JP5840962B2 - 通信不良区間判定システム - Google Patents

Description

この発明は、第１の通信局と第２の通信局とが反射板を介して無線通信する状態で、通信不良の区間を判定する通信不良区間判定システムに関する。

第１の通信局と第２の通信局との間を無線通信する場合において、直線的な伝播経路とすることができないような場合は、反射板を介して第１の通信局と第２の通信局とを接続可能とする。このような反射板は、山間部（山頂部）などの外部電源の確保が困難な場所に設置されることが多いため、無給電状態でも動作するものが設置されている。

無線通信の伝播経路において、フェージングやラジオダクトなどに起因して安定した通信が行えなくなった（通信不良が発生した）場合には、速やかに区間を判定して出力を上げたり、重要回線を迂回させたりするなどの対策をとる必要がある。第１の通信局と第２の通信局においては、通信状態を監視するために受信強度を測定可能となっている。つまり、第１の通信局および第２の通信局において、受信強度の低下が検出された場合は、当該区間で通信不良が発生していることが明らかである。ところが、第１の通信局と第２の通信局との間に反射板が配設されている場合は、第１の通信局と反射板との間、第２の通信局と反射板との間のどちらの区間で通信不良が発生しているのかを判定することは困難であった。

ところで、送信局と受信局との間を、電波を反射する反射板で結ぶマイクロ波回線の受信強度低下の判定を行うマイクロ波通信回線の受信強度低下判定装置に関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このマイクロ波通信回線の受信強度低下判定装置は、パラボラアンテナに取り付けられた傾斜センサからの出力を用いて、受信強度の低下原因を、パラボラアンテナの取り付け角度のずれに因るものか、伝搬経路上の原因に因るものかを簡単に判定するものである。

特開２００７−２９８３７０号公報

しかしながら、引用文献１に記載の技術は、受信強度の低下原因を判定することができるが、送信局と反射板との間、受信局と反射板との間のどちらの区間で通信不良が発生しているのかを判定することはできないものであった。

この発明の目的は、前記の課題を解決し、第１の通信局と第２の通信局とが反射板を介して無線通信する状態で、通信不良の区間を判定する通信不良区間判定システムを提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、第１の通信局と第２の通信局とが反射板を介して無線通信する状態で、通信不良の区間を判定する通信不良区間判定システムであって、前記反射板に設けられ、前記第１の通信局および第２の通信局から受信した信号の受信強度を測定する受信強度測定手段と、通信不良が発生した場合に、前記受信強度に基づいて、前記第１の通信局と前記反射板との区間または、前記第２の通信局と前記反射板との区間で、通信不良が発生したかを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする通信不良区間判定システムである。

請求項１の発明では、通信不良が発生した場合に、受信強度に基づいて、第１の通信局と反射板との区間または、第２の通信局と反射板と区間で、通信不良が発生したかが判定される。

請求項２の発明は、請求項１に記載の通信不良区間判定システムにおいて、前記通信不良が発生した時点での前記区間周辺における気象情報を取得する気象情報取得手段と、前記気象情報取得手段で取得した気象情報と、前記通信不良が発生した時点での前記受信強度とを関連付けて記憶する記憶手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、第１の通信局と第２の通信局との間で通信不良が発生した場合に、第１の通信局と反射板との区間または、第２の通信局と反射板と区間で、通信不良が発生したかを判定することができる。すなわち、第１の通信局と第２の通信局とが反射板を介して無線通信する状態でも、通信不良が発生している区間を判定することができるので、より迅速かつ適切に通信状態を改善することが可能である。

請求項２に記載の発明によれば、通信不良が発生した時点での区間周辺における気象情報と受信強度とを関連付けて記憶するので、蓄積した情報にもとづいて、受信強度と気象情報との関係を分析して傾向を把握することが可能となる。すなわち、蓄積した通信不良が発生した時点の気象情報から、通信不良の原因となりやすい気象情報を推測することが可能となる。

この発明の実施の形態に係る通信不良区間判定システムを示す概略図である。 第１の通信局と第２の通信局と反射板と無線局監視箇所とを示す概略図である。 図１の通信不良区間判定システムの反射板における信号の反射を説明する概略図である。 図１の通信不良区間判定システムの反射板とアンテナの配置を示す概略図である。 図１の通信不良区間判定システムにおける判定処理を示すフローチャートである。 受信強度と気象条件との関係を示す図である。 図１の通信不良区間判定システムの通信不良情報データベースのデータ構成図である。 図７の通信不良情報データベースの障害情報の一例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態に基づいて説明する。

図１ないし図８は、この発明の実施の形態を示している。通信不良区間判定システム１は、図１に示すように、反射板３００に配設された反射板側装置１０と、無線局監視箇所４００に配設された監視サーバ２０と、Ａ局１００と、Ｂ局２００とが通信網ＮＷを介して有線または無線で通信可能に接続されている。この通信不良区間判定システム１は、図２に示すように、第１の通信局としてのＡ局１００と第２の通信局としてのＢ局２００とが反射板３００を介して無線通信する状態で、通信不良の区間を判定する機能を有している。ここで、Ａ局１００とＢ局２００との間の伝播経路は、Ａ局１００と反射板３００との間の区間Ａと、Ｂ局２００と反射板３００との間の区間Ｂとから構成されている。また、無線局監視箇所４００は、このような伝播経路の通信状態を常時監視する。

Ａ局１００は、アンテナ１０１を有し、反射板３００に設置されたＡ向アンテナ１１Ａとの間で通信を行い、受信強度（受信レベル）を測定する。また、Ａ局１００は、制御部（図示略）において、受信強度が低下したか否かを判定する。すなわち、（イ）最新の受信強度が所定値以下まで低下した場合、（ロ）最新の受信強度が直前の受信強度から所定値以上低下した場合、などに受信強度が低下したと判定する。そして、受信強度が低下していない場合は、受信強度のみを無線局監視箇所４００に伝送し、受信強度が低下している場合は、受信強度と受信強度の低下警報とを無線局監視箇所４００に伝送する。また、Ａ局１００は、Ｂ局２００に向かって送信した信号の送信強度を無線局監視箇所４００に伝送する。

Ｂ局２００は、Ａ局１００と同様に構成され、アンテナ２０１を有し、反射板３００に設置されたＢ向アンテナ１１Ｂとの間で通信を行い、受信強度（受信レベル）を測定する。また、Ｂ局２００は、制御部（図示略）において、受信強度が低下したか否かを判定する。そして、Ｂ局２００は、受信強度や受信強度の低下警報、Ａ局１００に向かって送信した信号の送信強度などを無線局監視箇所４００に伝送する。

反射板３００は、図３に示すように、Ａ局１００から入射する信号ｆ_１を反射して、Ｂ局２００へ伝送し、Ｂ局２００から入射する信号ｆ_２を反射して、Ａ局１００へ伝送するものである。反射板３００の面積が、入射する信号ｆ_１の有効投影面積Ａｅ＝αＡｃｏｓθに比例する大きさである場合は、入射エネルギーを受信アンテナ（利得：４παＡｃｏｓθ／λ^２）として受信し、目的方向に向かって送信アンテナ（利得：４παＡｃｏｓθ／λ^２）として送信する。ここで、Ａは反射板の実面積であり、θは入射角または反射角であり、Ａｅは反射板の有効開口面積であり、αは面積度および大きさ・材質によって決まる能（α＝１とする）である。

また、反射板３００における反射損失は、Ｚ_０＝２０ｌｏｇ_１０（ｃｏｓθ）であるため、例えば、θ＞４５°の場合には３ｄｂとなり、θ＞６０°の場合には６ｄｂの損失があることになる。つまり、この損失分を考慮して、信号ｆ_１、ｆ_２の信号強度が設定されている。

通信不良区間判定システム１の反射板側装置１０は、反射板３００に配設されており、図１に示すように、主としてアンテナ１１と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２と、高周波増幅部１３と、検波部１４と、アナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）１５とを備える受信強度測定手段としての受信強度測定部１６と、通信強度データベース１７と、通信部１８と、これらを制御する制御部１９とを有している。ここで、受信強度測定部１６は、図２に示すように、Ａ向とＢ向の各方向性に対応してそれぞれ配設されており、Ａ向には「Ａ」を、Ｂ向には「Ｂ」をそれぞれ符号に付して区別するものとする。ここでは、主としてＡ向について説明する。

アンテナ１１Ａは、Ａ局１００からの信号を受信するものであり、図３および図４に示すように反射板３００上に配設されており、Ａ向の方向性を有するものであり、角度損失がない方向に配設されている。すなわち、Ａ局１００からの信号ｆ_１の伝播方向に対して、アンテナ１１Ａの受信面が直交するように配設されている。

そして、アンテナ１１Ａで受信した信号は、ＢＰＦ１２Ａによって、所望の周波数（目的周波数、数〜１０数ＭＨｚ）の信号のみが透過するようになっている。そして、高周波増幅部１３Ａによって、信号を選択や増幅などして、検波部１４Ａによって信号を復元した後に、Ａ／Ｄ変換部１５Ａによって、アナログ信号をデジタル信号に変換する。このような構成の受信強度測定部１６Ａによって、Ａ局１００から受信した信号の受信強度を測定する。

受信強度測定部１６Ｂは、受信強度測定部１６と同等に構成されており、Ｂ局２００から受信した信号の受信強度を測定する。

通信強度記憶手段１７は、受信強度測定部１６で測定された受信強度などの通信強度データベース１７ａを格納している。通信強度データベース１７ａには、区間、時刻ごとの受信強度が記憶されている。すなわち、通信強度データベース１７ａには、区間の受信強度が蓄積されている。

通信部１８は、通信網ＮＷを経由したデータ通信を可能にし、監視サーバ２０とデータなどの送受信を行うものである。

制御部１９は、受信強度測定部１６を制御したり、測定された受信強度を通信強度データベース１７ａに格納したりする機能を有している。

このような構成の反射板側装置１０には、蓄電装置を内蔵した太陽光発電装置（図示略）が配設されており、外部電源がない無給電状態でも動作可能である。

監視サーバ２０は、図１に示すように、主として判定手段としての判定タスク２１と、気象情報取得手段としての気象情報取得タスク２２と、記憶手段としての通信不良情報記憶手段２３と、通信部２４と、これらの制御を行う制御部２５と、を有している。

判定タスク２１は、通信不良が発生した場合に、受信強度に基づいて、Ａ局１００と反射板３００との区間Ａまたは、Ｂ局２００と反射板３００との区間Ｂで、通信不良が発生したかを判定する機能を有するプログラム、タスクであり、図５に示すフローチャートに基づいた処理を行う。この判定タスク２１は、制御部２５によって、Ａ局１００またはＢ局２００から受信強度の低下警報を受信した場合に、起動されるようになっている。

判定タスク２１が起動すると、まず、当該無線局監視箇所４００の監視対象であるＡ局１００とＢ局２００との間の全ての区間情報を取得する（ステップＳ１）。ここで、区間情報は、記憶部（図示略）に記憶されている。そして、取得した区間情報の中から、最初の区間を取得する（ステップＳ２）。

次に、当該区間の受信強度を取得する（ステップＳ３）。すなわち、反射板側装置１０の通信強度データベース１７ａから、当該区間の受信強度を取得する。

次に、取得した受信強度から当該区間が通信不良であるか否かを判定する（ステップＳ４）。ここで、通信不良であるか否かは、（Ａ）最新の受信強度が所定値以下まで低下しているか否か、（Ｂ）最新の受信強度が直前の受信強度から所定値以上低下しているか否か、（Ｃ）最新の受信強度が送信強度より所定値以下まで低下しているか否か、などで判定する。（Ａ）〜（Ｃ）のいずれかに該当する場合は、当該区間は通信不良であると判定する。具体的には、（Ａ）は、最新の受信強度が閾値以下であるか否かを判定し、（Ｂ）は、最新の受信強度が急激に低下しているか否かを判定し、（Ｃ）は、最新の受信強度が送信強度よりも閾値以上低下しているか否か、すなわち、許容される損失を超過しているか否か、を判定する。そして、通信不良ではない場合（「ＮＯ」の場合）は、ステップＳ７に進む。

通信不良である場合（「ＹＥＳ」の場合）は、ステップＳ５に進み、後述する気象情報取得タスク２２を起動する。そして、取得した気象情報を、通信不良情報データベース２３ａに記憶する（ステップＳ６）。

次に、全ての区間が終了しているか否かを判定し（ステップＳ７）、終了していない場合（「ＮＯ」の場合）は、ステップＳ８で次の区間を取得してステップＳ３に進んで、全ての区間が終了するまで処理を繰り返す。全ての区間が終了している場合（「ＹＥＳ」の場合）は、この判定タスク２１の処理を終了する。

気象情報取得タスク２２は、通信不良が発生した時点での区間周辺における気象情報を取得する機能を有するプログラム、タスクである。ここで、気象情報は、例えば、雨量、天気図、落雷、気温などのことであり、例えば、管轄官庁や公共機関などから提供されるデータベースや、民間企業から提供されるデータベースなどから取得することができる。気象情報取得タスク２２は、判定タスク２１において所定の条件を満たした場合に、ステップＳ５において起動されるようになっている。

例えば、図６に示すようにある区間で受信強度が低下した場合、すなわち、判定タスク２１で、ある区間について通信不良が発生したと判定した場合は、当該通信不良の発生時刻付近の気象条件（ここでは、濃霧、落雷）を取得する。この例では、通信不良の発生前に濃霧や落雷があり、そのデータが取得される。ここで、通信不良の発生時刻付近とは、通信不良の原因となりうる気象条件のデータを取得可能な時間より大に設定され、取得元（提供元）のデータベースの更新間隔などによって異なり、例えば、通信不良の発生時刻の前後数分から数１０分に設定される。

通信不良情報記憶手段２３は、気象情報取得タスク２２で取得した気象情報と、通信不良が発生した時点での受信強度とを関連付けて通信不良情報データベース２３ａとして格納している。図７に示すように、通信不良情報データベース２３ａには、通信不良の発生時刻２３１、発生区間２３２ごとに、状況２３３、気象条件２３４、対応２３５およびその他２３６が記憶されている。発生時刻２３１には、通信不良の発生した時刻が記憶されている。時刻の取得は、反射板３００に配設された電波時計やＧＰＳ（図示略）などから正確な時刻が取得可能である。発生区間２３２には、判定タスク２１で判定された区間が記憶されている。状況２３３には、通信不良の状況として、受信強度測定部１６で測定された受信強度などが記憶されている。気象条件２３４には、気象情報取得タスク２２で取得された当該通信不良が発生した時刻付近の当該区間の気象情報が記憶されている。対応２３５には、当該通信不良に対する対応内容が記憶されている。

例えば、通信不良情報データベース２３ａの一例として、図８に示すようなデータが記憶されている。具体的には、発生時刻２３１が○○年○月○日○：○○で、発生区間２３２が○○区間の通信不良は、状況２３３は信号レベルが○○まで低下し、気象条件２３４が降水量○○ｍｍ／ｈと記憶されている。また、通信不良を回避するためにとられた対応２３５は出力を上げたことが記憶されている。発生時刻２３１が△△年△月△日△：△△で、発生区間２３２が△△区間の通信不良は、状況２３３は信号レベルが△△まで低下し、気象条件２３４が濃霧、落雷と記憶されている。また、通信不良を回避するためにとられた対応２３５は重要回線の切り替えを行ったことが記憶されている。発生時刻２３１が××年×月×日×：××で、発生区間２３２が××区間の通信不良は、状況２３３は信号レベルが××まで低下し、気象条件２３４が降水量×ｍｍ／ｈと記憶されている。また、通信不良を回避するためにとられた対応２３５は出力を上げたことが記憶されている。このような、通信不良情報データベース２３ａにもとづいて、通信不良と気象条件との関連が把握し易くなる。

通信部２４は、通信網ＮＷを経由したデータ通信を可能にし、反射板側装置１０とＡ局１００とＢ局２００とデータなどの送受信を行うものである。

制御部２５は、Ａ局１００、Ｂ局２００から伝送される受信強度と受信強度の低下警報と送信強度とを常時監視して記憶部（図示略）に記憶したり、判定タスク２１を起動したりする機能を有している。

記憶部（図示略）は、通信不良区間判定システム１に必要な各種データやプログラム、タスクを記憶している。また、記憶部は、Ａ局１００、Ｂ局２００から伝送された受信強度や受信強度の低下警報、送信強度などを記憶している。

次に、このような構成の通信不良区間判定システム１における判定処理と気象情報取得処理および作用について説明する。

ここでは、例えば、図２に示すように、Ａ局１００と反射板３００との区間をＡとし、Ｂ局２００と反射板３００との区間をＢとし、Ａ局１００とＢ局２００とが反射板３００を介して無線通信している伝播経路において、区間Ｂで通信不良が発生した場合について説明する。

Ａ局１００、Ｂ局２００においては、常時、受信強度が測定、監視されており、区間Ｂで通信不良すると、Ａ局１００、Ｂ局２００において、受信強度が低下するので、Ａ局１００およびＢ局２００から監視サーバ２０に受信強度と受信強度の低下警報とが送信される。

監視サーバ２０においては、Ａ局１００、Ｂ局２００から、受信強度と受信強度の低下警報とを受信すると、制御部２５によって判定タスク２１が起動される。

判定タスク２１においては、ステップＳ１において、全ての区間、すなわち、区間Ａと区間Ｂとが取得される。そして、ステップＳ２において、最初の区間として区間Ａが取得され、ステップＳ４において、区間Ａは通信不良ではないと判定される。具体的には、区間Ａは、（Ａ）最新の受信強度が閾値以下であるか否か、（Ｂ）最新の受信強度が急激に低下しているか否か、（Ｃ）最新の受信強度が送信強度よりも閾値以上低下しているか否か、すなわち、許容される損失を超過しているか否か、が判定され、いずれにも該当しないので通信不良ではないと判定される。そして、ステップＳ７において、全ての区間が終了していないので、ステップＳ８に進んで、次の区間として区間Ｂが取得される。

区間Ｂは、ステップＳ４において、通信不良であると判定される。具体的には、区間Ｂは、（Ａ）最新の受信強度が閾値以下であるか否か、（Ｂ）最新の受信強度が急激に低下しているか否か、（Ｃ）最新の受信強度が送信強度よりも閾値以上低下しているか否か、すなわち、許容される損失を超過しているか否か、が判定され、いずれかに該当するので通信不良と判定される。そして、ステップＳ５に進んで、気象情報取得タスク２２が起動される。そして、気象情報取得タスク２２によって、区間Ｂ周辺での通信不良が発生した時点での気象情報が取得される。例えば図６に示すように、通信不良の発生時刻付近の気象条件として濃霧と落雷との情報が、配電自動化システムなどの他システムのデータベースから取得される。そして、ステップＳ６において、通信不良情報データベース２３ａに図８に示すようなデータが登録される。

そして、ステップＳ７において、全ての区間が終了したのでこの判定タスク２１の処理が終了される。

このようにして、判定タスク２１によって、Ａ局１００とＢ局２００とが反射板３００を介して無線通信している伝播経路において通信不良が発生した場合に、受信強度に基づいて、Ａ局１００と反射板３００との区間Ａまたは、Ｂ局２００と反射板３００と区間Ｂで、通信不良が発生したかが判定される。つまり、この実施の形態では、区間Ｂで通信不良が発生したと判定される。

以上のように、この通信不良区間判定システム１によれば、Ａ局１００とＢ局２００との間で通信不良が発生した場合に、Ａ局１００と反射板３００との区間Ａまたは、Ｂ局２００と反射板３００と区間Ｂで、通信不良が発生したかを判定することができる。つまり、Ａ局１００とＢ局２００とが反射板３００を介して無線通信する状態でも、通信不良が発生している区間を判定することができるので、より迅速かつ適切に通信不良を解消するための対応を取ることができる。すなわち、より安定した通信状態を提供し、通信状態を改善することが可能である。

また、通信不良が発生した時点での区間周辺における気象情報と受信強度とを関連付けて通信不良情報データベース２３ａに記憶するので、蓄積した情報にもとづいて、受信強度と気象情報との関係を分析し、通信不良と気象との因果関係を推測することが可能となる。すなわち、通信不良情報データベース２３ａに蓄積した通信不良が発生した時点の気象情報から、通信不良と気象条件との関連が把握し易くなるので、通信不良の原因となりやすい気象情報を推測することが可能となる。すなわち、例えば、区間の季節、時間ごとの通信不良の発生傾向や、気象条件との関連などを推測することが可能である。

さらに、反射板側装置１０には、蓄電装置を内蔵した太陽光発電装置（図示略）が配設されているので、無給電状態でも動作可能であるため、既存の無給電の反射板３００に容易に適用することが可能である。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、反射板３００が１つの場合について説明したが、反射板３００が複数の場合であっても同様にして、各区間に通信不良が発生したかを判定することができる。この場合は、各反射板３００に反射板側装置１０_１〜１０_ｎが配設され、判定タスク２１においてステップＳ２からステップＳ８の処理をすべての区間について繰り返すことで、通信不良の区間を判定することが可能である。

また、反射板側装置１０の受信強度測定部１６で測定した受信強度は、通信強度データベース１７ａに格納するようにしたが、測定した受信強度を随時監視サーバ２０に伝送して、監視サーバ２０においてデータベースとして格納するようにしてもよい。

１ 通信不良区間判定システム
１０ 反射板側装置
１６ 受信強度測定部（受信強度測定手段）
１７ａ 通信強度データベース
２０ 監視サーバ
２１ 判定タスク（判定手段）
２２ 気象情報取得タスク（気象情報取得手段）
２３ａ 通信不良情報データベース（記憶手段）
１００ Ａ局（第１の通信局）
２００ Ｂ局（第２の通信局）
３００ 反射板
４００ 無線局監視箇所

Claims (2)

1. 第１の通信局と第２の通信局とが反射板を介して無線通信する状態で、通信不良の区間を判定する通信不良区間判定システムであって、
   前記反射板に設けられ、前記第１の通信局および第２の通信局から受信した信号の受信強度を測定する受信強度測定手段と、
   通信不良が発生した場合に、前記受信強度に基づいて、前記第１の通信局と前記反射板との区間または、前記第２の通信局と前記反射板との区間で、通信不良が発生したかを判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする通信不良区間判定システム。
2. 前記通信不良が発生した時点での前記区間周辺における気象情報を取得する気象情報取得手段と、
   前記気象情報取得手段で取得した気象情報と、前記通信不良が発生した時点での前記受信強度とを関連付けて記憶する記憶手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信不良区間判定システム。

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