JP2022041722A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信性能の向上を図ることが可能な無線通信システムを提供する。【解決手段】無線通信システム１は、ケーブル（通信線２０、電力線３０）が収容されるケーブルトラフ１０内に収納されると共にアンテナ部４２と本体部４１とからなる無線基地局装置と、ケーブルトラフ１０の外部、かつ、アンテナ部よりも上方に設置され、アンテナ部から送信された電波Ｅ１を所定方向に反射するか又は外部から到来する電波Ｅ２をアンテナ部へ向けて反射する１つ以上の反射部５０とを備える。【選択図】図２

Description

本開示は、無線通信システムに関する。

近年、情報通信社会のさらなる発展を見据えて、交通安全システムや自動運転システムなどと協調する通信手段が検討されている。また、景観向上の観点から、無電柱化の推進が検討されている。そこで、光ファイバケーブルのような通信線や電力ケーブルのような電力線などが道路の地下に埋設された状態で配線されることがある。

例えば、特許文献１には、電気的に導体である第１の面を含めた複数の面で構成される内部空間における第１の面の穴に収まる形状であり、穴から外部空間へ突出しないよう設置され、アンテナと誘電体が内部空間と外部空間との間に直列に配置されているアンテナ装置が記載されている。

特開２０１９－１４９６６９号公報

しかしながら、特許文献１では、無線通信装置を構成するアンテナ装置、送受信機部およびセンサ部は、マンホール蓋を含むマンホール本体内に装着される。マンホール本体は金属部材で形成され、金属部材は電波を透過しないことから、マンホール本体は電波妨害を引き起こすことがある。

また、道路などに設置されるケーブルトラフ内に収納された無線通信装置では、ケーブルトラフの周囲にある土壌が電波を遮る。そのため、ケーブルトラフ内の無線通信装置では、電波を安定して送受信できる範囲が限られる。

上記のような無線通信装置では、安定した通信の可能な範囲が狭いという問題がある。このような実情から、さらなる無線通信性能の向上が求められている。

本開示の目的は、無線通信性能の向上を図ることが可能な無線通信システムを提供することである。

［１］ ケーブルが収容されるケーブルトラフ内に収納されると共にアンテナ部を有する無線基地局装置と、前記ケーブルトラフの外部かつ前記アンテナ部よりも上方に設置され、前記アンテナ部から送信された電波を所定方向に反射する、または、外部から到来する電波を前記アンテナ部へ向けて反射する１つ以上の反射部とを備えることを特徴とする無線通信システム。
［２］ 前記反射部は、前記アンテナ部から送信された電波を建築物内部へ反射する、または、建築物内部から到来した電波を前記アンテナ部へ向けて反射する、上記［１］に記載の無線通信システム。
［３］ 前記反射部は、建築物、街路樹、道路標識、街灯または交通信号機のいずれか１つ以上に取り付けられる、上記［１］または［２］に記載の無線通信システム。
［４］ 前記ケーブルトラフ内で前記アンテナ部から離間して収納され、前記アンテナ部から送信される電波の指向性、または、前記アンテナ部で受信される電波の指向性を変更する無給電素子をさらに備える、上記［１］～［３］のいずれか１つに記載の無線通信システム。
［５］ 前記ケーブルトラフは、地中に埋設される埋設部を有し、前記アンテナ部は、前記埋設部に収納される、上記［１］～［４］のいずれか１つに記載の無線通信システム。
［６］ 前記ケーブルトラフは、地面に設置されるまたは地面に設けられる支持台上に設置される非埋設部を有し、前記アンテナ部は、前記非埋設部に収納される、上記［１］～［４］のいずれか１つに記載の無線通信システム。

本開示によれば、無線通信性能の向上を図ることが可能な無線通信システムを提供することができる。

図１は、実施形態の無線通信システムの一例を示す概略図である。 図２は、図１の無線通信システムの概略断面図である。 図３は、実施形態の無線通信システムの他の例を示す概略断面図である。 図４は、実施形態の無線通信システムの他の例を示す概略断面図である。 図５は、実施形態の無線通信システムの他の例を示す概略断面図である。 図６は、実施形態の無線通信システムの他の例を示す概略断面図である。 図７は、実施形態の無線通信システムの他の例を示す概略図である。 図８は、実施形態の無線通信システムの他の例を示す概略断面図である。 図９は、実施形態の無線通信システムの他の例を示す概略断面図である。 図１０は、実施形態の無線通信システムの他の例を示す概略断面図である。 図１１は、実施形態の無線通信システムの他の例を示す概略断面図である。

以下、実施形態に基づき詳細に説明する。

図１は、実施形態の無線通信システムの一例を示す概略図である。図２は、図１の無線通信システムの概略断面図である。図２に示す断面図は、ケーブルトラフ１０の延在方向に垂直な断面図である。

図１～２に示すように、実施形態の無線通信システム１は、ケーブルが収容されるケーブルトラフ１０内に収納されると共にアンテナ部４２を有する無線基地局装置４０と、ケーブルトラフ１０の外部かつアンテナ部４２よりも上方に設置され、アンテナ部４２から送信された電波Ｅ１を所定方向に反射する、または、外部から到来する電波Ｅ２をアンテナ部４２へ向けて反射する１つ以上の反射部５０とを備える。

ケーブルトラフ１０の内部には、通信線２０や電力線３０などのケーブルが収納される。通信線２０および電力線３０は、ケーブルトラフ１０の延在方向に沿って延在している。例えば、通信線２０および電力線３０は、ケーブルトラフ１０の底部に設置される。図１～２に示すように、ケーブルトラフ１０は、地中８０に埋設される。例えば、ケーブルトラフ１０は、地中８０に埋設される埋設部１２を有し、アンテナ部４２は、埋設部１２に収納される。

また、ケーブルトラフ１０の内部には、無線基地局装置４０が収納される。無線基地局装置４０は、本体部４１およびアンテナ部４２を有する。

ケーブルトラフ１０内に収容される本体部４１は、通信線２０および電力線３０に接続される。例えば、本体部４１は、光学的な接続手段２１を介して、通信線２０と接続される。通信線２０と無線基地局装置４０の本体部４１との間での信号の送受信は、接続手段２１によって可能である。また、例えば、本体部４１は、電気的な接続手段３１を介して、電力線３０と接続される。接続手段３１を介して、電力線３０から本体部４１に、電力が供給される。例えば、本体部４１は、ケーブルトラフ１０の底部に設置される。

ケーブルトラフ１０内に収容されるアンテナ部４２は、本体部４１に接続される。例えば、アンテナ部４２は、電気的な接続手段４３を介して、本体部４１に接続される。アンテナ部４２は、ケーブルトラフ１０の外部へ電波Ｅ１を送信し、および、ケーブルトラフ１０の外部から到来する電波Ｅ２を受信する。なお、アンテナ部４２は、電波Ｅ１のみを送信する構成でもよいし、電波Ｅ２のみを受信する構成でもよい。例えば、図２に示すように、本体部４１は、ケーブルトラフ１０内に設けられる支持部１１によって支持される。

ここで、電波Ｅ１が送信される手順を説明する。通信線２０から本体部４１に伝送された信号Ｓ１は、変調処理などが行われて、電波Ｅ１に変換される。アンテナ部４２は、電波Ｅ１をケーブルトラフ１０の外部に向けて送信する。つぎに、電波Ｅ２を受信する手順について説明する。アンテナ部４２は、外部から到来した電波Ｅ２を受信する。電波Ｅ２は、復調処理などが行われて、信号Ｓ２に変換される。信号Ｓ２は、本体部４１を介して、通信線２０に供給される。

アンテナ部４２は、例えば、一方の面において電波Ｅ１の送信および電波Ｅ２の受信を行う平面アンテナである。一方の面とは、鉛直上方を向く面である。アンテナ部４２は、複数のアンテナ素子を搭載した平面型のアレーアンテナで構成されてもよい。

無線通信システム１を構成する１つ以上の反射部５０は、ケーブルトラフ１０の外部、かつ、アンテナ部４２よりも上方に設置される。アンテナ部４２の設置位置よりも高い場所に設置される反射部５０は、アンテナ部４２から送信された電波Ｅ１を所定方向に反射し、および、外部から到来する電波Ｅ２をアンテナ部４２へ向けて反射する。なお、反射部５０は、電波Ｅ１のみを反射する構成でもよいし、電波Ｅ２のみを反射する構成でもよい。例えば、反射部５０は、図１～２に示すように、建築物６０に取り付けられる。

電波Ｅ１の反射では、アンテナ部４２からケーブルトラフ１０の外部上方に送信された電波Ｅ１は、反射部５０で下方へ反射されて、不図示の地上の目的物（以下、単に目的物ともいう）に送信される。電波Ｅ２の反射では、反射部５０の下方に位置する目的物から発信された電波Ｅ２は、反射部５０で反射されて、反射部５０の下方に設置されるアンテナ部４２に送信される。

不図示の目的物とは、アンテナ部４２と直接に電波の送受信が困難である場所において、地面８１上を移動している車両や人、地面８１上に停止している車両や人、建築物６０の内部、建築物６０内の人などに搭載または携帯される、携帯型の通信端末装置などである。

目的物は、ケーブルトラフ１０の内部およびケーブルトラフ１０上を除く場所に位置する。すなわち、反射部５０は、アンテナ部４２から送信された電波Ｅ１のケーブルトラフ１０以外への反射、およびケーブルトラフ１０以外から到来した電波Ｅ２の反射を行う。

ここで、電波Ｅ１および電波Ｅ２を含む電波は、ケーブルトラフ１０の周囲にある土壌で遮られる。そのため、地中８０に埋設されるケーブルトラフ１０内のアンテナ部４２が電波Ｅ１、Ｅ２を安定して送受信する方向は、ケーブルトラフ１０の外部上方である。たとえケーブルトラフ１０に隣接する場所であっても、アンテナ部４２と直線で結ぶ区間に土壌などの電波の進行を阻害する阻害物質が存在する場所では、阻害物質の量や阻害物質による電波の阻害率が増加するにつれて、アンテナ部４２との無線通信の感度は低下する。

このように、アンテナ部４２が安定して送受信可能な電波Ｅ１、Ｅ２の送受信方向は、ケーブルトラフ１０の外部上方である。アンテナ部４２と反射部５０との間で電波Ｅ１、Ｅ２を安定して送受信する観点から、反射部５０の設置位置は、アンテナ部４２による電波Ｅ１、Ｅ２の送受信が可能な方向である、ケーブルトラフ１０の外部上方である。

そして、アンテナ部４２と直接に電波Ｅ１、Ｅ２の送受信が困難である場所に目的物が位置する場合であっても、反射部５０は、アンテナ部４２から送信された電波Ｅ１を下方の目的物に反射すると共に、下方の目的物から発信された電波Ｅ２をアンテナ部４２へ向けて反射する。このように、反射部５０を介してアンテナ部４２と目的物との電波Ｅ１、Ｅ２の送受信を行うため、無線通信システム１は、広範囲で安定した無線通信が可能となり、無線通信性能の向上を図ることができる。

無線通信システム１の安定した無線通信範囲を広げる観点から、アンテナ部４２と目的物とを直線で結ぶ線上以外の位置に反射部５０を設置することが好ましい。

反射部５０は、電波Ｅ１および電波Ｅ２を所望の方向に効率よく反射できる。反射部５０を構成する材料は、電波Ｅ１および電波Ｅ２の種類に応じて、適宜選択される。反射部５０の形状は、アンテナ部４２、反射部５０、目的物などの位置関係に応じて、適宜選択される。

次に、上記のように構成された無線通信システム１の通信経路について説明する。

図１～２に示すように、無線通信システム１では、通信線２０や電力線３０などのケーブルおよび無線基地局装置４０がケーブルトラフ１０内に収容されている。電力は電力線３０から無線基地局装置４０に供給される。

稼動中の無線基地局装置４０では、通信線２０から本体部４１に伝送された信号Ｓ１は、電波Ｅ１に変換され、電波Ｅ１は、アンテナ部４２よりも高い位置に設置される反射部５０に向かって、アンテナ部４２から送信される。反射部５０は、下方に設置されるアンテナ部４２から送信された電波Ｅ１を目的物の方向に反射する。こうして、無線基地局装置４０は、通信線２０から目的物に向かって無線通信を行う。

また、目的物よりも高い位置に設置される反射部５０に向かって、電波Ｅ２が目的物から発信される。反射部５０は、外部から到来した電波Ｅ２をアンテナ部４２へ向けて反射する。アンテナ部４２で受信した電波Ｅ２は、本体部４１で信号Ｓ２に変換され、信号Ｓ２は、通信線２０に供給される。こうして、無線基地局装置４０は、目的物から通信線２０に向かって無線通信を行う。

また、図３に示すように、反射部５０は、アンテナ部４２から送信された電波Ｅ１を建築物６０内部へ反射し、および、建築物６０内部から到来した電波Ｅ２をアンテナ部４２へ向けて反射する。なお、反射部５０は、電波Ｅ１のみを建築物６０の内部へ反射する構成でもよいし、電波Ｅ２のみをアンテナ部４２へ向けて反射する構成でもよい。反射部５０は、図３に示すように建築物６０の内部に取り付けられてもよいし、建築物６０の外壁に取り付けられてもよい。

このような構成であると、アンテナ部４２から送信された電波Ｅ１は、反射部５０によって下方へ反射して、建築物６０内の目的物に送信される。また、建築物６０内の目的物から発信された電波Ｅ２は、反射部５０によって下方へ反射して、アンテナ部４２に送信される。そのため、無線通信システム１は、建築物６０の内部を含む広範囲な領域に亘って、無線通信性能を向上することができる。

また、図２～７に示すように、反射部５０は、建築物６０、街路樹６１、道路標識６２、街灯６３または交通信号機６４のいずれか１つ以上に取り付けられてもよい。上記図２～３に示すように、反射部５０が建築物６０に取り付けられると、建築物６０の外部に位置する目的物に加えて、建築物６０の内部に位置する目的物に対しても、反射部５０による電波Ｅ１、Ｅ２の送受信が容易になる。このとき、図８に示すように、反射部５０を備える照明装置６０ａを取り付けると、照明装置６０ａは、光を照射しながら、電波Ｅ１、Ｅ２を反射することができる。

図４に示すように、街路樹６１に反射部５０を取り付ける場合、反射部５０の取り付け部を街路樹６１の枝や葉で覆うことが可能である。そのため、街路樹６１の景観を維持しながら、無線通信性能を向上することができる。

図５に示すように、道路標識６２に反射部５０を取り付ける場合、無線通信システム１は道路標識６２の種類に応じた電波の情報を目的物と通信することが好ましい。例えば、道路標識６２が通学路を示す標識である場合、目的物である子供が有する通信端末装置と通信することによって、子供の通学状況を無線通信システム１によって把握できる。

図６に示すように、街灯６３に反射部５０を取り付ける場合、目的物である歩行者が有する通信端末装置と通信することによって、仮に歩行者が犯罪に遭遇しても、歩行者と安定した通信を確保できる。

図７に示すように、交通信号機６４に反射部５０を取り付ける場合、交通信号機６４は目的物である車両や歩行者から視認されやすい場所に設けられているため、車両に搭載されている通信装置や歩行者が有する通信端末装置と効率よく無線通信を行うことができる。交通信号機６４は、信号機の光を照射しながら、電波Ｅ１、Ｅ２を反射することができる。

図２～７では、反射部５０が建築物６０、街路樹６１、道路標識６２、街灯６３、交通信号機６４にそれぞれ取り付けられる例について説明したが、複数の反射部５０が、建築物６０、街路樹６１、道路標識６２、街灯６３、交通信号機６４の２つ以上に取り付けられてもよい。例えば、無線通信システム１では、１つの反射部５０が建築物６０に取り付けられると共に、１つの反射部５０が街路樹６１に取り付けられてもよい。

また、図９に示すように、無線通信システム１は、無給電素子４４をさらに備えることが好ましい。無給電素子４４は、ケーブルトラフ１０内でアンテナ部４２から離間して収納され、アンテナ部４２から送信される電波Ｅ１の指向性、および、アンテナ部４２で受信される電波Ｅ２の指向性を変更する。なお、無給電素子４４は、電波Ｅ１のみの指向性を変更する構成でもよいし、電波Ｅ２のみの指向性を変更する構成でもよい。例えば、無線基地局装置４０は、本体部４１およびアンテナ部４２に加えて、無給電素子４４を有する。

無給電素子４４は、矩形状の金属板である。また、無給電素子４４は、アンテナ部４２と同じ高さの位置またはアンテナ部４２よりも上方の位置に設置される。例えば、図９に示すように、無給電素子４４は、アンテナ部４２よりも上方で、ケーブルトラフ１０の上部内面に設置される。

アンテナ部４２と無給電素子４４との水平方向の相対位置に応じて、アンテナ部４２から送信される電波Ｅ１の指向性およびアンテナ部４２で受信される電波Ｅ２の指向性を変更できる。無線通信システム１が無給電素子４４を備えると、反射部５０を設置する場所の自由度が高まり、アンテナ部４２と反射部５０との間で電波Ｅ１、Ｅ２が効率的に送受信される。

また、上記では、ケーブルトラフ１０が地中８０に埋設される埋設部１２を有し、アンテナ部４２が埋設部１２に収納される例について説明したが、図１０～１１に示すように、ケーブルトラフ１０は、地面８１に設置されるまたは地面８１に設けられる支持台８２上に設置される非埋設部１３を有し、アンテナ部４２は、非埋設部１３に収納されてもよい。

図１０では、ケーブルトラフ１０の非埋設部１３は、地面８１に設置される。図１１では、ケーブルトラフ１０の非埋設部１３は、地面８１に設けられる支持台８２上に設置される。図１０～１１に示される地面８１付近の非埋設部１３にアンテナ部４２が収納される無線通信システム１でも、ケーブルトラフ１０の周囲にある阻害物質の影響を受けずに、無線通信性能の向上ができる。

以上説明した実施形態によれば、ケーブルトラフの外部上方に設置される反射部で、アンテナ部から送信された電波や外部から到来する電波を反射することによって、無線通信性能を向上することができる。さらに、実施形態の無線通信システムは、広範囲に亘って安定した無線通信が求められている５Ｇ通信システムに好適である。

以上、実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本開示の範囲内で種々に改変することができる。

１ 無線通信システム
１０ ケーブルトラフ
１１ 支持部
１２ 埋設部
１３ 非埋設部
２０ 通信線
２１ 接続手段
３０ 電力線
３１ 接続手段
４０ 無線基地局装置
４１ 本体部
４２ アンテナ部
４３ 接続手段
４４ 無給電素子
５０ 反射部
６０ 建築物
６０ａ 照明装置
６１ 街路樹
６２ 道路標識
６３ 街灯
６４ 交通信号機
８０ 地中
８１ 地面
８２ 支持台
Ｅ１ 電波
Ｅ２ 電波

Claims (6)

1. ケーブルが収容されるケーブルトラフ内に収納されると共にアンテナ部を有する無線基地局装置と、
   前記ケーブルトラフの外部かつ前記アンテナ部よりも上方に設置され、前記アンテナ部から送信された電波を所定方向に反射する、または、外部から到来する電波を前記アンテナ部へ向けて反射する１つ以上の反射部と
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記反射部は、前記アンテナ部から送信された電波を建築物内部へ反射する、または、建築物内部から到来した電波を前記アンテナ部へ向けて反射する、請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記反射部は、建築物、街路樹、道路標識、街灯または交通信号機のいずれか１つ以上に取り付けられる、請求項１または２に記載の無線通信システム。
4. 前記ケーブルトラフ内で前記アンテナ部から離間して収納され、前記アンテナ部から送信される電波の指向性、または、前記アンテナ部で受信される電波の指向性を変更する無給電素子をさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
5. 前記ケーブルトラフは、地中に埋設される埋設部を有し、前記アンテナ部は、前記埋設部に収納される、請求項１～４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
6. 前記ケーブルトラフは、地面に設置されるまたは地面に設けられる支持台上に設置される非埋設部を有し、前記アンテナ部は、前記非埋設部に収納される、請求項１～４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
   

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