JP7121773B2

JP7121773B2 - 制御装置、システム、プログラム及び制御方法

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Publication number: JP7121773B2
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Inventors: 亮次平井
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Description

本発明は、制御装置、システム、プログラム及び制御方法に関する。

地上のゲートウェイとフィーダリンクを確立し、地上の端末とサービスリンクを確立し、ゲートウェイと端末との通信を中継することにより端末に無線通信サービスを提供するＨＡＰＳ（ＨｉｇｈＡｌｔｉｔｕｄｅＰｌａｔｆｏｒｍＳｔａｔｉｏｎ）が知られていた（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２０１９－１３５８２３号公報

本発明の第１の態様によれば、飛行体を制御する制御装置が提供される。飛行体は、バッテリと、バッテリの電力を用いて地上にビームを照射することにより形成した通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するための基地局部とを有し、バッテリの電力を用いて飛行してよい。制御装置は、バッテリのバッテリ容量を取得するバッテリ容量取得部を備えてよい。制御装置は、バッテリ容量に基づいて基地局部がユーザ端末に割り当てる通信リソースの量を制御する通信制御部を備えてよい。

上記飛行体は発電部を有してよく、上記バッテリは、上記発電部によって発電された電力によって充電されてよく、上記通信制御部は、上記バッテリ容量が第１制限閾値より低くなったことに応じて、上記通信リソースの割り当ての制限を開始してよい。上記通信制御部は、上記バッテリ容量が第１制限閾値より低くなったことに応じて、上記バッテリ容量が上記第１制限閾値より高い場合と比較して、上記ユーザ端末に割り当てる上記通信リソースの上限を低くしてよい。上記通信制御部は、上記通信リソースの割り当ての制限を開始した後、上記バッテリ容量の低下に応じて段階的に上記通信リソースの割り当ての制限を強めてよい。上記通信制御部は、上記通信リソースの割り当てを制限するとともに、上記基地局部の最大接続ユーザ数を低減させてよい。上記通信制御部は、上記通信リソースの割り当ての制限を開始した後、上記バッテリ容量が上記第１制限閾値よりも高い第１回復閾値より高くなったことに応じて、上記通信リソースの割り当ての制限を停止してよい。上記通信制御部は、上記バッテリの電力に関連する電力関連情報を取得し、上記電力関連情報に基づいて、上記第１制限閾値及び上記第１回復閾値を調整してよい。上記通信制御部は、上記バッテリ容量が上記第１制限閾値より低い第２制限閾値より低くなったことに応じて、上記バッテリから上記基地局部への電源供給を制限してよい。上記通信制御部は、上記バッテリ容量が上記第１制限閾値より低い第２制限閾値より低くなったことに応じて、上記バッテリから上記基地局部への電源供給を停止させてよい。上記通信制御部は、上記バッテリ容量が上記第２制限閾値より低くなった後、上記第２制限閾値よりも高い第２回復閾値より高くなったことに応じて、上記バッテリから上記基地局部への電源供給の制限を停止させてよい。上記通信制御部は、上記バッテリの電力に関連する電力関連情報を取得し、上記電力関連情報に基づいて、上記第２制限閾値及び上記第２回復閾値を調整してよい。

本発明の第２の態様によれば、上記制御装置と、上記制御装置を搭載した上記飛行体とを備えるシステムが提供される。

本発明の第３の態様によれば、コンピュータを上記管理装置として機能させるためのプログラムが提供される。

本発明の第４の態様によれば、バッテリと、バッテリの電力を用いて地上にビームを照射することにより形成した通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するための基地局部とを有し、バッテリの電力を用いて飛行する飛行体、を制御する制御装置によって実行される制御方法が提供される。制御方法は、バッテリのバッテリ容量を取得するバッテリ容量取得段階を備えてよい。制御方法は、バッテリ容量に基づいて基地局部がユーザ端末に割り当てる通信リソースの量を制御する通信制御段階を備えてよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

システム１０の一例を概略的に示す。制御装置２００の機能構成の一例を概略的に示す。制御装置２００による動作切替について説明するための説明図である。制御装置２００による処理の流れの一例を概略的に示す。制御装置２００による処理の流れの一例を概略的に示す。制御装置２００による処理の流れの一例を概略的に示す。リソース割当６００の一例を概略的に示す。リソース割当６００の一例を概略的に示す。リソース割当６００の一例を概略的に示す。リソース割当６００の一例を概略的に示す。制御装置２００として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、システム１０の一例を概略的に示す。システム１０は、ＨＡＰＳ１００及び制御装置２００を備える。システム１０は、管理装置３００を備えてもよい。

ＨＡＰＳ１００は、バッテリと、バッテリの電力を用いて地上にビーム１１２を照射することにより形成した通信エリア１１４内のユーザ端末３０に無線通信サービスを提供するための基地局部２１０とを有し、バッテリ１２０の電力を用いて飛行する飛行体の一例であってよい。図１では、バッテリの図示を省略している。

ＨＡＰＳ１００は、機体１０２、中央部１０４、プロペラ１０６、ポッド１０８、及び太陽電池パネル１１０を備える。中央部１０４内には、制御装置２００及び基地局部２１０が配置される。制御装置２００と基地局部２１０とは、別体であっても、一体であってもよい。

太陽電池パネル１１０によって発電された電力は、機体１０２、中央部１０４、及びポッド１０８の少なくともいずれかに配置された１又は複数のバッテリに蓄電される。バッテリに蓄電された電力は、ＨＡＰＳ１００が備える各構成によって利用される。太陽電池パネル１１０は、発電部の一例であってよい。発電部の他の例として、燃料発電部及び風力発電部等が挙げられる。

制御装置２００は、バッテリの電力を用いてＨＡＰＳ１００の飛行を制御する。制御装置２００は、例えば、プロペラ１０６の回転を制御することによってＨＡＰＳ１００の飛行を制御する。また、制御装置２００は、不図示のフラップやエレベータの角度を変更することによってＨＡＰＳ１００の飛行を制御してもよい。制御装置２００は、ＧＰＳセンサ等の測位センサ、ジャイロセンサ、及び加速度センサ等の各種センサを備えて、ＨＡＰＳ１００の位置、移動方向、及び移動速度を管理してよい。

制御装置２００は、バッテリの電力を用いてＨＡＰＳ１００の通信を制御する。制御装置２００は、ＳＬ（ＳｅｒｖｉｃｅＬｉｎｋ）アンテナを用いて、地上に通信エリア１１４を形成する。制御装置２００は、ＳＬアンテナを用いて、地上のユーザ端末３０とサービスリンクを形成する。ＳＬアンテナは、マルチビームアンテナであってもよい。セル通信エリア１１４は、マルチセルであってもよい。

制御装置２００は、ＦＬ（ＦｅｅｄｅｒＬｉｎｋ）アンテナを用いて、地上のゲートウェイ４０との間でフィーダリンクを形成してよい。制御装置２００は、ゲートウェイ４０を介して、ネットワーク２０にアクセスしてよい。

制御装置２００は、衛星通信アンテナを用いて、通信衛星５０と通信してもよい。制御装置２００は、通信衛星５０及び衛星通信局６０を介して、ネットワーク２０にアクセスしてよい。

ユーザ端末３０は、ＨＡＰＳ１００と通信可能であればどのような通信端末であってもよい。例えば、ユーザ端末３０は、スマートフォン等の携帯電話である。ユーザ端末３０は、タブレット端末及びＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）等であってもよい。ユーザ端末３０は、いわゆるＩｏＴ（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇ）デバイスであってもよい。ユーザ端末３０は、いわゆるＩｏＥ（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＥｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）に該当するあらゆるものを含み得る。

ＨＡＰＳ１００は、例えば、フィーダリンク又は通信衛星５０と、サービスリンクとを介して、ネットワーク２０とユーザ端末３０との通信を中継する。ＨＡＰＳ１００は、ユーザ端末３０とネットワーク２０との通信を中継することによって、ユーザ端末３０に無線通信サービスを提供してよい。

ネットワーク２０は、移動体通信ネットワークを含む。移動体通信ネットワークは、３Ｇ（３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式、ＬＴＥ（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）通信方式、５Ｇ（５ｔｈＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式、及び６Ｇ（６ｔｈＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式以降の通信方式のいずれに準拠していてもよい。ネットワーク２０は、インターネットを含んでもよい。

ＨＡＰＳ１００は、例えば、通信エリア１１４内のユーザ端末３０から受信したデータをネットワーク２０に送信する。また、ＨＡＰＳ１００は、例えば、ネットワーク２０を介して、通信エリア１１４内のユーザ端末３０宛のデータを受信した場合に、当該データをユーザ端末３０に送信する。

管理装置３００は、複数のＨＡＰＳ１００を管理する。管理装置３００は、ネットワーク２０及びゲートウェイ４０を介して、ＨＡＰＳ１００と通信してよい。管理装置３００は、ネットワーク２０、衛星通信局６０、及び通信衛星５０を介して、ＨＡＰＳ１００と通信してもよい。

管理装置３００は、指示を送信することによってＨＡＰＳ１００を制御する。管理装置３００は、通信エリア１１４によって地上の対象エリアをカバーさせるべく、ＨＡＰＳ１００に、対象エリアの上空を旋回させてよい。ＨＡＰＳ１００は、例えば、対象エリアの上空を円軌道で飛行しつつ、ＦＬアンテナの指向方向を調整することによってゲートウェイ４０との間のフィーダリンクを維持し、ＳＬアンテナの指向方向を調整することによって通信エリア１１４による対象エリアのカバーを維持する。

図２は、制御装置２００の機能構成の一例を概略的に示す。制御装置２００は、電源制御部２０２、電源部２０４、飛行制御部２０６、及び通信制御部２０８を備える。

電源制御部２０２は、太陽電池パネル１１０及びバッテリ１２０に接続されて、電源部２０４を制御する。電源制御部２０２は、太陽電池パネル１１０によって発電された電力を、電源部２０４によって、飛行制御部２０６及び通信制御部２０８に供給してよい。電源制御部２０２は、太陽電池パネル１１０によって発電された電力をバッテリ１２０に供給してバッテリ１２０を充電してよい。

電源制御部２０２は、例えば、日中の時間帯には、太陽電池パネル１１０によって発電された電力を飛行制御部２０６及び通信制御部２０８に供給したり、バッテリ１２０に供給したりするよう制御する。電源制御部２０２は、例えば、夜間の時間帯には、バッテリ１２０から飛行制御部２０６及び通信制御部２０８に電力を供給するよう制御する。

電源制御部２０２は、バッテリ１２０のバッテリ容量を取得して管理する。電源制御部２０２は、バッテリ容量取得部の一例であってよい。電源制御部２０２は、バッテリ１２０のバッテリ容量を通信制御部２０８に通知する。

飛行制御部２０６は、ＨＡＰＳ１００の飛行を制御する。飛行制御部２０６は、太陽電池パネル１１０によって発電された電力を用いてよい。飛行制御部２０６は、バッテリ１２０の電力を用いてよい。飛行制御部２０６は、例えば、プロペラ１０６の回転を制御することによってＨＡＰＳ１００の飛行を制御する。また、飛行制御部２０６は、フラップやエレベータの角度を変更することによってＨＡＰＳ１００の飛行を制御してもよい。飛行制御部２０６は、ＧＰＳセンサ等の測位センサ、ジャイロセンサ、及び加速度センサ等の各種センサを備えて、ＨＡＰＳ１００の位置、移動方向、及び移動速度を管理してよい。

通信制御部２０８は、ＨＡＰＳ１００の通信を制御する。通信制御部２０８は、ＦＬアンテナを制御してよい。通信制御部２０８は、ＳＬアンテナを制御してよい。通信制御部２０８は、衛星通信アンテナを制御してよい。

本実施形態に係る通信制御部２０８は、電源制御部２０２から通知されたバッテリ容量に基づいて、基地局部２１０がユーザ端末３０に割り当てる通信リソースの量を制御する。基地局部２１０は、ベースバンドユニット部２１２及び複数の無線機２１４を有する。ベースバンドユニット部２１２は、いわゆるＢＢＵ（ＢａｓｅＢａｎｄＵｎｉｔ）であってよく、無線機２１４は、いわゆるＲＲＨ（ＲｅｍｏｔｅＲａｄｉｏＨｅａｄ）であってよい。通信制御部２０８は、電源制御部２０２から通知されたバッテリ容量に基づいて、無線機２１４側のリソース制限を実施してよい。

通信制御部２０８は、バッテリ容量が第１制限閾値より低くなったことに応じて、通信リソースの割り当ての制限を開始する。通信制御部２０８は、例えば、バッテリ容量が第１制限閾値より低くなったことに応じて、バッテリ容量が第１制限閾値より高い場合と比較して、ユーザ端末３０に割り当てる通信リソースの上限を低くする。これにより、基地局部２１０によるバッテリ１２０の使用量を低減することができる。

ＨＡＰＳ１００の駆動エネルギーは、日中は太陽電池パネル１１０から供給される電力を主とし、太陽電池パネル１１０からの供給が絶たれる夜間においては日中に充電されたバッテリ１２０からの電力を用いて駆動する。ＨＡＰＳ１００に搭載される基地局部２１０においても、日中は太陽電池パネル１１０、夜間はバッテリ１２０からの電力を用いて動作することになるが、機体駆動の電力と共通して利用するため、基地局部２１０側で多くの電力を用いてしまうと、駆動エネルギーの供給が止まってしまい、最悪は機体制御が不可能となり墜落する恐れがある。

通常は、機体側の必要な電力と基地局部２１０側で必要な電力を計算して、足りるように設計をして運用することになるが、太陽電池パネル１１０の劣化、バッテリ１２０の劣化、日中の日照量不足等によるバッテリ１２０の充電不足等が起こる場合があるため、そのような不測の事態に陥ったときには機体駆動を優先して、基地局部２１０の消費電力を抑えることを行う必要がある。本実施形態に係る通信制御部２０８によれば、バッテリ容量が低下したことに応じて通信リソースの割り当てを制限することによって、通信品質は多少低下するものの、無線通信サービスの提供を維持しつつ、バッテリ容量が枯渇して飛行の継続が困難になる事態が発生する可能性を低減することができる。

通信制御部２０８は、バッテリ容量が第１制限閾値より低くなったことに応じて通信リソースの割り当ての制限を開始した後、バッテリ容量の低下に応じて段階的に通信リソースの割り当ての制限を強めてもよい。これにより、リソースの割り当てを制限して電力消費を抑えたにもかかわらずバッテリ容量の低下が続いてしまう場合に、無線通信サービスの提供は維持しつつ、電力の消費スピードを低減することができる。

通信制御部２０８は、通信リソースの割り当てを制限するとともに、基地局部２１０の最大接続ユーザ数を低減させてもよい。通信リソースの割り当ての制限を実施することにより、通信エリア１１４の輻輳が発生すると考えられる。これは、通信エリア１１４内のユーザ端末３０のビヘイビアが変わらないのに通信リソースが減るためである。通信制御部２０８は、例えば、通常時の最大接続ユーザ数が１０００であり、通信リソースの割り当てを５０％とした場合に、最大接続ユーザ数を５００に低減させる。これにより、輻輳の回避に貢献することができる。

なお、通信制御部２０８は、接続ユーザ数が、低減後の最大接続ユーザ数を超えた場合には、超えないようにアクセス規制をかけてよい。例えば、最大接続ユーザ数を５００とした場合において、６００のユーザ端末３０が接続してきている場合には、アクセス規制を、マージンを見て、アクセス規制２０％かけて接続ユーザ数の削減に務め得る。

通信制御部２０８は、通信リソースの割り当ての制限を開始した後、バッテリ容量が第１制限閾値よりも高い第１回復閾値より高くなったことに応じて、通信リソースの割り当ての制限を停止してよい。第１制限閾値ではなく、第１制限閾値よりも高い第１回復閾値より高くなったことに応じて通信リソースの割り当ての制限を停止するようにすることによって、通信リソースの制限の実施と停止との切り替えが、短期間に連続して発生してしまう可能性を低減することができる。

通信制御部２０８は、バッテリ容量が第１制限閾値より低い第２制限閾値より低くなったことに応じて、バッテリ１２０から基地局部２１０への電源供給を制限してよい。通信制御部２０８は、例えば、バッテリ容量が第１制限閾値より低い第２制限閾値より低くなったことに応じて、バッテリ１２０から基地局部２１０への電源供給を停止させる。通信制御部２０８は、バッテリ容量が第１制限閾値より低い第２制限閾値より低くなったことに応じて、バッテリ１２０から基地局部２１０への電源供給量を低減させてもよい。これらにより、バッテリ１２０の電力消費を飛行制御部２０６による飛行制御のみとすることができ、バッテリ１２０の消費スピードの低減、バッテリ１２０の容量回復に貢献することができる。

通信制御部２０８は、バッテリ容量が第２制限閾値より低くなった後、第２制限閾値よりも高い第２回復閾値より高くなったことに応じて、バッテリ１２０から基地局部２１０への電源供給の制限を停止させてよい。第２制限閾値ではなく、第２制限閾値よりも高い第２回復閾値より高くなったことに応じて基地局部２１０への電源供給の制限を停止するようにすることによって、電源供給の制限の実施と停止との切り替えが、短期間に連続して発生してしまう可能性を低減することができる。

通信制御部２０８は、バッテリの電力に関連する電力関連情報を取得してよい。通信制御部２０８は、例えば、電源制御部２０２から、太陽電池パネル１１０による発電量を示す情報を取得する。また、通信制御部２０８は、例えば、フィーダリンク又は通信衛星５０を介して、ネットワーク２０上における気象情報を提供する気象情報サーバから、ＨＡＰＳ１００が飛行する空域の気象情報を取得する。

通信制御部２０８は、電力関連情報に基づいて、第１制限閾値、第１回復閾値、第２制限閾値、及び第２回復閾値の少なくともいずれかを調整してよい。通信制御部２０８は、例えば、太陽電池パネル１１０による発電量が予め定められた閾値より高い場合に、第１回復閾値及び第２回復閾値の少なくともいずれかを低減する。また、通信制御部２０８は、例えば、ＨＡＰＳ１００が飛行する空域の気象情報から、飛行制御部２０６による動力電力消費量が予め定められた閾値より高いと判定した場合に、第１制限閾値及び第２制限閾値の少なくともいずれかを低減する。このように、電力関連情報による現在予測及び将来予測に応じて、各種閾値を先回りで調整することにより、状況の変化により迅速に対応可能にできる。

図３は、通信制御部２０８による動作切替について説明するための説明図である。通信制御部２０８は、バッテリ１２０のバッテリ容量に基づいて、正常動作５１２、制限動作５１４、電源供給断５１６を切り替える。

正常動作５１２は、すべてのベースバンドユニット部２１２及び無線機２１４に対して電源供給を行って、通信リソースを制限することなく通信を実行させる動作であってよい。制限動作５１４は、すべてのベースバンドユニット部２１２及び無線機２１４に対して電源供給を行うが、無線機２１４側に通信リソース制限をかける動作であってよい。通信制御部２０８は、バッテリ１２０のバッテリ容量回復と無線通信サービスのバランスをとる運用を行いたい場合に、制限動作５１４を実施し得る。電源供給断５１６は、すべてのベースバンドユニット部２１２及び無線機２１４の電源供給断を行う動作であってよい。通信制御部２０８は、例えば、バッテリ１２０のバッテリ容量が著しく低下している場合に、電源供給断５１６を実施して、バッテリ１２０のバッテリ容量回復に注力し得る。

通信制御部２０８は、バッテリ１２０のバッテリ残量が制限閾値５０２より低くなったことに応じて、正常動作５１２から制限動作５１４に切り替える。制限閾値５０２は、第１制限閾値の一例であってよい。通信制御部２０８は、バッテリ残量が回復閾値５０４より高くなったことに応じて、制限動作５１４から正常動作５１２に切り替えてよい。回復閾値５０４は、第１回復閾値の一例であってよい。

通信制御部２０８は、バッテリ残量が制限閾値５０６より低くなったことに応じて、電源供給断５１６に切り替える。制限閾値５０６は、第２制限閾値の一例であってよい。通信制御部２０８は、バッテリ残量が回復閾値５０８より高くなったことに応じて、制限動作５１４に切り替えてよい。回復閾値５０８は、第２回復閾値の一例であってよい。

図４は、通信制御部２０８による処理の流れの一例を概略的に示す。ここでは、第１制限閾値、第２制限閾値、第１回復閾値、第２回復閾値、バッテリ残量と各閾値とを比較する判断判定周期、リソース制限ステップ値、リソース制限下限値、最大接続ユーザ数、及び制限マージンが設定されており、正常状態で動作している状態を開始状態として説明する。各値は、ＨＡＰＳ１００の管理者及び制御装置２００の管理者等によって設定されてよい。

ステップ（ステップをＳと省略して記載する場合がある。）１０２において、通信制御部２０８は、電源制御部２０２からバッテリ残量を定期的に取得する。通信制御部２０８は、判断判定周期が満了したことに応じて、Ｓ１０４に進む。

Ｓ１０４において、通信制御部２０８は、バッテリ残量が第１制限閾値以上であるか否かを判定する。第１制限閾値以上であると判定した場合、Ｓ１０２に戻り、第１制限閾値より低いと判定した場合、Ｓ１０６に進む。

Ｓ１０６において、通信制御部２０８は、バッテリ残量が第２制限閾値以上であるか否かを判定する。第２制限閾値以上であると判定した場合、Ｓ１０８に進み、第２制限閾値より低いと判定した場合、Ｓ１１８に進む。

Ｓ１０８において、通信制御部２０８は、制限動作を開始する。Ｓ１１０では、通信制御部２０８が、電源制御部２０２からバッテリ残量を定期的に取得する。通信制御部２０８は、判断判定周期が満了したことに応じて、Ｓ１１２に進む。

Ｓ１１２において、通信制御部２０８は、バッテリ残量が第１回復閾値以上であるか否かを判定する。第１回復閾値以上であると判定した場合、Ｓ１１４に進み、第１回復閾値より低いと判定した場合、Ｓ１１６に進む。Ｓ１１４において、通信制御部２０８は、正常動作を開始して、Ｓ１０２に戻る。

Ｓ１１６において、通信制御部２０８は、バッテリ残量が第２制限閾値より低いか否かを判定する。第２制限閾値より低いと判定した場合、Ｓ１１８に進み、第２制限閾値以上であると判定した場合、Ｓ１１０に戻る。Ｓ１１８において、通信制御部２０８は、基地局部２１０に対する電源供給を停止する。

Ｓ１２０において、通信制御部２０８は、電源制御部２０２からバッテリ残量を定期的に取得する。通信制御部２０８は、判断判定周期が満了したことに応じて、Ｓ１２２に進む。

Ｓ１２２において、通信制御部２０８は、バッテリ残量が第１回復閾値より高いか否かを判定する。第１回復閾値より高いと判定した場合、Ｓ１１４に戻り、第１回復閾値以下であると判定した場合、Ｓ１２４に進む。

Ｓ１２４において、通信制御部２０８は、バッテリ残量が第２回復閾値より高いか否かを判定する。第２回復閾値より高いと判定した場合、Ｓ１０８に戻り、第２回復閾値以下であると判定した場合、Ｓ１２０に戻る。

図５は、通信制御部２０８による制限動作の流れの一例を概略的に示す。Ｓ２０２において、通信制御部２０８は、割当可能リソースに、「１００－リソース制限ステップ値」を保持し、基地局部２１０に、リソース割当を実施させる。Ｓ２０４において、通信制御部２０８は、基地局部２１０に、アクセス規制動作を実行させる。

Ｓ２０６において、通信制御部２０８は、電源制御部２０２からバッテリ１２０のバッテリ残量を取得する。Ｓ２０８において、通信制御部２０８は、取得したバッテリ残量が前回判断時のバッテリ残量よりも多いか否かを判定する。多いと判定した場合、Ｓ２０４に戻り、少ないと判定した場合、Ｓ２１０に進む。

Ｓ２１０において、通信制御部２０８は、「割当可能リソース＝前回の割当可能リソース－リソース制限ステップ値」として更新して保持する。Ｓ２１２において、通信制御部２０８は、割当可能リソースが、リソース制限下限値以上であるか否かを判定する。リソース制限下限値以上であると判定した場合、Ｓ２１４に進み、リソース制限下限値より少ないと判定した場合、Ｓ２１６に進む。

Ｓ２１４において、通信制御部２０８は、更新された割当可能リソースに基づいてリソース割当を実施する。Ｓ２１６において、通信制御部２０８は、リソース制限下限値を割当可能リソースとしてリソース割当を実施する。

図６は、通信制御部２０８によるアクセス規制動作の流れの一例を概略的に示す。Ｓ３０２において、通信制御部２０８は最大接続ユーザ数を記憶する。Ｓ３０４において、通信制御部２０８は、「接続上限数＝最大接続ユーザ数×割当可能リソース」を記憶する。

Ｓ３０６において、通信制御部２０８は、接続ユーザ数が、接続上限数よりも多いか否かを判定する。多いと判定した場合、Ｓ３０８に進む。Ｓ３０８において、通信制御部２０８は、「アクセス規制値＝１－｛最大接続ユーザ数×｛１－（制限マージン／１００｝／接続ユーザ数｝）を設定する。そして、アクセス規制動作を終了する。

図７～図１０は、リソース割当６００の例を概略的に示す。リソースブロック６０２は、割当を行うリソースブロックを示し、リソースブロック６０４は、割当を行わないリソースブロックを示す。縦軸は周波数を示し、横軸は時間を示す。図７～図１０は、通信リソースの５０％の割り当てを制限した場合について例示している。

通信制御部２０８は、時間軸上で、通信リソースを制限してよい。例えば、通信制御部２０８は、図７に示すように、時間軸上で、１サブフレーム毎にリソースの割り当てを行うことによって、リソース制限を実施する。また、通信制御部２０８は、図８に示すように、時間軸上で、５サブフレーム毎にリソースの割り当てを行うことによって、リソース制限を実施する。

通信制御部２０８は、周波数軸上で、通信リソースを制限してもよい。例えば、通信制御部２０８は、図９に示すように、周波数軸上で、割り当てるサブキャリアの数を低減することによって、リソース制限を実施する。

通信制御部２０８は、時間軸及び周波数軸上で、通信リソースを制限してもよい。例えば、通信制御部２０８は、図１０に示すように、時間軸上での制限と、周波数軸上での制限とを組み合わせることによって、リソース制限を実施する。

図１１は、制御装置２００として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００を、上記実施形態に係る装置の１又は複数の「部」として機能させ、又はコンピュータ１２００に、上記実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該１又は複数の「部」を実行させることができ、及び／又はコンピュータ１２００に、上記実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、ＲＡＭ１２１４、及びグラフィックコントローラ１２１６を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、記憶装置１２２４、並びにＤＶＤドライブ及びＩＣカードドライブのような入出力ユニットを含み、それらは入出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。記憶装置１２２４は、ハードディスクドライブ及びソリッドステートドライブ等であってよい。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０及びキーボードのようなレガシの入出力ユニットを含み、それらは入出力チップ１２４０を介して入出力コントローラ１２２０に接続されている。

ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ１２１６は、ＲＡＭ１２１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中に、ＣＰＵ１２１２によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス１２１８上に表示されるようにする。

通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。記憶装置１２２４は、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納する。ＩＣカードドライブは、プログラム及びデータをＩＣカードから読み取り、及び／又はプログラム及びデータをＩＣカードに書き込む。

ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／又はコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ１２４０はまた、様々な入出力ユニットをＵＳＢポート、パラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入出力コントローラ１２２０に接続してよい。

プログラムは、ＤＶＤ－ＲＯＭ又はＩＣカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもある記憶装置１２２４、ＲＡＭ１２１４、又はＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、記憶装置１２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ１２１２は、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ（ＤＶＤ－ＲＯＭ）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、当該複数のエントリの中から、第１の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラム又はソフトウェアモジュールは、コンピュータ１２００上又はコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。

本実施形態におけるフローチャート及びブロック図におけるブロックは、オペレーションが実行されるプロセスの段階又はオペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）及び／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及びプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、及び他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、又はＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路が、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために当該コンピュータ可読命令を実行すべく、ローカルに又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

上記実施形態では、ＨＡＰＳ１００の制御装置２００が、ＨＡＰＳ１００のバッテリのバッテリ残量に基づいて、基地局部２１０がユーザ端末３０に割り当てる通信リソースの量を制御する例を主に説明したが、これに限らない。管理装置３００が、ＨＡＰＳ１００のバッテリのバッテリ残量に基づいて、基地局部２１０がユーザ端末３０に割り当てる通信リソースの量を制御してもよい。すなわち、管理装置３００が、制御装置として機能してもよい。管理装置３００は、例えば、ＨＡＰＳ１００から、ＨＡＰＳ１００のバッテリのバッテリ残量を取得して、バッテリ残量に基づいて、基地局部２１０がユーザ端末３０に割り当てる通信リソースの量を制御する指示をＨＡＰＳ１００に送信する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０システム、２０ネットワーク、３０ユーザ端末、４０ゲートウェイ、５０通信衛星、６０衛星通信局、１００ＨＡＰＳ、１０２機体、１０４中央部、１０６プロペラ、１０８ポッド、１１０太陽電池パネル、１２０バッテリ、２００制御装置、２０２電源制御部、２０４電源部、２０６飛行制御部、２０８通信制御部、２１０基地局部、２１２ベースバンドユニット部、２１４無線機、３００管理装置、５０２制限閾値、５０４回復閾値、５０６制限閾値、５０８回復閾値、５１２正常動作、５１４制限動作、５１６電源供給断、６００リソース割当、６０２リソースブロック、１２００コンピュータ、１２１０ホストコントローラ、１２１２ＣＰＵ、１２１４ＲＡＭ、１２１６グラフィックコントローラ、１２１８ディスプレイデバイス、１２２０入出力コントローラ、１２２２通信インタフェース、１２２４記憶装置、１２３０ＲＯＭ、１２４０入出力チップ

Claims

バッテリと、前記バッテリの電力を用いて地上にビームを照射することにより形成した通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するための基地局部と、発電部とを有し、前記バッテリの電力を用いて飛行する飛行体、を制御する制御装置であって、
前記バッテリのバッテリ容量を取得するバッテリ容量取得部と、
前記バッテリ容量に基づいて前記基地局部が前記ユーザ端末に割り当てる通信リソースの量を制御する通信制御部と
を備え、
前記バッテリは、前記発電部によって発電された電力によって充電され、
前記通信制御部は、前記バッテリ容量が第１制限閾値より低くなったことに応じて、前記通信リソースの割り当ての制限を開始し、
前記通信制御部は、前記通信リソースの割り当ての制限を開始した後、前記バッテリ容量が前記第１制限閾値よりも高い第１回復閾値より高くなったことに応じて、前記通信リソースの割り当ての制限を停止し、
前記通信制御部は、前記バッテリの電力に関連する電力関連情報を取得し、前記電力関連情報に基づいて、前記第１制限閾値及び前記第１回復閾値を調整する、
制御装置。
バッテリと、前記バッテリの電力を用いて地上にビームを照射することにより形成した通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するための基地局部と、発電部とを有し、前記バッテリの電力を用いて飛行する飛行体、を制御する制御装置であって、
前記バッテリのバッテリ容量を取得するバッテリ容量取得部と、
前記バッテリ容量に基づいて前記基地局部が前記ユーザ端末に割り当てる通信リソースの量を制御する通信制御部と
を備え、
前記バッテリは、前記発電部によって発電された電力によって充電され、
前記通信制御部は、前記バッテリ容量が第１制限閾値より低くなったことに応じて、前記通信リソースの割り当ての制限を開始し、
前記通信制御部は、前記バッテリ容量が前記第１制限閾値より低い第２制限閾値より低くなったことに応じて、前記バッテリから前記基地局部への電源供給を制限する、
制御装置。
前記通信制御部は、前記バッテリ容量が前記第１制限閾値より低い第２制限閾値より低くなったことに応じて、前記バッテリから前記基地局部への電源供給を停止させる、請求項２に記載の制御装置。
前記通信制御部は、前記バッテリ容量が前記第２制限閾値より低くなった後、前記第２制限閾値よりも高い第２回復閾値より高くなったことに応じて、前記バッテリから前記基地局部への電源供給の制限を停止させる、請求項２又は３に記載の制御装置。
前記通信制御部は、前記バッテリの電力に関連する電力関連情報を取得し、前記電力関連情報に基づいて、前記第２制限閾値及び前記第２回復閾値を調整する、請求項４に記載の制御装置。
前記通信制御部は、前記バッテリ容量が第１制限閾値より低くなったことに応じて、前記バッテリ容量が前記第１制限閾値より高い場合と比較して、前記ユーザ端末に割り当てる前記通信リソースの上限を低くする、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置。
前記通信制御部は、前記通信リソースの割り当ての制限を開始した後、前記バッテリ容量の低下に応じて段階的に前記通信リソースの割り当ての制限を強める、請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置。
前記通信制御部は、前記通信リソースの割り当てを制限するとともに、前記基地局部の最大接続ユーザ数を低減させる、請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置。
請求項１から８のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記制御装置を搭載した前記飛行体と
を備えるシステム。
コンピュータを、請求項１から８のいずれか一項に記載の制御装置として機能させるためのプログラム。
バッテリと、前記バッテリの電力を用いて地上にビームを照射することにより形成した通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するための基地局部と、発電部とを有し、前記バッテリの電力を用いて飛行する飛行体、を制御する制御装置によって実行される制御方法であって、
前記バッテリのバッテリ容量を取得するバッテリ容量取得段階と、
前記バッテリ容量に基づいて前記基地局部が前記ユーザ端末に割り当てる通信リソースの量を制御する通信制御段階と
を備え、
前記バッテリは、前記発電部によって発電された電力によって充電され、
前記通信制御段階は、前記バッテリ容量が第１制限閾値より低くなったことに応じて、前記通信リソースの割り当ての制限を開始し、前記通信リソースの割り当ての制限を開始した後、前記バッテリ容量が前記第１制限閾値よりも高い第１回復閾値より高くなったことに応じて、前記通信リソースの割り当ての制限を停止し、
前記制御方法は、
前記バッテリの電力に関連する電力関連情報を取得し、前記電力関連情報に基づいて、前記第１制限閾値及び前記第１回復閾値を調整する段階
を更に備える、制御方法。
バッテリと、前記バッテリの電力を用いて地上にビームを照射することにより形成した通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するための基地局部と、発電部とを有し、前記バッテリの電力を用いて飛行する飛行体、を制御する制御装置によって実行される制御方法であって、
前記バッテリのバッテリ容量を取得するバッテリ容量取得段階と、
前記バッテリ容量に基づいて前記基地局部が前記ユーザ端末に割り当てる通信リソースの量を制御する通信制御段階と
を備え、
前記バッテリは、前記発電部によって発電された電力によって充電され、
前記通信制御段階は、前記バッテリ容量が第１制限閾値より低くなったことに応じて、前記通信リソースの割り当ての制限を開始し、
前記制御方法は、
前記バッテリ容量が前記第１制限閾値より低い第２制限閾値より低くなったことに応じて、前記バッテリから前記基地局部への電源供給を制限する段階
を更に備える、
制御方法。