛行船と比べて長期にわたる飛行が可能になる。航空機100が例えば成層圏を飛行する場合、成層圏は気流が安定しているため、航空機100は、長期の滞空が可能になる。なお、航空機100が飛行する高度は、約20kmに限定されることはなく、20kmよりも高くてもよく低くてもよい。ここで、後述する無線端末51が、後述するMDT機能が発揮される従来の地上セルラ方式の携帯端末の場合、基地局と通信可能な技術使用(後述する3GPP)上の距離、例えば、LTEであれば約100kmとなる。この場合には、航空機の高度は、約100km以下になる。なお、将来の技術革新により地上セルラ方式の無線端末51であっても、無線端末51の通信距離が約100km以上でも可能となった場合には、航空機100の高度は無線端末51の通信距離に応じて高くすることが可能となるため、航空機100に代えて、地球の大気圏外の軌道上を周回する人工衛星で行ってもよい。ただし、人工衛星(静止衛星を除く)の場合は地球上を周回移動するため航空機100のような所定のエリアに常時滞空はできない点で異なる。通信部11の通信エリアは、例えば、半径約100kmである。調査エリアは、通信部11の通信エリアよりも広く設定されるのが好ましい。航空機100は、調査エリアの上空を飛行して、調査エリア内の無線端末51の数及び無線端末51の位置を調べるために、例えば、所定の経路を周回飛行する。周回飛行はできないが、当該エリアを前記測定する方法として、人口衛星(静止衛星は除く)であってもよい。なお、航空機100は、上記の例示(ソーラープレー又はソーラー飛行船)の他に、空中を飛行する機能を有するものであればよく、例えば、飛行機、飛行船、気球、ヘリコプタ及びドローン等である。また、航空機100には、通信装置1を構成する端末数取得部12、端末位置取得部13、分布取得部14、判定部15及び決定部16のうちいずれか1又は複数の構成が搭載されてもよい。一方、端末数取得部12、端末位置取得部13、分布取得部14、判定部15及び決定部16は、航空機100ではなく、地上に配されてもよい。なお、航空機100には、通信部11が必ず配される。また、航空機100には、各種のセンサ又は各種のカメラを搭載することが可能である。センサの一例としては、これらに限られないが、レーザ測距やドップラーレーダなどによるリモートセンシングを行うことが可能なセンサがある。カメラの一例としては、これらに限られないが、可視光カメラ、赤外線カメラ、地形カメラ(立体視カメラ)がある。これらのセンサやカメラの測定結果と、後述する無線端末51の分布等動向の調査結果とに基づいて、通信装置1は、より高度な基地局の設置計画を作成することが可能になる。
(1)基地局が設置されていない地域に新たに基地局を設置する場合、通信部11を搭載した航空機100を上空に長期滞留させて、無線端末51から無線端末51の位置高度情報を含む通信に関する情報を3次元的に取得する。ここで3次元的に取得するとは、一般的に地上50m以上には地上セルラ方式による通信セルは構築しないところ、地上高50mを超える高度を飛行する無線端末51の通信機能を搭載するドローン、ヘリコプタ、飛行機も検知して、この検知した情報も参考に、基地局設計において、地上基地局だけではなく、HPASによる地上セルラ方式による3次元セル(地上から一例として高度約1000mまで地上セルラ方式で通信可能な平面だけでなく鉛直方向にも通信カバレッジのあるセル)の構築も検討するためである。これにより、従来、地上基地局ではカバーできていなかった地上高約50m以上の上空であっても、通信部11を搭載した航空機100を携帯通信サービス提供のための携帯基地局として常時滞空させることにより、航空用無線を使わずとも地上セルラ方式による無線通信が可能となる。ドローン、ヘリコプタ、飛行機とのIoTを含むデータ通信のみならず、有人飛行であれば、乗員との通話が地上と同等に可能となりえる。また、ドローンであれば、複数のドローンの航空管制や飛行制御にも利用可能となる。
なお、無線端末51は、リアルタイムで自身の位置情報を通信部11に送信することも可能である。この場合、通信部11は、リアルタイムで、無線端末51で測定された端末の位置情報を無線端末51から取得することが可能である。通信部11は、航空機100に配されるため、無線端末51の通信範囲が圏外になることはなく、リアルタイムで無線端末51の位置情報を取得することが可能になる。
通信部11は、例えば、地上に配される基地局の機能の一部又は全部を備える構成であればよい。
なお、従来、無線端末の位置情報、各無線端末及び全ての無線端末の総トラフィック量、無線端末の数(ユーザ数)、無線端末の種別(携帯端末かIoT(Internet of Things)は、時間帯及び季節により大きく変動するため、把握できていなかった。一方、本実施形態の通信部11は、長期にわたり通信に関する情報を取得することが可能であるため、経済的で効率的な基地局の建設プランやHAPSによる通信エリアの採用等の計画を策定することが可能になる。特に、基地局の建設プランでは、どの場所に基地局を建設するのか、どのくらいのカバレッジにするのか、複数の基地局を建設する場合の順番、通信の周波数帯域幅(処理可能なトラフィック量)の決定等、種々の内容を決定することができる。
なお、分布取得部14では一定期間の無線端末51の分布を取得することが可能である。このため、判定部15は、より適切な判定を行うことも可能である。
また、判定部15は、前述したカメラ(図示せず)で生成された、地上を撮影した画像を含む地理情報と、端末位置取得部13で取得された無線端末の位置とを重ね合わせることに基づいて、通信基地局の設置エリアを判定してもよい。これにより、通信基地局を設置する場所の具体的な検討を行うことが可能である。
図3は、一実施形態に係る通信方法について説明するためのフローチャートである。
ステップST6の後、処理は終了する。
通信装置1は、無線端末51と通信部11との間で通信される通信に関する情報に基づいて無線端末51の数を取得する端末数取得部12と、無線端末51と通信部11との間で通信される通信に関する情報に基づいて無線端末51の位置を取得する端末位置取得部13と、端末数取得部12によって取得された無線端末51の数と、端末位置取得部13によって取得された無線端末51の位置とに基づいて、通信エリア内に存在する無線端末51の分布を取得する分布取得部14と、を備える。
通信装置1の通信部11は、3GPPのMDTに基づいて、無線端末51から通信に関する情報を取得する。このため、通信装置1は、地上に通信基地局が設置されていない地域でも、無線端末51の分布を調査することができる。また、通信装置1は、無線端末51の分布を調査することにより、地上に通信基地局を設置するか、HAPSを利用して上空に基地局機能を配するかの、投資効果の推定を正確に行うことができる。
通信部11は、3GPP標準規格に搭載されるMDTに基づいて、通信品質情報及び位置情報を無線端末51から取得する。これにより、通信装置1では、新たな規格を制定したり、通信に関する情報を取得するためのアプリケーションを無線端末51及び通信部11にインストールしたりする必要がない。すなわち、通信装置1は、既存の通信規格を利用して、無線端末51の分布を調査することができる。
これにより、通信装置1は、地上に通信基地局を設置するか、HAPSを利用して上空に基地局機能を配するかの判定に基づいて、通信事業会社に投資効果を予測させることができる。
すなわち、通信装置1は、通信部11を航空機100に搭載したHAPS技術を利用する。これにより、通信装置1は、地上に通信基地局が設置されていない地域でも無線端末51の分布調査を行うことができる。通信装置1は、航空機100が同一の飛行経路を周回することにより、調査エリアの無線端末51の分布を正確に取得することができる。また、航空機100の飛行経路を移動させることにより、より広範囲の無線端末51の分布を取得することができる。
また、「一定期間」とは、例えば、数週間、数か月又は1年等である。これにより、通信装置1は、単一の航空機により長期間の滞空が可能になるため、計測エリアの長期にわたる無線端末51の分布の経時的変化を取得することができる。すなわち、通信装置1は、無線端末51の分布の昼夜、季節変動を切れ目なく把握することができる。
通信装置1は、分布取得部14によってリアルタイムで取得された無線端末51の分布に基づいて航空機100を飛行させるので、より正確な無線端末51の分布を再取得することができる。
通信装置1は、既に通信基地局が設置されている地域を調査エリアに含める必要がない。このため、通信装置1は、不要な調査を行うことを防ぐことができる。
これにより、通信方法は、通信基地局が設置されていない地域でも、無線端末51の分布を調査することができる。また、通信方法は、無線端末51の分布を調査することにより、地上に通信基地局を設置するか、HAPSを利用して上空に基地局機能を配するかの、投資効果の推定を正確に行うことができる。
これにより、通信プログラムは、通信基地局が設置されていない地域でも、無線端末51の分布を調査することができる。また、通信プログラムは、無線端末51の分布を調査することにより、地上に通信基地局を設置するか、HAPSを利用して上空に基地局機能を設置するかの、投資効果の推定を正確に行うことができる。
11 通信部
12 端末数取得部
13 端末位置取得部
14 分布取得部
15 判定部
16 決定部
51 無線端末
100 航空機
Claims (10)
- 通信エリア内の複数の無線端末と通信を行う通信部と、
無線端末と前記通信部との間で通信される通信に関する情報に基づいて、所定期間の前記通信部と通信を行う無線端末の数を取得する端末数取得部と、
無線端末と前記通信部との間で通信される前記通信に関する情報に基づいて、所定期間の前記通信部と通信を行う無線端末の位置を取得する端末位置取得部と、
前記端末数取得部によって取得された無線端末の数と、前記端末位置取得部によって取得された無線端末の位置とに基づいて、無線端末の分布を取得する分布取得部と、
を備える通信装置。 - 前記通信部は、無線端末と通信する場合、前記通信に関する情報として、通信品質情報及び無線端末の位置情報を取得する
請求項1に記載の通信装置。 - 前記分布取得部によって取得された無線端末の分布に基づき、所定のエリア内の無線端末が所定数を超える場合、地上に通信基地局を設置すると判定し、所定のエリア内の無線端末が所定数を超えない場合、基地局機能を搭載した航空機を所定のエリアの上空に滞空させると判定する判定部をさらに備える
請求項1又は2に記載の通信装置。 - 前記分布取得部及び前記判定部は、地上に配されるコンピュータ又はサーバに配される
請求項3に記載の通信装置。 - 前記通信部は、一定期間、通信エリアよりも広い調査エリアの上空を飛行する航空機に配される
請求項1から4のいずれか1に記載の通信装置。 - 前記分布取得部によって取得された無線端末の分布に基づいて、航空機の飛行経路を決定する決定部をさらに備える、
請求項5に記載の通信装置。 - 前記決定部は、前記通信部で取得された通信に関する情報と、地上に配された基地局で所得された通信に関する情報に基づいて、調査エリアを決定する
請求項6に記載の通信装置。 - 地上を撮影した画像を含む地理情報を生成するカメラ部を備え、
前記判定部は、前記カメラ部で生成された地理情報と、前記端末位置取得部で取得された無線端末の位置とを重ね合わせることに基づいて、判定を行う
請求項3に記載の通信装置。 - コンピュータが、
通信エリア内の複数の無線端末と通信部で通信を行う通信ステップと、
無線端末と前記通信部との間で通信される通信に関する情報に基づいて、前記通信部と通信を行う無線端末の数を取得する端末数取得ステップと、
無線端末と前記通信部との間で通信される前記通信に関する情報に基づいて、前記通信部と通信を行う無線端末の位置を取得する端末位置取得ステップと、
前記端末数取得ステップによって取得された無線端末の数と、前記端末位置取得ステップによって取得された無線端末の位置とに基づいて、通信エリア内に存在する無線端末の分布を取得する分布取得ステップと、
を実行する通信方法。 - コンピュータに、
通信エリア内の複数の無線端末と通信部で通信を行う通信機能と、
無線端末と前記通信部との間で通信される通信に関する情報に基づいて、前記通信部と通信を行う無線端末の数を取得する端末数取得機能と、
無線端末と前記通信部との間で通信される前記通信に関する情報に基づいて、前記通信部と通信を行う無線端末の位置を取得する端末位置取得機能と、
前記端末数取得機能によって取得された無線端末の数と、前記端末位置取得機能によって取得された無線端末の位置とに基づいて、通信エリア内に存在する無線端末の分布を取得する分布取得機能と、
を実現させる通信プログラム。
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