JP2020174330A - ローカル基地局 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のローカル基地局は、電源部と、アンテナ部と、上記電源部からの給電により動作し上記アンテナ部を介して1又は複数の移動端末と情報通信を行う通信部と、環境情報を取得する環境センサ部と、上記通信部の動作を制御する制御部とを備え、上記電源部が、再生可能エネルギーより発電する発電機を有し、上記制御部が、上記通信部の消費電力が上記環境センサ部の情報に基づき算定される上記電源部の給電能力以下となるように上記通信部の動作を制御する。
【選択図】図2
Description
図1に示すモビリティハブは、複数のローカル基地局1と、このローカル基地局1と通信可能な車載器(移動端末)を有する1又は複数の交通手段Mと、このローカル基地局1とネットワークを介して接続されるコンピュータ群Sとを備える。このモビリティハブは、モビリティ アズ ア サービス(MaaS)の通信システムに用いられる。
当該ローカル基地局1は、図2に示すように、電源部2と、アンテナ部3と、通信部4と、環境センサ部5と、制御部6とを備える。
電源部2は、図3に示すように、発電機21と、二次電池22と、スーパーキャパシタ23と、スイッチ群24とを有する。電源部2は、通信部4、環境センサ部5及び制御部6に給電する。
発電機21は、再生可能エネルギーより発電する。再生可能エネルギーとは、絶えず資源が補充されて枯渇することのないエネルギーを指す。具体的には、太陽光、風力、波力、潮力、流水、潮汐、地熱などを挙げることができる。
二次電池22は、発電機21が発電した電力を蓄電することができる。二次電池22は、放電後に再び充電して反復使用できる化学電池である。電源部2が二次電池22を備えることで、発電機21が発電した余剰電力を蓄電し、発電機21からの電力が低下した際に蓄電した電力を利用可能となる。
スーパーキャパシタ23は、二次電池22に比べ高速に充電及び放電が可能な電池である。二次電池22は、インピーダンスが高いため、発電機21で発電した電力を全て蓄電することが困難である。また、後述する通信部4で例えばノーマリーオフ型の制御によりパワーアンプ42を電源が遮断されているオフ状態から動作状態に立ち上げる際、インピーダンスの高い二次電池22では立ち上がりが遅くなるところ、スーパーキャパシタ23から電源供給するように後述するスイッチ群24を制御することで速やかに立ち上げることができる。このように電源部2がスーパーキャパシタ23を備えることで、電源部2内での電力の蓄電や、通信部4等への電力の供給を速やかに調整することができる。
スイッチ群24は、複数のスイッチより構成され、電源部2の二次電池22及びスーパーキャパシタ23への充電制御と、通信部4、環境センサ部5及び制御部6への給電制御とに用いられる。スイッチ群24は、制御部6により制御される。
アンテナ部3は、当該ローカル基地局1と交通手段Mとの回線や、当該ローカル基地局1とコンピュータ群Sとの回線の接続起点である。当該ローカル基地局1は、交通手段Mやコンピュータ群Sと無線を介して情報の送受信が可能である。
通信部4は、電源部2からの給電により動作しアンテナ部3を介して情報通信を行う。通信部4の情報通信は、交通手段M及びコンピュータ群Sに対して行われる。通信部4は、図2に示すように、車両センサ41と、パワーアンプ42と、変復調部43と、符復号部44と、中継部45と、モード選択部46と、制御回路47とを主に備える。
車両センサ41は、交通手段M(車両)が当該ローカル基地局1の通信エリア内に進入したことを検知し、また当該ローカル基地局1の通信エリア外へ退出したことを検知するセンサである。
パワーアンプ42は、アンテナ部3の出力を制御する。
変復調部43は、変調前又は復調後の信号を扱うベースバンド部と、実際に空中を飛ぶ電磁波の周波数帯の信号を処理するRF部とを有する。ベースバンド部は、例えばデジタル信号処理用のLSIで構成され、RF部はアナログ信号処理を行うアナログICで構成することができる。また、ベースバンド部とRF部とのインターフェイスとなるA−D変換器やD−A変換器は、例えばデジタル信号処理用のLSIに内蔵できる。
符復号部44は、アンテナ部3を介して送信するデータの符号化及びアンテナ部3を介して受信するデータの復号化を行う。具体的には、符復号部44は、送信するデータに誤り訂正符号を付加し、受信したデータについては誤り訂正を行いつつ、復号する。
中継部45は、交通手段Mの個々の移動端末とコンピュータ群Sとの間の接続の選択や、他のローカル基地局のエリアにある移動端末とコンピュータ群Sとの接続のための中継器としての機能を果たす。
モード選択部46は、通信部4のプロトコルを選択する。モード選択部46は、双方向通信モード、送信モード及び受信モードを含むとよい。これらのモードは後述する制御部6により制御回路47を介して選択される。また、モード選択部46は、制御回路47を介して選択されたプロトコルに応じて変復調部43及び符復号部44を制御する。
制御回路47は、通信部4の各機能を制御する。つまり、制御回路47は、後述する制御部6から指示に従って、車両センサ41からの車両情報をもととした交通手段Mとの送受信の動作制御や、コンピュータ群Sとの情報の送受信の動作制御を行う。
通信部4は、ノーマリオフ型であるとよい。このように通信部4をノーマリオフ型とすることで、通信部4の消費電力を抑制できるので、当該ローカル基地局1の動作安定性をさらに向上できる。
環境センサ部5は、環境情報を取得する。発電機21が太陽光発電機である場合、具体的には、環境センサ部5は、照度計51、天気計52及び温度計53を有し、これらのセンサにより当該ローカル基地局1が配置された周囲の環境情報を取得する。
制御部6は、通信部4の動作を制御する。具体的には、制御部6は、通信部4の消費電力が環境センサ部5の情報に基づき算定される電源部2の給電能力以下となるように通信部4の動作を制御する。
以下、制御部6の具体的動作例について図6を用いて説明するが、制御部6による制御方法はこれに限定されるものではない。
まず、環境条件取得ステップ(STEP1)で、制御部6は、環境センサ部5からの測定情報を取得する。具体的には、環境センサ部5から照度計51により測定される照度、温度計52により測定される温度、天気計52により測定される天気の情報を得る。
次に、起電力算出ステップ(STEP2)で、制御部6は、環境センサ部5により測定された情報から発電機21の発電量を推定する。太陽光発電機の太陽電池パネルの面積S(cm2)、照度計51により測定される照度L(lux)、太陽光発電素子の発電係数K(mW/cm2/lux)、日照時間をH(hour)とすると、発電機21の発電量C=S×L×K×Hである。
次に、蓄電量取得ステップ(STEP3)で、電源部2が取得した蓄電量を、蓄電量受信ステップ(STEP4)で、制御部6が受信する。
次に、スイッチ制御ステップ(STEP5)で、制御部6は、蓄電量受信ステップ(STEP4)で受信した発電機21の発電量、二次電池22の蓄電量及びスーパーキャパシタ23の充電量の各量から電源部2のスイッチ構成を決定する。
スイッチ設定ステップ(STEP6)では、スイッチ制御ステップ(STEP5)で制御部6が決定したスイッチ構成の情報を受信し、電源部2が、その情報に従って、スイッチ群24を設定する。
次に、設定可能パラメータ取得ステップ(STEP7)で、通信部4が取得した設定可能パラメータを、設定可能パラメータ受信ステップ(STEP8)で、制御部6が受信する。
給電能力予測ステップ(STEP9)では、制御部6が、電源部2から給電可能な電力量を予測する。具体的には、制御部6は、この1日の発電量と、電源部2の二次電池22の蓄電量及びスーパーキャパシタ23の充電量との合計から、1日に使用可能な電力量を予測できる。
パラメータ算出ステップ(STEP10)では、制御部6が、通信部4の機能のパラメータを算出する。具体的には、制御部6は、給電能力予測ステップ(STEP9)で予測された電力量以下の消費電力で、通信部4の最大の性能を発揮するように通信部4の機能を選択する。なお、設定できる通信部4の機能のパラメータは、設定可能パラメータ受信ステップ(STEP8)で受信したパラメータに限定される。
Case1:伝送速度12Mbit/sで通信距離d=1kmで、4W
Case2:伝送速度12Mbit/sで通信距離d=0.8kmで、2W
Case3:伝送速度6Mbit/sで通信距離d=0.8kmで、1W
などと予想することができる。
パラメータ送信ステップ(STEP11)で、制御部6はパラメータ算出ステップ(STEP10)算出した通信部4の設定パラメータを通信部4へ送信する。そして、パラメータ設定ステップ(STEP12)で、通信部4は、制御部6から送信されてきた設定パラメータが設定される。これにより通信部4は、電源部2から供給可能な電力量を予測し、動作の制御がなされる。
当該ローカル基地局1は、再生可能エネルギーを電源とするので、系統電源からの電源供給がなくとも動作可能である。また、当該ローカル基地局1は、環境センサ部5により取得される環境情報から、電源部2から供給可能な電力量を予測し、通信部4の動作を制御する。このため、環境条件の変化により電源部2からの給電能力が低下した場合にあっても、当該ローカル基地局1が機能しなくなることを抑止できる。従って、当該ローカル基地局1は、系統電源の確保が困難な場所であっても、安定して動作できる。
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
2 電源部
21 発電機
22 二次電池
23 スーパーキャパシタ
24 スイッチ群
24a 第1スイッチ
24b 第2スイッチ
24c 第3スイッチ
24d 第4スイッチ
3 アンテナ部
4 通信部
41 車両センサ
42 パワーアンプ
43 変復調部
44 符復号部
45 中継部
46 モード選択部
47 制御回路
5 環境センサ部
51 照度計
52 天気計
53 温度計
6 制御部
61 マイクロコントローラ
62 データベース
M 交通手段
R 通信エリア
S コンピュータ群
Claims (9)
- 電源部と、
アンテナ部と、
上記電源部からの給電により動作し上記アンテナ部を介して1又は複数の移動端末と情報通信を行う通信部と、
環境情報を取得する環境センサ部と、
上記通信部の動作を制御する制御部と
を備え、
上記電源部が、再生可能エネルギーより発電する発電機を有し、
上記制御部が、上記通信部の消費電力が上記環境センサ部の情報に基づき算定される上記電源部の給電能力以下となるように上記通信部の動作を制御するローカル基地局。 - 上記環境センサ部が、照度計、天気計及び温度計を有し、
上記発電機が、太陽光発電機である請求項1に記載のローカル基地局。 - 上記電源部が、
上記発電機が発電した電力を蓄電可能な二次電池及びスーパーキャパシタと、
上記通信部へ給電する給電源を、上記発電機、上記二次電池及び上記スーパーキャパシタから選択するスイッチと
をさらに備える請求項1又は請求項2に記載のローカル基地局。 - 上記通信部が、ノーマリオフ型である請求項1、請求項2又は請求項3に記載のローカル基地局。
- 上記通信部が、上記アンテナ部の出力を制御するパワーアンプを有し、
上記制御部が、上記パワーアンプの出力を制御する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のローカル基地局。 - 上記通信部が、消費電力の異なる複数種の変調方式を選択可能な変復調部を有し、
上記制御部が、上記変復調部の変調方式を選択する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のローカル基地局。 - 上記通信部が、双方向通信モード、送信モード及び受信モードを含むモード選択部を有し、
上記制御部が、上記モード選択部のモードを選択する請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のローカル基地局。 - 上記モード選択部が、全ての移動端末へ一斉に送信を行う放送モード、及び特定の移動端末からの情報を優先的に受信する優先受信モードをさらに含む請求項7に記載のローカル基地局。
- モビリティ アズ ア サービスの通信システムに用いられる請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のローカル基地局。
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