JP7442951B2 - レイアウト計画システム - Google Patents

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特許法第３０条第２項適用 令和３年３月１９日、令和３年８月４日、令和３年１２月８日及び令和４年３月１４日 ウェブ会議にて開催された、総務省事業「電波資源拡大のための研究開発」運営委員会にて公開

特許法第３０条第２項適用 令和３年８月２４日 ウェブ会議にて開催された、電子情報通信学会 短距離無線通信研究会（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｅｉｃｅ．ｏｒｇ／ｋｅｎ／ｐｒｏｇｒａｍ／ｉｎｄｅｘ．ｐｈｐ？ｔｇｓ＿ｒｅｇｉｄ＝９５ｆ６５ａｃ８０５０８４３８４２４５ｅ２ｂ７０ｄ６７ａ９４５２５７２０ａｃ２ａ９ａｃｃ５ｂ３５０７ｂｅ７ｂ０５ｂａ８２２３５７＆ｔｇｉｄ＝ＩＥＩＣＥ－ＳＲＷ）にて公開

特許法第３０条第２項適用 令和３年１１月２５日 パシフィコ横浜（神奈川県横浜市西区みなとみらい１－１－１）にて開催された、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｗｏｒｋｓｈｏｐｓ ＆ Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ ２０２１（ｈｔｔｐｓ：／／ａｐｍｃ－ｍｗｅ．ｏｒｇ／ｍｗｅ２０２１／ｐｒｏｇｒａｍ／１１２５．ｈｔｍｌ）にて公開

特許法第３０条第２項適用 令和３年１１月２６日 ウェブ会議にて開催された、電子情報通信学会 クラウドネットワークロボット研究会（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｅｉｃｅ．ｏｒｇ／ｋｅｎ／ｐｒｏｇｒａｍ／ｉｎｄｅｘ．ｐｈｐ？ｔｇｓ＿ｒｅｇｉｄ＝ｅ８９ｂ４５１５４ｅｂ５０５４０９ａａ７ｆ０１６ｂ００ｂ２６６ｄ４１ｂ８９２９４５２１３ｃｆ７１４ａ９ｅ６ｂ４１ｆａｆ４ｄ４４１＆ｔｇｉｄ＝ＩＥＩＣＥ－ＳＲＷ）にて公開

特許法第３０条第２項適用 令和３年１２月９日 ウェブ会議にて開催された、第４０回人間情報学会（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｈｉ－ｓｏｃ．ｉｎｆｏ／ｐｄｆ／４０ｔｈＡＨＩ＿ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．ｐｄｆ）にて公開

特許法第３０条第２項適用 令和４年３月４日 ウェブ会議にて開催された、国立研究開発法人情報通信研究機構 ワイヤレスエミュレータ利活用シンポジウム（ｈｔｔｐｓ：／／ｐｃｏ－ｐｒｉｍｅ．ｃｏｍ／ｃｐｓ＿ｐｒｏｍｏ／）にて公開

本発明は、複数の什器を配置したフロア内での無線通信の状態を仮想的に表示するシステムに関する。

オフィス等のフロアには、種々の什器、例えば机や椅子、収納家具、パーティション等が配置され、執務スペースやミーティングルーム、カフェスペース等が構築される。これにあたり、コンピュータを使用してレイアウトの計画や管理、提案等を行うことが試みられている。下記特許文献１には、複数の什器をフロア内に配置する際のレイアウトの基本計画を簡便に構築して可視化できるようにしたシステムが開示されている。

特許第６８８０７２２号公報

今日のオフィス、店舗、宿泊施設他各種の商業施設、病院等のフロアでは、携帯電話網の他、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＷｉＭＡＸ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等による無線通信が多用される。

フロア内で複数人が複数の通信端末を使用する環境下では、各人または各通信端末がどの場所にあり、また無線ＬＡＮルータその他の通信用アンテナをどの場所に配置しているかによって、無線通信を円滑に行い得る（接続でき、通信速度が速い）かそうでない（接続できない、または通信速度が遅い）かが変化する。それ故、什器及び通信アンテナのレイアウトが重要となる。

本発明では、什器及び通信アンテナをフロア内に配設する際のレイアウトの基本計画を簡便に構築、可視化できるようにすることを所期の目的とする。

本発明では、複数の什器を配置した複数の階層を有したフロア内での無線通信の状態を仮想的に表示するものであって、前記フロア内の何れかの階層に配置される一または複数の什器の位置及び各什器の特性に関するデータを含む構造物情報を格納する構造物情報格納部と、前記フロア内の何れかの階層に所在する複数の通信端末の各々の位置に関するデータを含む端末情報を格納する端末情報格納部と、前記通信端末と無線通信を行うために前記フロア内の何れかの階層に配置される複数のアンテナの位置及び各アンテナの特性に関するデータを含むアンテナ情報を格納するアンテナ情報格納部と、前記構造物情報、前記端末情報及び前記アンテナ情報を基にシミュレートされる結果である、フロア内にある複数の通信端末及び複数のアンテナのそれぞれについて、フロア内においてどの通信端末がどのアンテナと通信接続可能であるか、及び当該通信端末と当該アンテナとの間で実現可能な通信速度を、当該通信端末と当該アンテナとを線で結びかつ当該通信端末と当該アンテナとの間で実現可能な通信速度を示唆する表現をその線上で行うことで同時に可視化してユーザに提示するべくディスプレイに画面表示させる表示制御部とを具備し、前記フロア内に所在する複数の通信端末のうち少なくとも一部はフロア内を移動可能であり、前記端末情報格納部は、移動可能な各通信端末毎に、それが移動する場合の動線若しくは移動経路、移動速度、起点から移動する確率若しくは頻度を規定するデータを含む端末情報を格納し、前記表示制御部は、刻々と移動する前記通信端末の前記フロア内での位置を基に単位時間あたりの時系列的なシミュレーションが反復的に実行される結果である、各時点における、フロア内においてどの通信端末がどのアンテナと通信接続可能であるか、及び当該通信端末と当該アンテナとの間で実現可能な通信速度を、時系列的に変化するアニメーションとしてディスプレイに画面表示させ、さらに、前記表示制御部は、シミュレーションの結果に応じて、前記フロアのある階内にある通信端末と、別の階内にあるアンテナとが通信接続可能であるときに、それら通信端末とアンテナとを両階を跨ぐ前記線で結んで可視化してディスプレイに画面表示させるものであり、また、前記表示制御部は、前記フロア内の各所に設置した各アンテナから放射される通信用の電波の強度及びフロア内での到達範囲をも視覚的にディスプレイに画面表示させる、レイアウト計画システムを構成した。

本発明に係るレイアウト計画システムを構成するために用いられるプログラムは、コンピュータを、複数の階層を有したフロア内の何れかの階層に配置される一または複数の什器の位置及び各什器の特性に関するデータを含む構造物情報を格納する構造物情報格納部、前記フロア内の何れかの階層に所在する複数の通信端末の各々の位置に関するデータを含む端末情報を格納する端末情報格納部、前記通信端末と無線通信を行うために前記フロア内の何れかの階層に配置される複数のアンテナの位置及び各アンテナの特性に関するデータを含むアンテナ情報を格納するアンテナ情報格納部、並びに、前記構造物情報、前記端末情報及び前記アンテナ情報を基にシミュレートされる結果である、フロア内にある複数の通信端末及び複数のアンテナのそれぞれについて、フロア内においてどの通信端末がどのアンテナと通信接続可能であるか、及び当該通信端末と当該アンテナとの間で実現可能な通信速度を、当該通信端末と当該アンテナとを線で結びかつ当該通信端末と当該アンテナとの間で実現可能な通信速度を示唆する表現をその線上で行うことで同時に可視化してユーザに提示するべくディスプレイに画面表示させる表示制御部として機能させ、前記フロア内に所在する複数の通信端末のうち少なくとも一部はフロア内を移動可能であり、前記端末情報格納部は、移動可能な各通信端末毎に、それが移動する場合の動線若しくは移動経路、移動速度、起点から移動する確率若しくは頻度を規定するデータを含む端末情報を格納し、前記表示制御部は、刻々と移動する前記通信端末の前記フロア内での位置を基に単位時間あたりの時系列的なシミュレーションが反復的に実行される結果である、各時点における、フロア内においてどの通信端末がどのアンテナと通信接続可能であるか、及び当該通信端末と当該アンテナとの間で実現可能な通信速度を、時系列的に変化するアニメーションとしてディスプレイに画面表示させ、さらに、前記表示制御部は、シミュレーションの結果に応じて、前記フロアのある階内にある通信端末と、別の階内にあるアンテナとが通信接続可能であるときに、それら通信端末とアンテナとを両階を跨ぐ前記線で結んで可視化してディスプレイに画面表示させるものであり、また、前記表示制御部は、前記フロア内の各所に設置した各アンテナから放射される通信用の電波の強度及びフロア内での到達範囲をも視覚的にディスプレイに画面表示させる。

本発明によれば、什器及び通信アンテナをフロア内に配設する際のレイアウトの基本計画を簡便に構築して可視化できる。

本発明の一実施形態のシステムの全体構成を示す図。 同実施形態におけるシステムの主体となるコンピュータが有するハードウェア資源を示す図。 同実施形態のコンピュータの機能ブロック図。 同実施形態のコンピュータによるフロアの画面表示例を示す図。 同実施形態のコンピュータによるフロア及び什器のレイアウトの画面表示例を示す図。 同実施形態のコンピュータによるフロア及び什器のレイアウトの画面表示例を示す図。 同実施形態におけるフロアに配置される什器のユニット及びグループについて説明する図。 同実施形態において構造物情報格納部が格納する構造物情報の内容の一部を例示する図。 同実施形態において構造物情報格納部が格納する構造物情報の内容の一部を例示する図。 同実施形態において構造物情報格納部が格納する構造物情報の内容の一部を例示する図。 同実施形態において構造物情報格納部が格納する構造物情報の内容の一部を例示する図。 同実施形態において端末情報格納部が格納する端末情報の内容を例示する図。 同実施形態においてアンテナ情報格納部が格納するアンテナ情報の内容を例示する図。 同実施形態のコンピュータによる無線通信環境のシミュレーション結果の画面表示例を示す図。 同実施形態において構造物情報格納部が格納する構造物情報の内容の一部を例示する図。 同実施形態において構造物情報格納部が格納する構造物情報の内容の一部を例示する図。 同実施形態において構造物情報格納部が格納する構造物情報の内容の一部を例示する図。 同実施形態において構造物情報格納部が格納する構造物情報の内容の一部を例示する図。 同実施形態において端末情報格納部が格納する端末情報の内容を例示する図。 同実施形態においてアンテナ情報格納部が格納するアンテナ情報の内容を例示する図。 同実施形態のコンピュータによる無線通信環境のシミュレーション結果の画面表示例を示す図。 同実施形態のコンピュータによる無線通信環境のシミュレーション結果の画面表示例を示す図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態のレイアウト計画システムは、オフィス等のフロア内に複数の什器Ｆ及び複数の無線通信用のアンテナＲを配置するレイアウトの計画を行おうとするユーザが使用するコンピュータ１を主体として構成される。

通信アンテナＲとは、フロア内に存在する通信端末Ｔとの間で無線通信を行い、それにより、テキストデータ、静止画像データ、動画像データ、音声データその他各種データを送信及び／または受信するための装置一般を言う。典型的には、無線ＬＡＮルータや中継器（回線補償器）等である。あるいは、建物外の携帯電話網等用の基地局であることもある。加えて、人が使用する通信端末Ｔ自体が、ここに言う通信アンテナＲとなることがある。テザリングやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の近接通信で、ある通信端末Ｔが他の通信端末Ｔと無線通信を行い、またはいわゆるメッシュネットワークを構築することもあるからである。換言すれば、通信アンテナＲの位置はフロア内で常に固定であるとは限られず、移動する可能性がある。

通信端末Ｔとは、フロア内で通信アンテナＲとの間で無線通信を行うことが可能な機器または装置一般を言う。パーソナルコンピュータ（デスクトップコンピュータやラップトップ（ノートブック型）コンピュータ）、タブレット、ウェアラブルコンピュータ、スマートフォンに代表される携帯電話端末等はおしなべて、ここに言う通信端末Ｔに該当する。人が使用しまたは携行するものの他、ロボットやドローン等も通信端末Ｔに該当し得る。通信端末Ｔの位置はフロア内で常に固定であるとは限られず、移動する可能性がある。

図１に示すように、本レイアウト計画システムのユーザの使用するコンピュータ１は、電気通信回線３を介して外部のコンピュータ２と接続し、当該コンピュータ２との間で情報通信を行うことができる。電気通信回線３の具体例としては、インターネット、公衆電話網、携帯電話網、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）網、公衆無線ＬＡＮまたはＷｉＭＡＸその他の移動体無線通信網のような、公開のネットワークが挙げられる。尤も、ユーザの使用するコンピュータ１と外部のコンピュータ２とを繋ぐ通信路の全体が公開ネットワークであるとは限らない。例えば、各コンピュータ１は、直接には非公開の有線ＬＡＮまたは無線ＬＡＮに接続しており、そのＬＡＮを経由して間接的にインターネット等の公開ネットワークに接続することがある。

コンピュータ１は、例えば、パーソナルコンピュータ、タブレット、ウェアラブルコンピュータ、携帯電話端末等である。図２に示すように、コンピュータ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１ａ、メインメモリ１ｂ、補助記憶デバイス１ｃ、操作入力デバイス１ｄ、オーディオコーデック１ｅ、ビデオコーデック１ｆ、通信インタフェース１ｇ、スピーカ１ｈ、ディスプレイ１ｉ、マイク１ｊ、カメラ（イメージセンサ）１ｋ等のハードウェア資源を備え、これらがコントローラ（システムコントローラ、Ｉ／Ｏコントローラ等）１ｌにより制御されて連携動作するものである。

補助記憶デバイス１ｃは、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、光学ディスクドライブ、その他である。操作入力デバイス１ｄは、手指で操作可能なタッチパネル、トラックパッド、マウス等のポインティングデバイスや、押下ボタン、キーボード等である。タッチパネル１ｄは、ディスプレイ１ｉの画面に重ねて設けられていることがある。オーディオコーデック１ｅは、マイク１ｊを介して入力される音声を符号化する一方、符号化されている音声データを復号化してスピーカ１ｈから音声出力する。ビデオコーデック１ｆは、ＣＰＵ１ａより受けた描画指示をもとに表示させるべき画面を生成しその画面信号をディスプレイ１ｉに向けて送出するＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、画面や画像のデータを一時的に格納しておくビデオメモリ等を要素とする。オーディオコーデック１ｅ、ビデオコーデック１ｆはそれぞれ、ハードウェアでなくソフトウェアとして実装することも可能である。

通信インタフェース１ｇは、電気通信回線３を介して外部のコンピュータ２と情報の授受を行うためのデバイスであって、無線ＬＡＮ用のＷｉ－Ｆｉ（登録商標）デバイスや移動体無線通信網用の無線デバイス、短距離通信用のＢｌｕｅｔｏｏｔｈトランシーバ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）用のＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）等である。これら以外に、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）等のインタフェースを実装することもある。

ＣＰＵ１ａによって実行されるべきプログラムは補助記憶デバイス１ｃに格納されており、プログラムの実行の際には補助記憶デバイス１ｃからメインメモリ１ｂに読み込まれ、ＣＰＵ１ａによって解読される。本実施形態では、既知のＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）プログラムやこれに付帯する各種デバイスドライバプログラムが予めインストールされ、他のプログラムによる上記ハードウェア資源の利用を仲介する。

しかして、コンピュータ１には、本実施形態のレイアウト計画システムを構築するために必要となるプログラムがインストールされる。なお、このプログラムは、ウェブサーバその他の外部のコンピュータ２から電気通信回線３を介して提供され、ウェブブラウザ上で起動する（ウェブブラウザにより解釈、実行される）、ＨＴＭＬ（ＨｙｐｅｒＴｅｘｔ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ）やＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）等で記述されたスクリプトであることがある。コンピュータ１は、プログラムに従い、図３に示す構造物情報格納部１０１、端末情報格納部１０２、アンテナ情報格納部１０３、入力受付部１０４及び表示制御部１０５としての機能を発揮する。

構造物情報格納部１０１は、メインメモリ１ｂまたは補助記憶デバイス１ｃの所要の記憶領域を利用して、フロア内に配置される構造物の位置及び各構造物の特性に関するデータを含む構造物情報を格納する。構造物とは、什器ＦやそのユニットＵ若しくはブロックＢ、フロアを具現する建築物の躯体、柱、天井、床、壁その他建材等を言う。

図４ないし図６に示すように、本実施形態では、フロアの平面図Ｍ内の所望の区域を什器Ｆ等を配置するべきエリアＡとして設定し、かつその各エリアＡ内に適した什器ＦのユニットＵ及び／または什器ＦのブロックＢ等の構造物を配置することができる。

図７に示すように、ユニットＵとは、現実のフロアにおける所定寸法の空間に一または複数の什器Ｆを配置した状態である。そして、そのようなユニットＵを複数連結したものを一つのブロックＢと見なしている。一つのユニットＵの現実のフロアにおける幅寸法及び奥行寸法は、例えば１５００ｍｍ×１５００ｍｍ、３０００ｍｍ×１５００ｍｍ、３０００×３０００ｍｍ、６０００ｍｍ×３０００ｍｍ、９０００ｍｍ×４５００ｍｍ等である。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、構造物情報格納部１０１は、構造物情報の一部として、什器Ｆ（または、複数の什器ＦからなるユニットＵ若しくは複数のユニットＵからなるブロックＢ）等の構造物毎に、その寸法、二次元画像データ、三次元立体データ（既存のＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）アプリケーションソフトウェアが読み込んで処理できるようなデータ形式のファイルであることがある）、材質（その他、無線通信を媒介する電磁波に影響を与え得る特性）、品名や価格、種類、型番等のデータを、当該構造物を識別する識別子に関連づけて記憶保持する。各ブロックＢについてのデータとしては、当該ブロックＢの寸法、当該ブロックＢに属する複数のユニットＵのそれぞれの識別子、それら各ユニットＵの当該ブロックＢ内での配置位置を規定する座標値及びそのユニットＵのブロックＢ内での向き（東西南北どの方向を向くかや、方位角）等のデータを、当該ブロックＢを識別する識別子に関連づけて記憶保持する。また、各ブロックＢ毎に、そのブロックＢがどの種別のエリアＡに適用可能であるかを規定する情報、即ちそのブロックＢに属する什器Ｆがどの種別のエリアＡに配置されるのにふさわしいのかを示す情報を、当該ブロックＢの識別子に関連づけて記憶保持することがある。

上記に加えて、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、構造物情報格納部１０１は、構造物情報の一部として、什器ＦまたはユニットＵ若しくはブロックＢ等の構造物が配置される各エリアＡ毎に、そのエリアＡの輪郭線Ｏを規定する複数の頂点Ｐの座標値を、当該エリアＡを識別する識別子に関連づけた上で、メインメモリ１ｂまたは補助記憶デバイス１ｃに記憶保持する。そして、エリアＡ内に配置される各什器ＦまたはユニットＵ若しくはブロックＢ等の構造物毎に、その配置位置を規定する座標値や向き、当該構造物が配置されるエリアＡを識別する識別子等を、当該構造物を識別する識別子に関連づけて記憶保持する。

構造物情報格納部１０１が格納する構造物情報は、外部のコンピュータ２から電気通信回線３を介してダウンロードされるものであることがある。

端末情報格納部１０２は、メインメモリ１ｂまたは補助記憶デバイス１ｃの所要の記憶領域を利用して、フロア内に所在する一または複数の通信端末Ｔの各々の位置に関するデータを含む端末情報を格納する。

図１０に示すように、端末情報格納部１０２は、端末情報として、各通信端末Ｔ（または、通信端末Ｔを携行する人や移動体）毎に、そのフロア内での位置を規定する情報（二次元または三次元位置座標）、当該通信端末Ｔが使用可能な通信方式若しくは通信規格（あるいは、周波数帯等）、当該通信端末Ｔによる無線通信の用途（電子メールや文書等のデータの送信若しくは受信なのか、音声通話なのか、ビデオ会議なのか、等）といったデータを、当該通信端末Ｔを識別する識別子に関連付けて記憶保持する。

通信端末Ｔは、デスクトップ型コンピュータのように基本的にフロア内で位置が移動しないものであることもあれば、ラップトップ型コンピュータのように時に人によって持ち運ばれ移動するものであったり、スマートフォン等のように随時人とともに移動するものであったりすることもある。移動する通信端末Ｔについては、その動線若しくは移動経路（移動する際に通過する複数の位置の座標を含む）や、移動の速度、また起点から移動する確率若しくは頻度が、端末情報として定義される。

端末情報格納部１０２が格納する端末情報は、外部のコンピュータ２から電気通信回線３を介してダウンロードされるものであることがある。

アンテナ情報格納部１０３は、メインメモリ１ｂまたは補助記憶デバイス１ｃの所要の記憶領域を利用して、フロア内に設置され、フロア内に所在する通信端末Ｔと無線通信を行う一または複数のアンテナＲの各々の位置、及び各アンテナＲの特性に関するデータを含むアンテナ情報を格納する。

図１１に示すように、アンテナ情報格納部１０３は、アンテナ情報として、各アンテナＲ毎に、そのフロア内での位置を規定する情報（二次元または三次元位置座標）、当該アンテナＲが使用可能な通信方式または通信規格（あるいは、周波数帯等）、当該アンテナＲから放射される無線通信用の電波強度（空中線電力（出力ｄＢｍ））といったデータを、当該アンテナＲを識別する識別子に関連付けて記憶保持する。

アンテナＲは、無線ＬＡＮルータや中継器等のようにフロア内で位置が移動しない固定のものであることもあれば、人が携行する通信端末Ｔのように移動するものであることもある。移動するアンテナＲについては、その動線若しくは移動経路（移動する際に通過する複数の位置の座標を含む）や、移動の速度、また起点から移動する確率若しくは頻度が、アンテナ情報として定義される。

アンテナ情報格納部１０３が格納する端末情報は、外部のコンピュータ２から電気通信回線３を介してダウンロードされるものであることがある。

入力受付部１０４は、ユーザの手による、上掲の構造物情報、端末情報及び／またはアンテナ情報のうちの少なくとも一部または全部を入力するための操作を、操作入力デバイス１ｄを介して受け付ける。入力された情報は、構造物情報格納部１０１、端末情報格納部１０２またはアンテナ情報格納部１０３にそれぞれ格納することになる。

しかして、表示制御部１０５は、構造物情報、端末情報及びアンテナ情報を基にシミュレートされる結果である、フロア内においてどの通信端末ＴがどのアンテナＲと通信接続可能であるか、及び当該通信端末Ｔと当該アンテナＲとの間で実現可能な通信速度を、同時に可視化してユーザに提示するべくディスプレイ１ｉの画面に表示させる。

図１２に、シミュレーション結果の画面表示例を示す。ディスプレイ１ｉの画面に表示する内容は、下記の（１）及び（２）の両方である。
（１）フロア内の各所に設置した各無線通信用アンテナＲから放射される通信用の電波の強度及びそのフロア内での到達範囲を視覚的に表示したもの；図示例では、各アンテナＲから拡散し三次元方向に球状に広がるパーティクル（ドット、点）Ｗで表現するようにしている。パーティクルＷの間隔が広い（または、薄い）ほど、その位置における電波の強度が小さくなる。が、無論、表現形式はこれに限られず、各位置における電波の強度を色や濃度で表すサーモグラフィ的またはグラデーション的な表現でも構わない
（２）フロア内の各所において通信を行う各通信端末Ｔと、フロア内に設置したアンテナＲとの間において、どの通信端末ＴとどのアンテナＲとが通信接続可能であるか（ネットワークトポロジ）、及びそれら両者間で実現され得る通信速度（スループット（伝送速度、単位時間あたり送受信可能なデータ転送量）ｂｐｓ）；図示例では、各通信端末Ｔと、当該通信端末Ｔが必要な無線通信接続を確立する際に電波を送受信する対象のアンテナＲとの間を線Ｌで結び（即ち、トポロジを視覚化）、その線Ｌ上に通信速度を示唆するような（線Ｌに沿って行き交うように動く）光の点Ｌ１、Ｌ２をアニメーションで描画して、上り通信速度及び／または下り通信速度を示唆する。また、ある通信端末Ｔとこれと通信接続を確立するアンテナＲとの間で用いられる通信方式若しくは通信規格を、線Ｌの色や太さ等によって表現する。が、無論、表現形式はこれに限られず、線Ｌの色や太さ等で通信速度を示唆してもよい。なお、既述の通り、いわゆる「メッシュネットワーク」を構築する場合、人が使用する通信端末Ｔ間（何れか少なくとも一方が無線通信用アンテナＲとなる）での通信接続及び通信速度を示唆する表示を行うことがある
これらを表示するためのシミュレーション計算は、コンピュータ１内部で実行してもよいが、外部のコンピュータ２に委託することもある。後者の場合、格納している構造物情報、端末情報、アンテナ情報をコンピュータ１からコンピュータ２に送信し、シミュレーション結果の情報をコンピュータ２から受信して、画面表示することになる。

シミュレーション方法は、既知の任意のものを採用してよい。（１）のシミュレーションでは、什器Ｆや建物の躯体、柱、壁、床建材等の構造物の位置や構造、厚み、材質等が、シミュレーション結果に影響を及ぼす可能性がある。特に、フロア内に配置した什器Ｆの寸法（一例として、ローパーティションとハイパーティションとでは電波の遮蔽の度合いが異なる）や材質（木製家具、スチール（鉄金属）家具、アルミ（非鉄金属）家具の何れかにより、電波の遮蔽の度合いが異なる）等が、シミュレーション結果に影響を及ぼす可能性がある。

また、無線ルータ等のアンテナＲの設置位置（例えば、高さ。アンテナＲを天井板に取り付けた場合には、広範囲を見通せるので電波が遮蔽されにくいが、テーブルや床上に置いた場合には遮蔽されやすくなる）や、当該無線ルータ等アンテナＲが用いる通信規格若しくは周波数帯（一般に、周波数が高い＝波長が短いほど回折しにくく遮蔽されやすい）、当該無線ルータ等から放射される電波出力強度が、シミュレーション結果に影響を及ぼす可能性がある。

並びに、オフィス等空間内で活動する人や移動体の存在が、シミュレーション結果に影響を及ぼす可能性がある（例えば、人体はいわば“水の袋”であり、高速無線通信によく用いられるマイクロ波ないしミリ波帯の電磁波のエネルギをよく吸収する。シミュレーションにおいては、通信端末Ｔを携行しまたは携行しない人を所定寸法の水の柱状体（円柱、角柱等）と仮定して、結果を計算することがある）。

（２）のシミュレーションでは、無線ルータ等が各通信端末Ｔとの間で用いる通信規格若しくは周波数帯により、各通信端末Ｔの通信速度即ちスループットが変化する可能性がある（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎは、レガシーな規格ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ／ｇよりも速い）。

また、通信端末Ｔが古いパーソナルコンピュータである場合等、当該通信端末Ｔが用いることのできる通信規格若しくは周波数帯が制限され、当該通信端末Ｔのスループットが変化する可能性がある。

当然、一基の無線ルータ等アンテナＲと同時または同時期に無線通信しようとする通信端末Ｔの数により、各通信端末Ｔのスループットが変化する可能性がある。個々の通信端末Ｔは、電波が届く無線ルータ等アンテナＲとの間でしか通信接続を確立できないので、一基の無線ルータ等アンテナＲと同時または同時期に通信する通信端末Ｔの数は刻一刻と変化し得る。これをシミュレーションすることになろう。

各通信端末Ｔが実行しようとする無線通信の用途（アプリケーション。それが電子メールやチャットのような文字列通信なのか、音声通話なのか、ビデオ映像のやり取りなのか、等）により、各通信端末Ｔのスループットが変化する可能性がある。従って、シミュレーションに際しては、各通信端末Ｔが用いるアプリケーションの種別（または、通信負荷の程度）の情報を参照することになる。

その上で、通信端末ＴやアンテナＲはフロア内を移動し得るので、刻々と移動するそれらの位置を基に、単位時間あたりの時系列的なシミュレーションを反復的に実行し、その結果をディスプレイ１ｉの画面にアニメーション表示することになる。

本実施形態のレイアウト計画システムによれば、フロア内にある什器Ｆその他構造物の影響を考慮して電波伝搬挙動をシミュレーションし、什器Ｆ等構造物とともに可視化してユーザに提示することができる。しかも、フロア内での通信トポロジ（どの通信端末ＴとどのアンテナＲとが通信接続可能な状態になっているか、そのネットワーク）及び通信速度を同時に可視化してユーザに提示することができる。

実際に通信を利用する、通信端末Ｔを使用する人や移動体の存在位置またはその動き（移動の軌跡、移動の頻度や時間間隔）を表示できる。さらに言えば、それら各人や移動体による通信速度への影響を考慮したシミュレーション結果を表示するので、その時その時の通信挙動が明らかとなる。現実には、通信主体がどこに何人いるか、通信端末Ｔが何台あるか、それが移動する場合にどの程度の頻度やタイミングであるか（または、一基の無線ＬＡＮルータ等アンテナＲを何人が同時に共用するか）という分布が、定常的なまたは瞬時的な通信速度に大きな影響を与え得る。例えば、多くの人が集まっている場所の無線ＬＡＮは遅くなる。本実施形態のシステムによれば、静的な電波強度分布のみならず、実際に人が使用する通信端末Ｔの数や分布及びそれによる影響が考慮された、通信の挙動をユーザに提示できる。つまり、動的なシナリオに沿って、ミリ秒毎に通信の実行がシミュレーションされ（通信端末Ｔと接続するアンテナＲが自動的に切り替わる可能性や、通信端末ＴとアンテナＲとの距離が変化することによる通信速度への影響、また通信端末Ｔのアプリケーションが要求する通信帯域幅（音声通話ならば然程通信帯域幅を圧迫しないが、ビデオ通話では通信帯域幅を多く取るので、その分他のスマホ等端末の通信速度が低下するかもしれない）、通信環境を時系列で評価し得る。

従って、本システムを利用するユーザにとって、什器Ｆ類やアンテナＲ等の配置レイアウトの基本計画を構築する際の作業が省力化される。

以降、本実施形態に関して補記する。什器Ｆが配置され、複数人が滞在、行動または活動するフロアは、ビルの内部のように上下に複数の階層Ｖを有することがある。そして、ある階Ｖに所在する通信端末Ｔが、同じ階Ｖに設置されているアンテナＲではなく、上の階Ｖまたは下の階Ｖに設置されたアンテナＲと通信接続することも実際に起こる。本実施形態のレイアウト計画システムは、そのような階層Ｖを跨いだ通信のシミュレーション結果を出力しユーザに提示することが可能である。

フロアの各階層Ｖに現存する什器Ｆ、建築物の躯体、天井や床等、通信端末Ｔ及び人（人体）、アンテナＲの配置は何れも、ある通信端末ＴとあるアンテナＲとの間の通信接続の可否及び通信速度に影響を及ぼす。特に、対象の通信端末Ｔが所在している階Ｖのそれらに限られず、上の階Ｖや下の階Ｖにあるそれらもまた、通信接続の可否及び通信速度に影響を及ぼし得る。ある階Ｖと他の階Ｖとの間に介在する天井や床による、電磁波の反射や吸収は小さくない可能性がある。シミュレーションでは、他の階Ｖの什器Ｆ、建築物、人体等や電波干渉を総合的に考慮に入れて演算を実行する。さらに、フロア外からフロア内に伝搬する外来波を加味することも好ましい。

そのために、本システムの構造物情報格納部１０１、端末情報格納部１０２及びアンテナ情報格納部１０３は、複数の階層Ｖを包括したシミュレーションに必要となる情報を格納している。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、構造物情報格納部１０１は、構造物情報の一部として、建築物の躯体、柱、梁、天井、床、壁その他建材等の構造物毎に、その寸法（厚さを含む）、二次元画像データ、三次元立体データ、材質（その他、無線通信を媒介する電磁波に影響を与え得る特性）、名称や種類等のデータを、当該構造物を識別する識別子に関連づけて記憶保持する。建築物の構成要素である構造物には、フロアの各階Ｖに所在する人の目に必ずしも触れない内側素材（例えば、床スラブ、柱や梁、壁等の被覆されない基体）と、人の目に触れる外側素材（例えば、床スラブ上に敷設される床パネルやカーペット、床スラブ下に支持される天井板、柱や梁、壁等の基体の外表面を被覆するクロス、壁紙、パネル等）とがある。並びに、構造物情報格納部１０１は、構造物情報の一部として、建築物が具現するフロアの各階Ｖ毎に、その寸法（東西方向（または、幅方向、左右方向）に沿った寸法、及び南北方向（または、奥行方向、前後方向）に沿った寸法）、天井高（当該階Ｖの床（床パネル）の上面から天井の下面までの上下寸法）、床高（当該階Ｖの床スラブの上面から床（床パネル）の上面までの高さ）、階高（当該階Ｖの床（床パネル）の上面から、そのすぐ上の階Ｖの床（床パネル）の上面、までの高さ）のデータを、当該階Ｖを識別する識別子に関連付けて記憶保持する。柱、梁、壁等の構造物については、構造物毎に、それが配設される階Ｖ、及び当該階Ｖ内での位置を規定する座標値や向き等を、当該構造物を識別する識別子に関連づけて記憶保持することがある。

上記に加えて、図１４Ａ及び図１４Ｂ（それぞれ、図９Ａ及び図９に対応する）に示すように、構造物情報格納部１０１は、構造物情報の一部として、什器ＦまたはユニットＵ若しくはブロックＢ等の構造物が配置される各エリアＡ毎に、そのエリアＡが設定された階Ｖ、及び当該階Ｖ内で同エリアＡの輪郭線Ｏを規定する複数の頂点Ｐの座標値を、エリアＡを識別する識別子に関連づけて記憶保持する。そして、何れかの階ＶのエリアＡ内に配置される各什器ＦまたはユニットＵ若しくはブロックＢ等の構造物毎に、その配置位置を規定する座標値や向き、当該構造物が配置される階Ｖ、及びエリアＡを識別する識別子等を、当該構造物を識別する識別子に関連づけて記憶保持する。

図１５（図１０に対応する）に示すように、端末情報格納部１０２は、端末情報として、各通信端末Ｔまたは通信端末Ｔを携行する各人若しくは各移動体、あるいは通信端末Ｔを携行しない人毎に、そのフロア内での位置を規定する情報（どの階Ｖに所在するか、そして当該階Ｖ内での二次元または三次元位置座標）、当該通信端末Ｔが使用可能な通信方式若しくは通信規格（あるいは、周波数帯等）、当該通信端末Ｔによる無線通信の用途（電子メールや文書等のデータの送信若しくは受信なのか、音声通話なのか、ビデオ会議なのか、等）といったデータを、当該通信端末Ｔ、人または移動体を識別する識別子に関連付けて記憶保持する。生身の人それ自体は、フロア内で何れかのアンテナＲとの間で無線通信することはないが、人体の存在がフロア内の無線通信環境（電波の伝搬、電界強度分布）に影響を与えることはあり得るので、当該人の位置情報を取得して用いることが高精度のシミュレーションのために有益である。

通信端末Ｔは、デスクトップ型コンピュータのように基本的にフロア内で位置が移動しないものであることもあれば、ラップトップ型コンピュータのように時に人によって持ち運ばれ移動するものであったり、スマートフォン等のように随時人とともに移動するものであったりすることもある。人も同様で、基本的にフロア内で移動しない（ある程度以上の時間同じ場所に居続ける）と考えてよい人もいれば、時々またはしばしばフロア内を移動する人もいる。移動する通信端末Ｔや人、移動体については、その動線若しくは移動経路（移動する際に通過する複数の位置の座標を含む）や、移動の速度、また起点から移動する確率若しくは頻度が、端末情報として定義される。動線若しくは移動経路は、同一階Ｖ内で完結することもあれば、途中である階Ｖから他の階Ｖに遷移することもある。後者の場合、動線若しくは移動経路上の位置の座標に、当該位置の所在する階Ｖの情報を付加することになる。

図１６（図１１に対応する）に示すように、アンテナ情報格納部１０３は、アンテナ情報として、各アンテナＲ毎に、そのフロア内での位置を規定する情報（どの階Ｖに所在するか、そして当該階Ｖ内での二次元または三次元位置座標）、当該アンテナＲが使用可能な通信方式または通信規格（あるいは、周波数帯等）、当該アンテナＲから放射される無線通信用の電波強度（空中線電力）といったデータを、当該アンテナＲを識別する識別子に関連付けて記憶保持する。

アンテナＲは、無線ＬＡＮルータや中継器等のようにフロア内で位置が移動しない固定のものであることもあれば、人が携行する通信端末Ｔのように移動するものであることもある。移動するアンテナＲについては、その動線若しくは移動経路（移動する際に通過する複数の位置の座標を含む）や、移動の速度、また起点から移動する確率若しくは頻度が、アンテナ情報として定義される。動線若しくは移動経路は、同一階Ｖ内で完結することもあれば、途中である階Ｖから他の階Ｖに遷移することもある。後者の場合、動線若しくは移動経路上の位置の座標に、当該位置の所在する階Ｖの情報を付加することになる。

また、フロア内で無線通信用の電磁波と干渉する外来波に係るデータを、アンテナ情報に含めてもよい。外来波の具体例として、電子レンジやコードレス電話機等が発する電磁波や、フロア外のアンテナその他のアクセスポイントが発する電磁波、フロア外からフロア内に侵入するレーダ波（気象レーダ、航空管制レーダ、船舶レーダ）等を挙げることができる。外来波に係るデータとして、その発信源の位置を規定する情報（フロア内またはフロア外におけるどの階Ｖに相当する高さに所在するか、発信源の当該階Ｖ内での二次元または三次元位置座標。什器Ｆが配置され人が活動するフロアから見て無限遠方またはそれに近い場所にあることがある）、当該発信源が使用する通信方式または通信規格（あるいは、周波数帯等）、当該発信源から放射される外来波の電波強度（空中線電力）または階層Ｖにおける外来波の到達範囲（例えば、外壁から３０００ｍｍまでの範囲、等）を、当該発信源を識別する識別子に関連付けて記憶保持する。

しかして、本システムの表示制御部１０５は、上掲の構造物情報、端末情報及びアンテナ情報を基にシミュレートされる結果である、フロアの何れかの階Ｖにおいてどの通信端末Ｔが、他の階Ｖにあるものも含めどのアンテナＲと通信接続可能であるか、及び当該通信端末Ｔと当該アンテナＲとの間で実現可能な通信速度を、同時に可視化してユーザに提示するべくディスプレイ１ｉの画面に表示させる。

図１７及び図１８に、シミュレーション結果の画面表示例を示している。繰り返しになるが、ディスプレイ１ｉの画面に表示する内容は、下記の（１）及び（２）の両方である。
（１）フロアの階Ｖ内の各所に設置した各無線通信用アンテナＲから放射される通信用の電波の強度及びその到達範囲を視覚的に表示したもの；図１７に示す例では、各アンテナＲから拡散し三次元方向に球状に広がるパーティクル（ドット、点）Ｗで表現するようにしている。パーティクルＷの間隔が広い（または、薄い）ほど、その位置における電波の強度が小さくなる。特に、ある階Ｖに設置しているアンテナＲから放射される電波の強度及び到達範囲を、その同一階Ｖ内に止まらず、上方の階Ｖ内及び／下方の階Ｖ内に至るまでシミュレーション計算し、その結果を出力することができる。
（２）フロアの階Ｖ内の各所において通信を行う各通信端末Ｔと、設置したアンテナＲとの間において、どの通信端末ＴとどのアンテナＲとが通信接続可能であるか（ネットワークトポロジ）、及びそれら両者間で実現され得る通信速度（スループット（伝送速度、単位時間あたり送受信可能なデータ転送量））；図１７及び図１８に示す例では、各通信端末Ｔと、当該通信端末Ｔが必要な無線通信接続を確立する際に電波を送受信する対象のアンテナＲとの間を線Ｌで結び（即ち、トポロジを視覚化）、その線Ｌ上に通信速度を示唆するような（線Ｌに沿って行き交うように動く）光の点Ｌ１、Ｌ２をアニメーションで描画して、上り通信速度及び／または下り通信速度を示唆する。また、ある通信端末Ｔとこれと通信接続を確立するアンテナＲとの間で用いられる通信方式若しくは通信規格を、線Ｌの色や太さ等によって表現する。が、無論、表現形式はこれに限られず、線Ｌの色や太さ等で通信速度を示唆してもよい。特に、ある階Ｖに所在する通信端末Ｔが、その階Ｖとは異なる階Ｖに設置しているアンテナＲと通信接続可能であるか否かをもシミュレーション計算し、通信接続可能である場合に、階Ｖを跨いでそれら通信端末ＴとアンテナＲとを線Ｌで結ぶ。

また、図１８に示しているように、フロアの各階Ｖにおける、各アンテナＲから放射される通信用の電磁波の強度、換言すれば階Ｖ内の個々の位置で通信端末Ｔが享受できる通信速度の予想値（どの場所で高速・高品位（ノイズ、エラーが少ない）の通信が可能か、またはどの場所で通信速度・通信品質が低下するか、その程度）を、それぞれの位置の色や濃度で表すサーモグラフィ的またはグラデーション的な表現を行うことがある。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。特に、図３に示す各部の機能が複数のコンピュータに分散され、それらが協働することで本発明に係るレイアウト計画システムとして成立している態様を妨げない。

その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…コンピュータ
１ｄ…操作入力デバイス
１ｉ…ディスプレイ
１０１…構造物情報格納部
１０２…端末情報格納部
１０３…アンテナ情報格納部
１０５…表示制御部
２…外部のコンピュータ
３…電気通信回線
Ｌ…通信端末が通信接続可能なアンテナを可視化する表現
Ｌ１、Ｌ２…実現可能な通信速度を可視化する表現
Ｔ…通信端末
Ｒ…アンテナ
Ｖ…フロアの階（階層）

Claims (2)

1. 複数の什器を配置した複数の階層を有したフロア内での無線通信の状態を仮想的に表示するものであって、
   前記フロア内の何れかの階層に配置される一または複数の什器の位置及び各什器の特性に関するデータを含む構造物情報を格納する構造物情報格納部と、
   前記フロア内の何れかの階層に所在する複数の通信端末の各々の位置に関するデータを含む端末情報を格納する端末情報格納部と、
   前記通信端末と無線通信を行うために前記フロア内の何れかの階層に配置される複数のアンテナの位置及び各アンテナの特性に関するデータを含むアンテナ情報を格納するアンテナ情報格納部と、
   前記構造物情報、前記端末情報及び前記アンテナ情報を基にシミュレートされる結果である、フロア内にある複数の通信端末及び複数のアンテナのそれぞれについて、フロア内においてどの通信端末がどのアンテナと通信接続可能であるか、及び当該通信端末と当該アンテナとの間で実現可能な通信速度を、当該通信端末と当該アンテナとを線で結びかつ当該通信端末と当該アンテナとの間で実現可能な通信速度を示唆する表現をその線上で行うことで同時に可視化してユーザに提示するべくディスプレイに画面表示させる表示制御部とを具備し、
   前記フロア内に所在する複数の通信端末のうち少なくとも一部はフロア内を移動可能であり、前記端末情報格納部は、移動可能な各通信端末毎に、それが移動する場合の動線若しくは移動経路、移動速度、起点から移動する確率若しくは頻度を規定するデータを含む端末情報を格納し、
   前記表示制御部は、刻々と移動する前記通信端末の前記フロア内での位置を基に単位時間あたりの時系列的なシミュレーションが反復的に実行される結果である、各時点における、フロア内においてどの通信端末がどのアンテナと通信接続可能であるか、及び当該通信端末と当該アンテナとの間で実現可能な通信速度を、時系列的に変化するアニメーションとしてディスプレイに画面表示させ、
   さらに、前記表示制御部は、シミュレーションの結果に応じて、前記フロアのある階内にある通信端末と、別の階内にあるアンテナとが通信接続可能であるときに、それら通信端末とアンテナとを両階を跨ぐ前記線で結んで可視化してディスプレイに画面表示させるものであり、
   また、前記表示制御部は、前記フロア内の各所に設置した各アンテナから放射される通信用の電波の強度及びフロア内での到達範囲をも視覚的にディスプレイに画面表示させる、レイアウト計画システム。
2. 請求項１記載のレイアウト計画システムを構成するために用いられるものであって、コンピュータを、
   複数の階層を有したフロア内の何れかの階層に配置される一または複数の什器の位置及び各什器の特性に関するデータを含む構造物情報を格納する構造物情報格納部、
   前記フロア内の何れかの階層に所在する複数の通信端末の各々の位置に関するデータを含む端末情報を格納する端末情報格納部、
   前記通信端末と無線通信を行うために前記フロア内の何れかの階層に配置される複数のアンテナの位置及び各アンテナの特性に関するデータを含むアンテナ情報を格納するアンテナ情報格納部、並びに、
   前記構造物情報、前記端末情報及び前記アンテナ情報を基にシミュレートされる結果である、フロア内にある複数の通信端末及び複数のアンテナのそれぞれについて、フロア内においてどの通信端末がどのアンテナと通信接続可能であるか、及び当該通信端末と当該アンテナとの間で実現可能な通信速度を、当該通信端末と当該アンテナとを線で結びかつ当該通信端末と当該アンテナとの間で実現可能な通信速度を示唆する表現をその線上で行うことで同時に可視化してユーザに提示するべくディスプレイに画面表示させる表示制御部として機能させ、
   前記フロア内に所在する複数の通信端末のうち少なくとも一部はフロア内を移動可能であり、前記端末情報格納部は、移動可能な各通信端末毎に、それが移動する場合の動線若しくは移動経路、移動速度、起点から移動する確率若しくは頻度を規定するデータを含む端末情報を格納し、
   前記表示制御部は、刻々と移動する前記通信端末の前記フロア内での位置を基に単位時間あたりの時系列的なシミュレーションが反復的に実行される結果である、各時点における、フロア内においてどの通信端末がどのアンテナと通信接続可能であるか、及び当該通信端末と当該アンテナとの間で実現可能な通信速度を、時系列的に変化するアニメーションとしてディスプレイに画面表示させ、
   さらに、前記表示制御部は、シミュレーションの結果に応じて、前記フロアのある階内にある通信端末と、別の階内にあるアンテナとが通信接続可能であるときに、それら通信端末とアンテナとを両階を跨ぐ前記線で結んで可視化してディスプレイに画面表示させるものであり、
   また、前記表示制御部は、前記フロア内の各所に設置した各アンテナから放射される通信用の電波の強度及びフロア内での到達範囲をも視覚的にディスプレイに画面表示させる、プログラム。

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