JP5717544B2 - 小型基地局およびそれを用いた通信システム - Google Patents

Description

本発明は、小型基地局に関する。

携帯電話端末の普及率の増加や、スマートフォンの普及にともない、通話量およびデータ通信量（以下、データ量と総称する）が増大している。かかる状況に対処するためは、基地局の増設が求められるが、そのコストは膨大となる。

そこで通信事業者は、屋内での利用が前提となる一般家庭やオフィスに対して、ブロードバンド回線に接続可能な小型基地局を提供する。これにより、屋外の端末（移動端末局）に対しては従来の基地局を割り当て、屋内の端末に対しては小型基地局を割り当てることとなり、トラフィックを分散させることができる。

特開２００６−３２４８３１号公報 特開２０１０−２６３５６１号公報

現在のところ通信事業者は、小型基地局一台ごとに、個別に免許申請を行う必要がある。そして小型基地局は、許可された位置に固定的に設置する必要があり、自由に移動することが禁止される。したがって通信事業者は、小型基地局毎に、元の設置箇所から移動されていないか、継続的に監視する必要があり、これが小型基地局の普及を妨げる要因となっている。

たとえば設置箇所と小型基地局を紐によって接続し、小型基地局が移動されると紐が外れ、それが通信事業者に通知される仕組みが提案されている。しかしながら、小型基地局にも、ある一定の範囲内において移動は許容されており、紐が外れたからといって、小型基地局が許容される範囲を超えて移動しているとは限らない。そこで通信事業者の作業員は、設置箇所を訪問し、小型基地局の移動の有無を確認する必要がある。したがってこの方式では、膨大な人件費がかかるとともに、移動にともなう異常が発生してから通信事業者が移動を知るまでにタイムラグが生ずる。

本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、移動の有無を自動的に検出可能な小型基地局の提供にある。

本発明のある態様は、小型基地局に関する。小型基地局は、第１筐体と第２筐体を備える。第１筐体は、その位置を検出するためのＧＰＳ（Global Positioning System）ユニットと、第２筐体との間で無線通信するための第１筐体間通信機と、を含む。第２筐体は、移動端末局との間で無線通信するための第１通信ユニットと、固定通信網との間で通信するための第２通信ユニットと、第１筐体間通信機との間で通信するための第２筐体間通信機と、第２筐体の移動距離を検出する移動検出部と、移動検出部が検出した移動距離が所定の第１しきい値を超えると、第１筐体間通信機と第２筐体間通信機の間の無線通信にもとづき、前記第１筐体と第２筐体の筐体間距離を測定し、筐体間距離にもとづき本小型基地局の移動にともなう異常の有無を判定する判定部と、を備える。

この態様によると、小型基地局を、２つの筐体に分割して構成することにより、第２筐体自身の移動距離、ならびに、第１筐体と第２筐体の間の距離にもとづいて、小型基地局が移動されたか否かを、通信事業者の作業員によらずに自動検出できる。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、小型基地局の移動にともなう異常の有無を自動検出できる。

実施の形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。 小型基地局の動作を示すフローチャートである。 図３（ａ）〜（ｄ）は、小型基地局が移動される様子を示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図１は、実施の形態に係る通信システム１の構成を示すブロック図である。通信システム１は、移動端末局２、小型基地局４および固定通信網６を備える。

小型基地局４は、基本的には、通信事業者が認可された箇所に固定的に設置される必要があり、ユーザによって勝手に移動することは禁止されている。小型基地局４の移動が許容される範囲は、法令などによって定められるところである。本実施の形態では、小型基地局４は、同一宅内、言い換えれば同一住所内での移動は許容され、それを超えて別の住所内に移動することは禁止されているものとする。

実施の形態に係る小型基地局４は、それ自身が、その移動距離が許容範囲を超えているか否かを判定し、超えている場合には、異常状態として、通信事業者に通知する機能を具備する。

小型基地局４は、第１筐体１０および第２筐体２０に分割して構成される。

第１筐体１０は、ＧＰＳユニット１２および第１筐体間通信機１４を備える。ＧＰＳユニット１２は、ＧＰＳシステムを利用して、第１筐体１０を含む小型基地局４が設置される座標を検出する。ＧＰＳユニット１２による座標検出は、定期的に、たとえば１日１回行われる。第１筐体間通信機１４は、第２筐体２０の第２筐体間通信機２６と無線通信するために設けられる。第１筐体間通信機１４は、ＧＰＳユニット１２が検出した座標を示す位置データを第２筐体２０に送信するために利用されるとともに、第１筐体１０と第２筐体２０の距離（筐体間距離という）を測定するために利用される。第１筐体１０は、ＧＰＳ衛星からの微弱電波を受信可能な位置に設置される。

第２筐体２０は、ＡＤＳＬ通信網、光回線網、電話回線網をはじめとする固定通信網６と接続される。第２筐体２０は、第１通信ユニット２２、第２通信ユニット２４、第２筐体間通信機２６、移動検出部２８、判定部３０を備える。

第１通信ユニット２２は、移動端末局２との間で無線通信するために設けられる。通信方式は特に限定されず、たとえばＷ−ＣＤＭＡ（Wideband-CDMA方式）、ＣＤＭＡ２０００、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）などを採用しうる。

第２通信ユニット２４は、固定通信網６との間で通信するために設けられる。移動端末局２は、第１通信ユニット２２および第２通信ユニット２４を介して、固定通信網６に接続される別の端末もしくはサーバーとの間で、通話もしくはデータ通信を行う。

第２筐体間通信機２６は、第１筐体１０の第１筐体間通信機１４との間で無線通信するために設けられる。第２筐体間通信機２６は第１筐体間通信機１４から、たとえばＧＰＳユニット１２により取得された位置データを受信する。第１筐体間通信機１４と第２筐体間通信機２６の間の無線通信の方式は特に限定されないが、第１筐体１０側の回路は、バッテリ駆動で動作するため、極力、低消費電力の無線方式を採用することが望ましい。

移動検出部２８は、第２筐体２０の移動距離を検出するために設けられる。たとえば移動検出部２８は、加速度センサを含んでもよい。なお移動検出部２８の構成は限定されず、その他のセンサを用いてもよい。移動距離Ｄ１を示すデータは、判定部３０に入力される。

判定部３０は、移動検出部２８が検出した移動距離Ｄ１が所定の第１しきい値ＴＨ１を超えると、第２筐体２０と第１筐体１０の距離を測定する。判定部３０は、第２筐体２０を最初に設置した状態からの移動距離を積算し、積算値を第１しきい値ＴＨ１と比較してもよい。たとえば第１しきい値ＴＨ１は、１０ｍ程度に設定してもよい。

第１筐体１０と第２筐体２０間の測距には、第１筐体間通信機１４と第２筐体間通信機２６間の無線通信が利用される。判定部３０は、移動距離Ｄ１が第１しきい値ＴＨ１を超えると、第２筐体間通信機２６に対して無線通信による測距を指示する。無線通信を利用した測距技術については、公知の、あるいは将来開発される技術を用いればよく、その方式は特に限定されない。たとえば、第２筐体間通信機２６から第１筐体間通信機１４に対して電波を送信し、第１筐体間通信機１４は、第２筐体間通信機２６にアクノリッジを介してもよい。この場合、第２筐体間通信機２６が電波を送信してから、アクノリッジを受信するまでの時間にもとづいて、第１筐体間通信機１４と第２筐体間通信機２６の距離を測定できる。あるいは、伝送距離の増大にともなうビットエラーレートの低下などにもとづく測距方式を用いてもよい。

判定部３０は、無線通信により測定された筐体間距離Ｄ２にもとづき、小型基地局４が許容範囲を超えて移動されたか否かを判定し、許容範囲を超える場合、それを異常状態として検知し、通信事業者のサーバーに通知する。なお、第１筐体間通信機１４と第２筐体間通信機２６が、省電力無線を用いて測距する場合、第１筐体１０と第２筐体２０の距離が遠すぎると電波が届かなくなり、測距不能となる。この場合は、移動が許容範囲を超えたものと判定してもよい。

具体的には判定部３０は、第１筐体１０と第２筐体２０を初期設置したときの筐体間距離（初期筐体間距離Ｄ３）を不揮発的に保持している。そして判定部３０は、初期筐体間距離Ｄ３と測定した筐体間距離Ｄ２の差分ΔＤの差分にもとづいて、小型基地局４が許容範囲を超えて移動されたか否かを判定する。差分ΔＤは、無線通信にもとづいて測定された筐体間距離を示す。

判定部３０は、初期筐体間距離Ｄ３と測定された筐体間距離Ｄ２の差分ΔＤが、移動検出部２８が検出した移動距離Ｄ１を超えたとき、小型基地局４が許容範囲を超えて移動されたものと判定してもよい。

また判定部３０は、移動検出部２８が検出した移動距離Ｄ１が、第１しきい値ＴＨ１より長い所定の第２しきい値ＴＨ２を超えたとき、差分ΔＤに関わらず、無条件に小型基地局４が許容範囲を超えて移動されたものと判定する。第２しきい値ＴＨ２は、第１しきい値ＴＨ１より長く、たとえば数十ｍ〜１００ｍ程度に設定することが好ましい。

判定部３０は、小型基地局４の移動にともなう異常を検出すると、第２通信ユニット２４から、固定通信網６に接続される通信事業者のサーバー（不図示）等に対して、小型基地局４が移動された可能性を示唆するデータを送信する。

以上が通信システム１の構成である。続いて、小型基地局４による移動の有無の検出動作を説明する。
図２は、小型基地局４の動作を示すフローチャートである。小型基地局４の初期設置時（Ｓ１００）に、第１筐体１０と第２筐体２０の間の初期筐体間距離Ｄ３が測定され、それが第２筐体２０に保持される（Ｓ１０１）。

移動検出部２８によって、第２筐体２０の移動距離Ｄ１が測定される（Ｓ１０２）。移動距離Ｄ１が、所定の第２しきい値ＴＨ２を超えると（Ｓ１０４のＹ）、無線通信による筐体間の測距の結果を待たずに、小型基地局４が許容範囲を超えて移動されたものと判定する（Ｓ１１４）。この判定がなされると、第２通信ユニット２４は、通信事業者のサーバーに対して、移動を検出したことを通知する（Ｓ１１６）。

移動距離Ｄ１が第２しきい値ＴＨ２を超えない場合に（Ｓ１０４のＮ）、移動距離Ｄ１は、第１しきい値ＴＨ１とも比較される（Ｓ１０６）。そして、Ｄ１＜ＴＨ１のとき（Ｓ１０６のＮ）、ステップＳ１０２に戻り、移動距離Ｄ１の監視が継続される。移動距離Ｄ１が第１しきい値ＴＨ１を超えると（Ｓ１０６のＹ）、無線通信により筐体間距離Ｄ２が測定される（Ｓ１０８）。

判定部３０は、移動検出部２８により測定された移動距離Ｄ１と、筐体間距離Ｄ２と初期筐体間距離Ｄ３の差分ΔＤを比較する（Ｓ１１０）。比較の結果、ΔＤ＞Ｄ１のとき（Ｓ１１０のＹ）、判定部３０は、小型基地局４が許容範囲を超えて移動されたものと判定する（Ｓ１１４）。ΔＤ＜Ｄ１のとき（Ｓ１１０のＮ）、判定部３０は、小型基地局４の移動が許容範囲内と判定する（Ｓ１１２）。

以上が小型基地局４による移動検出の動作である。

図３（ａ）〜（ｄ）は、小型基地局４が移動される様子を示す図である。
図３（ａ）を参照する。第２筐体２０が、同一宅内（同一住所内）で、実線で示す位置から、破線で示す位置２０ａもしくは２０ｂに移動したとする。このときの移動距離Ｄ１は、いずれも第１しきい値ＴＨ１より短いため、正常と判定される。

図３（ｂ）を参照する。第２筐体２０が、同一宅内で、あるフロアから別のフロアの位置２０ａに移動されたとする。このとき、移動距離Ｄ１は、第１しきい値ＴＨ１を超えている。移動後の筐体間距離Ｄ２と初期筐体間距離Ｄ３の差分ΔＤは、移動距離Ｄ１より短いため、正常と判定される。

図３（ｃ）を参照する。第２筐体２０が、歩行ではなく台車や車両に搭載して、ある住所から別の住所内の位置２０ａに移動される。第２筐体２０を、歩行ではなく台車や車両に搭載して移動させた場合、移動検出部２８によって測定される移動距離Ｄ１は、実際の移動距離よりも短くなり得る。本当の移動距離が第２しきい値ＴＨ２より長いにもかかわらず、ＴＨ１＜Ｄ１＜ＴＨ２が成り立つ場合、図２のフローチャートのステップＳ１０４の判定によっては異常を検出できない。かかる状況であっても、測定された移動距離Ｄ１が差分ΔＤより短い場合には、ステップＳ１１０によって異常と判定することができる。

図３（ｄ）を参照する。図３（ｄ）では、第２筐体２０が別住所内の位置２０ａに、第１筐体１０が別住所内の位置１０ａに、伴って移動される。この場合、第２筐体２０と第１筐体１０の筐体間距離はほとんど変化しないため、ΔＤは小さいが、移動距離Ｄ１が第２しきい値ＴＨ２を超えるため、異常と判定できる。第１筐体１０がもとの位置から移動されず、第２筐体２０のみが移動される場合も、Ｄ１＞ＴＨ２となるため、異常と判定できる。

実施の形態に係る小型基地局４によれば、移動が許容範囲を超えているか否かを、小型基地局４において自動的に判定し、判定結果を直ちに通信事業者に通知することができる。通信事業者は、小型基地局４の設置箇所に作業員を派遣して確認作業を行う必要がない。
移動距離Ｄ１が、ある程度長い場合には、小型基地局４が許容範囲を超えて移動された可能性が高い。そこでＤ１＞ＴＨ２のときには、異常状態と判定する。
移動距離Ｄ１が、中程度の場合には、許容範囲内での移動である可能性もある。たとえば、第２筐体２０を、往復移動させた場合には、実質的な移動距離はゼロであるが、移動検出部２８が検出する移動距離Ｄ１はある程度長くなる。この場合、移動距離Ｄ１のみによって判定せずに、無線通信により筐体間距離Ｄ２を測定することにより、小型基地局４の移動が許容範囲を超えているか否かを、確実に検出できる。

なお、小型基地局４の移動が許容範囲内であっても、Ｄ１＞ＴＨ２となる状況は起こりえる。この場合、異常状態が誤検出されることになるが、それほど高い頻度で発生する訳ではなく大きな問題とはならないと考えられる。

実施の形態に係る小型基地局４によれば、その移動が許容範囲を超えているかを確実に判定できる。作業員による確認作業を必要とする従来の小型基地局の場合、通信事業者は、基地局ごとに、免許申請を行う必要があったが、実施の形態に係る小型基地局４によれば、同一モデルの小型基地局４を、一括申請することが可能となり、手続を大幅に簡略化できる。

第１筐体間通信機１４と第２筐体間通信機２６の間の通信および測距には、省電力無線を用いるため、低消費電力化が実現できる。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

第２筐体間通信機２６には、指向性を有する複数のアンテナを設けてもよい。これにより、第１筐体間通信機１４との距離に加えて、第１筐体１０の方向を測定することができる。判定部３０は、筐体間距離Ｄ２に加えて、方向を加味することにより、より正確に、小型基地局４の移動の有無を判定することが可能となる。

第１筐体間通信機１４と第２筐体間通信機２６の間の通信方式が、移動端末局２と第１通信ユニット２２の間の通信方式と共通である場合、第１通信ユニット２２を、第２筐体間通信機２６として動作させてもよい。この場合、装置を簡略化でき、コストを低減できる。

実施の形態では、初期筐体間距離Ｄ３と測定された筐体間距離Ｄ２の差分ΔＤを、移動距離Ｄ１と比較することにより移動距離を判定したが、本発明はそれに限定されない。たとえば判定部３０は、図２のフローチャートのステップＳ１１０において、差分ΔＤを、固定された所定のしきい値ＴＨ３と比較することにより、移動距離が許容範囲を超えたか否かを判定してもよい。

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１…通信システム、２…移動端末局、４…小型基地局、６…固定通信網、１０…第１筐体、１２…ＧＰＳユニット、１４…第１筐体間通信機、２０…第２筐体、２２…第１通信ユニット、２４…第２通信ユニット、２６…第２筐体間通信機、２８…移動検出部、３０…判定部。

Claims (6)

1. 第１筐体と第２筐体を備え、
   前記第１筐体は、
   その位置を検出するためのＧＰＳ（Global Positioning System）ユニットと、
   前記第２筐体との間で無線通信するための第１筐体間通信機と、
   を含み、
   前記第２筐体は、
   移動端末局との間で無線通信するための第１通信ユニットと、
   固定通信網との間で通信するための第２通信ユニットと、
   前記第１筐体間通信機との間で通信するための第２筐体間通信機と、
   前記第２筐体の移動距離を検出する移動検出部と、
   前記移動検出部が検出した移動距離が所定の第１しきい値を超えると、前記第１筐体間通信機と前記第２筐体間通信機の間の無線通信にもとづき、前記第１筐体と第２筐体の筐体間距離を測定し、当該筐体間距離にもとづき、本小型基地局が許容範囲を超えて移動されたか否かを判定する判定部と、
   を備えることを特徴とする小型基地局。
2. 前記判定部は、前記第１筐体と前記第２筐体を初期設置したときの初期筐体間距離を保持しており、前記初期筐体間距離と測定した筐体間距離の差分にもとづき、本小型基地局が許容範囲を超えて移動されたか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の小型基地局。
3. 前記判定部は、前記初期筐体間距離と測定された筐体間距離の差分が、前記移動検出部が検出した移動距離を超えたとき、本小型基地局が許容範囲を超えて移動されたものと判定することを特徴とする請求項２に記載の小型基地局。
4. 前記判定部は、前記移動検出部が検出した移動距離が、前記第１しきい値より長い所定の第２しきい値を超えたとき、本小型基地局が許容範囲を超えて移動されたものと判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の小型基地局。
5. 前記移動検出部は、加速度センサを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の小型基地局。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の小型基地局と、
   前記小型基地局と通信する移動端末局と、
   を備えることを特徴とする通信システム。

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