WO2019049851A1 - Ｈａｐｓを利用した災害時対応の通信システム - Google Patents

Ｈａｐｓを利用した災害時対応の通信システム Download PDF

Info

Publication number
WO2019049851A1
WO2019049851A1 PCT/JP2018/032718 JP2018032718W WO2019049851A1 WO 2019049851 A1 WO2019049851 A1 WO 2019049851A1 JP 2018032718 W JP2018032718 W JP 2018032718W WO 2019049851 A1 WO2019049851 A1 WO 2019049851A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
communication
unit
terminal device
communication relay
relay device
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/032718
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
貴志 本久
Original Assignee
ソフトバンク株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ソフトバンク株式会社 filed Critical ソフトバンク株式会社
Publication of WO2019049851A1 publication Critical patent/WO2019049851A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/06—Rigid airships; Semi-rigid airships
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/90—Services for handling of emergency or hazardous situations, e.g. earthquake and tsunami warning systems [ETWS]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/50—Connection management for emergency connections
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/06—Airborne or Satellite Networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/118—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum specially adapted for satellite communication

Definitions

  • the present invention relates to a communication relay device, a terminal device, a management device, and a communication system suitable for disasters and the like.
  • LTE-AdvancedPro which is an extension of 3GPP LTE (Long Term Evolution) -Advanced (see Non-Patent Document 1), which is a communication standard for mobile communication systems, is known (see Non-patent document 2) .
  • LTE-AdvancedPro specifications for providing communication to devices for the recent IoT (Internet of Things) have been formulated.
  • IoT Internet of Things
  • IoT is a general term for forms in which various things are connected to the Internet or cloud, and control and information communication are performed.
  • eMTC Enhanced Machine-Type Communications
  • NB-IoT Low-power Bluetooth
  • the terminal equipment of eMTC is limited to a reception bandwidth of 1.4 MHz and supports a coverage extension of about 15 dB.
  • the reception bandwidth is limited to 200 kHz, supports about 23 dB of coverage extension, and can be used in the LTE frequency band.
  • some base stations (communication relay devices) in the mobile communication system become unable to communicate due to a power failure or malfunction.
  • the number of operating base stations decreases, the communication area (coverage area) in which terminals can communicate with the base station is reduced, or the number of terminals communicating simultaneously per base station increases, causing congestion due to congestion on the communication line.
  • the station load may increase. In this case, it is desirable to quickly secure the communication of the terminal device existing in the disaster area or to promptly improve the communication status of the terminal device existing in the disaster area.
  • a communication relay device includes a wireless communication unit performing wireless communication with a terminal device, and a floating body controlled to be located in an airspace of a predetermined height by autonomous control or control from the outside.
  • a floating communication relay device wherein the communication mode of the terminal device is changed from a wide band communication mode for performing wide band communication with the communication relay device to the wide band communication mode with the communication relay device.
  • the wireless communication unit has a control unit that causes the wireless communication unit to transmit switching instruction information for switching to a narrowband communication mode for performing communication in a narrower band.
  • the narrowband communication mode may be an IoT communication mode in which communication for IoT (Internet of Things) is performed with the communication relay device.
  • the terminal device moving over the disaster site on the basis of the movement instruction received from the external device or the disaster occurrence detection result detected by the wireless device communication relay device, the terminal device existing in the disaster location
  • the switching instruction information may be transmitted.
  • the wide band radio resource of the wireless communication unit allocated to wide band communication performing wide band communication with the terminal device, and a band narrower than the wide band communication between the terminal device and the wide band communication It may have a resource allocation change part which changes allocation allocation with the narrow band radio resource of the above-mentioned wireless communication part allocated to narrow band communication which communicates according to a communication situation with a terminal unit.
  • the floating body includes a wing provided with a solar power generation panel for generating electric power to be supplied to the wireless communication unit, and a rotatably drivable propeller provided on the wing. It may be a solar plane.
  • the floating body may be an airship provided with a battery for supplying power to the wireless communication unit.
  • the airspace may be an airspace with an altitude of 100 km or less. Further, in the communication relay device, the airspace may be a stratosphere in which the height is 11 [km] or more and 50 [km] or less.
  • a three-dimensional cell may be formed in a predetermined cell formation target airspace between the ground or the sea surface, and the height of the cell formation target airspace may be 10 [km] or less. In the communication relay device, the height of the cell formation target airspace may be 50 [m] or more and 1 [km] or less.
  • the communication relay device may further include a communication unit that communicates with another levitation communication relay device located in the airspace. The communication relay device may further include a communication unit that communicates with the artificial satellite.
  • a terminal apparatus performs wireless communication with a communication relay apparatus having a floating body controlled to be located in an airspace of a predetermined height by autonomous control or control from the outside from outside.
  • the communication mode of the wireless communication unit is set according to a predetermined switching condition from the broadband communication mode in which broadband communication is performed with the communication relay device, and the broadband communication mode with the communication relay device according to a predetermined switching condition.
  • a communication mode switching unit configured to switch to a narrow band communication mode in which narrow band communication is performed.
  • the narrowband communication mode may be an IoT communication mode in which communication for IoT (Internet of Things) is performed with the communication relay device.
  • the predetermined switching condition may include acquiring switching instruction information transmitted from the communication relay device by the wireless communication unit.
  • the terminal device may further include an operation receiving unit that receives a user operation, and the predetermined switching condition may include the operation receiving unit receiving a predetermined user operation.
  • the wireless communication unit when the communication mode switching unit switches the communication mode of the wireless communication unit to the narrowband communication mode, the wireless communication unit performs communication in the narrowband communication mode by the disaster application.
  • the communication may be limited to at least one of communication, communication of transmitting safety information, and communication of transmitting rescue signal.
  • the wireless communication unit transmits the safety information and the safety information to the communication relay device in the narrowband communication mode. At least one of the rescue signals may be transmitted.
  • a management apparatus is a wireless communication unit that performs wireless communication with a terminal device, and levitation controlled to be positioned in an airspace of a predetermined height by autonomous control or control from the outside.
  • a management device capable of communicating with a floating communication relay device having a body, and when a disaster occurs, the communication relay device movement instruction is said communication relay based on disaster location information for identifying a disaster location. Send to device.
  • a wireless communication system is a communication system including one or more communication relay devices and a management device capable of communicating with the communication relay device, wherein the communication relay device is An airlift communication relay device having a wireless communication unit performing wireless communication with a terminal device, and a floating body controlled to be located in an airspace of a predetermined height by autonomous control or control from the outside;
  • the management apparatus according to claim 19 is used as the management apparatus.
  • a wireless communication system is a communication system including one or more communication relay devices and a management device capable of communicating with the communication relay device, as the communication relay device.
  • the communication relay apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein the management apparatus transmits a transmission instruction for transmitting the switching instruction information to the communication relay apparatus when a disaster occurs.
  • communication of a terminal device existing at a disaster site can be rapidly secured, or communication status of a terminal device existing at a disaster site can be rapidly achieved, by using a floating communication relay device such as HAPS. Can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of the entire configuration of a communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the HAPS used in the communication system of the embodiment.
  • FIG. 3 is a side view showing another example of the HAPS used in the communication system of the embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a wireless network formed in the sky by the plurality of HAPSs of the embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of the entire configuration of a communication system according to another embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of configuration of a radio relay station of HAPS in the embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing another configuration example of the HAPS radio relay station in the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of the entire configuration of a communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the HAPS used in the communication system of the
  • FIG. 8 is a block diagram showing still another configuration example of the HAPS radio relay station in the embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an example of the arrangement of the HAPS in a normal state.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing an example of the arrangement of HAPS at the time of disaster.
  • FIG. 11 is a sequence diagram showing a flow of control for moving the HAPS to a disaster site at the time of disaster.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a terminal device used in the communication system of the embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of a wireless communication unit and a communication mode switching unit of the terminal device used in the communication system of the embodiment.
  • FIG. 14A is an explanatory diagram for explaining a change in radio resource ratio between broadband communication and IoT communication by HAPS in a normal state.
  • FIG. 14B is an explanatory diagram for explaining a change in wireless resource ratio between broadband communication and IoT communication by HAPS at the time of disaster.
  • FIG. 14C is an explanatory diagram for explaining a change in radio resource ratio between broadband communication by HAPS and IoT communication at the time of disaster when the number of broadband communication connection terminals is small.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of the entire configuration of a communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the communication system according to the present embodiment is suitable for realizing a three-dimensional network of the fifth generation mobile communication that supports simultaneous connection to a large number of terminal devices, low delay, and the like.
  • the standard of mobile communication applicable to the communication system, the wireless relay station, the base station, the repeater, and the terminal device disclosed in the present specification is the standard of the fifth generation of mobile communication, and the fifth and subsequent generations. Includes standards for next-generation mobile communications.
  • the communication system includes high altitude platform stations (HAPS) (also referred to as “high altitude pseudo satellites”) 10 and 20 as a plurality of levitation communication relay devices.
  • the HAPSs 10 and 20 are located in an airspace of a predetermined height, and form three-dimensional cells (three-dimensional areas) 41 and 42 as indicated by hatching regions in the figure in the cell formation target airspace 40 of the predetermined height.
  • the HAPS 10, 20 is a floating body (eg, a solar plane, an airship, etc.) controlled to be positioned floating or flying in a floating airspace 50 at a high altitude of 100 km or less from the ground or sea surface by autonomous control or external control. ) Is equipped with a wireless relay station.
  • the airspace 50 in which the HAPSs 10 and 20 are located is, for example, a stratospheric airspace having an altitude of 11 km or more and 50 km or less.
  • This airspace 50 may be an airspace at an altitude of 15 [km] or more and 25 [km] or less at which the weather conditions are relatively stable, and in particular, may be an airspace of approximately 20 [km] in altitude.
  • Hrsl and Hrsu in the figure indicate the relative heights of the lower end and the upper end of the airspace 50 in which the HAPS 10 and 20 are located, respectively, with reference to the ground (GL).
  • the cell formation target airspace 40 is a target airspace for forming a three-dimensional cell with one or more HAPS in the communication system of the present embodiment.
  • the cell formation target airspace 40 is located between the airspace 50 in which the HAPS 10 and 20 are located and the cell formation area in the vicinity of the ground covered by the base station 90 such as a conventional macrocell base station.
  • m) is an airspace of an altitude range of not less than 1000 [m].
  • Hcl and Hcu in the figure indicate the relative heights of the lower end and the upper end of the cell formation target airspace 40 relative to the ground (GL), respectively.
  • the cell formation target airspace 40 in which the three-dimensional cell of this embodiment is formed may be above the sea, a river, or a lake.
  • the wireless relay stations of the HAPSs 10 and 20 respectively form beams 100 and 200 for wireless communication with a terminal device which is a mobile station, toward the ground.
  • the terminal device may be a communication terminal module incorporated in the drone 60 which is an aircraft such as a small remote-control helicopter, or may be a user device used by a user in the plane 65.
  • Regions through which the beams 100 and 200 pass in the cell formation target airspace 40 are three-dimensional cells 41 and 42.
  • the plurality of beams 100 and 200 adjacent to each other in the cell formation target airspace 40 may partially overlap.
  • the wireless relay stations of the HAPSs 10 and 20 are each connected to the core network of the mobile communication network 80 via a feeder station (gateway) 70 which is a relay station installed on the ground or the sea.
  • a feeder station (gateway) 70 which is a relay station installed on the ground or the sea.
  • Communication between the HAPSs 10 and 20 and the feeder station 70 may be performed by wireless communication using radio waves such as microwaves, or may be performed by optical communication using laser light or the like.
  • Each of the HAPSs 10 and 20 may autonomously control its own levitation movement (flight) and processing in the wireless relay station by the control unit configured by a computer or the like incorporated therein executing a control program.
  • the HAPSs 10 and 20 obtain their own current position information (for example, GPS position information), position control information (for example, flight schedule information) stored in advance, and position information of other HAPSs located in the periphery, etc.
  • the processing at the floating movement (flight) or the wireless relay station may be autonomously controlled based on the information of
  • the floating movement (flight) of each of the HAPSs 10 and 20 and the processing at the wireless relay station may be controlled by the remote control device 85 as a management device provided in a communication center or the like of the mobile communication network 80.
  • the HAPSs 10 and 20 have a control communication terminal (for example, a mobile communication module) incorporated so as to be able to receive control information from the remote control device 85, and terminal identification information (for identification from the remote control device 85). For example, an IP address, a telephone number, etc. may be assigned. The MAC address of the communication interface may be used to identify the control communication terminal.
  • each HAPS 10 and 20 can set information such as information related to the floating movement (flight) of the HAPS itself or its surroundings or processing at a wireless relay station or observation data acquired by various sensors, etc. It may be transmitted to the transmission destination.
  • a radial beam 300 is formed upward from the ground side or the sea side to form a three-dimensional cell 43, and an ATG (Air To Ground) connection is formed.
  • a base station (hereinafter referred to as "ATG station”) 30 may be provided.
  • the wireless relay stations of the HAPSs 10 and 20 can set 3 in the cell formation target airspace 40.
  • the beams 100 and 200 may be formed to cover the entire top surface of the cell formation target airspace 40 so that the dimensional cells are formed throughout.
  • the three-dimensional cell formed by the HAPS 10 and 20 may be formed to reach the ground or the sea surface so that communication can be performed with a terminal device located on the ground or the sea.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the HAPS 10 used in the communication system of the embodiment.
  • HAPS 10 in FIG. 2 is a solar plane type HAPS, and a plurality of bus power system propulsion devices are provided on the main wing portion 101 along the upper end in the longitudinal direction and the one end edge of the main wing portion 101 in the short direction. And a propeller 103 driven by a motor.
  • a photovoltaic power generation panel hereinafter referred to as "solar panel" 102 as a photovoltaic power generation portion having a photovoltaic power generation function is provided.
  • solar panel photovoltaic power generation panel
  • pods 105 serving as a plurality of equipment accommodation units in which the transmission devices are accommodated are connected to two places in the longitudinal direction of the lower surface of the main wing unit 101 via plate-like connection units 104.
  • a wireless relay station 110 as a mission device and a battery 106 are accommodated.
  • a wheel 107 used at the time of departure and arrival is provided on the lower surface side of each pod 105.
  • the power generated by the solar panel 102 is stored in the battery 106, and the motor of the propeller 103 is rotationally driven by the power supplied from the battery 106, and the wireless relay processing by the wireless relay station 110 is executed.
  • the solar plane type HAPS 10 can be lifted and lifted by, for example, making a turning flight or a figure-of-eight flight so as to stay within a predetermined range in a horizontal direction at a predetermined altitude.
  • the solar plane type HAPS 10 can also fly like a glider when the propeller 103 is not driven to rotate. For example, when the power of the battery 106 is high due to the power generation of the solar panel 102 such as daytime, it rises to a high position, and when the solar panel 102 can not generate power at night, the power supply from the battery 106 to the motor is stopped You can fly like
  • the HAPS 10 also includes an optical antenna device 130 with three-dimensional directivity as a communication unit used for optical communication with other HAPS and artificial satellites.
  • the optical antenna devices 130 are disposed at both end portions of the main wing portion 101 in the longitudinal direction, but the optical antenna devices 130 may be disposed at other places of the HAPS 10.
  • the communication unit used for optical communication with other HAPS and artificial satellites is not limited to one performing such optical communication, and wireless communication by other methods such as wireless communication with radio waves such as microwaves is also possible. Good.
  • FIG. 3 is a perspective view showing another example of the HAPS 20 used in the communication system of the embodiment.
  • the HAPS 20 of FIG. 3 is a drone-type HAPS, and can carry a large capacity battery because its payload is large.
  • the HAPS 20 includes an airship main body 201 filled with a gas such as helium gas for floating by buoyancy, a propeller 202 driven by a motor as a propulsion device of a bus power system, and an equipment housing portion 203 in which a mission equipment is housed.
  • the wireless relay station 210 and the battery 204 are accommodated in the device accommodation unit 203.
  • the electric power supplied from the battery 204 rotationally drives the motor of the propeller 202, and the wireless relay station 210 executes a wireless relay process.
  • a solar panel having a solar power generation function may be provided on the upper surface of the airship main body 201, and the power generated by the solar panel may be stored in the battery 204.
  • the unmanned airship type HAPS 20 also includes an optical antenna device 230 with three-dimensional directivity as a communication unit used for optical communication with other HAPS and artificial satellites.
  • the optical antenna device 230 is disposed on the upper surface portion of the airship main body 201 and the lower surface portion of the device accommodation unit 203, but the optical antenna device 230 may be disposed on other portions of the HAPS 20.
  • the communication unit used for optical communication with other HAPS and artificial satellites is not limited to one performing such optical communication, but performs wireless communication by other methods such as wireless communication with radio waves such as microwaves. It may be.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a wireless network formed in the sky by the plurality of HAPSs 10 and 20 of the embodiment.
  • the plurality of HAPSs 10 and 20 are configured to be able to perform inter-HAPS communication with each other by optical communication in the air, and form a highly robust wireless communication network capable of stably realizing a three-dimensionalized network over a wide area.
  • This wireless communication network can also function as an ad hoc network by dynamic routing according to various environments and various information.
  • the wireless communication network may be formed to have various topologies in two or three dimensions, and may be, for example, a mesh wireless communication network as shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of the entire configuration of a communication system according to another embodiment.
  • the same reference numerals are given to the parts common to those in FIG. 1 described above, and the description will be omitted.
  • communication between the HAPS 10 and the core network of the mobile communication network 80 is performed via the feeder station 70 and the low orbit satellite 72.
  • communication between the artificial satellite 72 and the feeder station 70 may be performed by wireless communication using radio waves such as microwaves, or may be performed by optical communication using laser light or the like.
  • Communication between the HAPS 10 and the artificial satellite 72 is performed by optical communication using a laser beam or the like.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the wireless relay stations 110 and 210 of the HAPSs 10 and 20 according to the embodiment.
  • the wireless relay stations 110 and 210 in FIG. 5 are examples of repeater type wireless relay stations.
  • the wireless relay stations 110 and 210 respectively include the 3D cell forming antenna unit 111, the transmitting / receiving unit 112, the feeding antenna unit 113, the transmitting / receiving unit 114, the repeater unit 115, the monitoring control unit 116, and the power supply unit 117.
  • each of the wireless relay stations 110 and 210 includes an optical communication unit 125 used for inter-HAPS communication and the like, and a beam control unit 126.
  • the 3D cell formation antenna unit 111 has an antenna that forms radial beams 100 and 200 toward the cell formation target airspace 40, and forms three-dimensional cells 41 and 42 that can communicate with the terminal device.
  • the transmission / reception unit 112 constitutes a first wireless communication unit together with the 3D cell formation antenna unit 111, has a transmission / reception unit (DUP: DUPlexer), an amplifier and the like, and via the 3D cell formation antenna unit 111, the three-dimensional cell 41 , 42, and transmits a radio signal to a terminal apparatus located in the area, and receives a radio signal from the terminal apparatus.
  • DUP transmission / reception unit
  • the feed antenna unit 113 has a directional antenna for wireless communication with the feeder station 70 on the ground or the sea.
  • the transmission / reception unit 114 constitutes a second wireless communication unit together with the feed antenna unit 113, includes a transmission / reception unit (DUP: DUPlexer), an amplifier, and the like, and transmits a wireless signal to the feeder station 70 via the feed antenna unit 113. And a radio signal from the feeder station 70.
  • DUP transmission / reception unit
  • the repeater unit 115 relays the signal of the transmission / reception unit 112 transmitted / received to / from the terminal device and the signal of the transmission / reception unit 114 transmitted / received to / from the feeder station 70.
  • the repeater unit 115 may have a frequency conversion function.
  • the monitoring control unit 116 includes, for example, a CPU and a memory, and monitors the operation processing status of each unit in the HAPS 10 and 20 and controls each unit by executing a program incorporated in advance.
  • the monitoring control unit 116 controls the motor drive unit 141 for driving the propellers 103 and 202 by executing the control program to move the HAPS 10 and 20 to the target position, and to stay near the target position. Control.
  • the power supply unit 117 supplies the power output from the batteries 106 and 204 to each unit in the HAPS 10 and 20.
  • the power supply unit 117 may have a function of storing the power generated by the solar power generation panel or the like and the power supplied from the outside in the batteries 106 and 204.
  • the optical communication unit 125 communicates with other HAPSs 10 and 20 in the vicinity and the artificial satellite 72 via an optical communication medium such as a laser beam. This communication enables dynamic routing that dynamically relays wireless communication between the mobile communication network 80 and a terminal device such as the drone 60, and when another HAPS fails, the other HAPS backs up. By performing wireless relaying, the robustness of the mobile communication system can be enhanced.
  • the beam control unit 126 controls the direction and intensity of a beam such as a laser beam used for inter-HAPS communication and communication with the artificial satellite 72, and a relative position with respect to other HAPS (radio relay station) in the periphery. It controls so that other HAPS (wireless relay station) which communicates by light beams, such as a laser beam, may be switched according to the change of these.
  • This control may be performed based on, for example, the position and posture of the HAPS itself, the position of the HAPS in the periphery, and the like.
  • the information on the position and attitude of the HAPS itself is obtained based on the output of a GPS receiver, a gyro sensor, an acceleration sensor, etc. incorporated in the HAPS, and the information on the position of the HAPS in the periphery is a remote provided on the mobile communication network 80. It may be acquired from the control device 85 or another HAPS management server.
  • FIG. 7 is a block diagram showing another configuration example of the wireless relay stations 110 and 210 of the HAPS 10 and 20 of the embodiment.
  • the wireless relay stations 110 and 210 in FIG. 7 are examples of base station type wireless relay stations. In FIG. 7, the same components as in FIG. 6 will be assigned the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • Each of the wireless relay stations 110 and 210 in FIG. 7 further includes a modem unit 118, and includes a base station processing unit 119 instead of the repeater unit 115.
  • each of the wireless relay stations 110 and 210 includes an optical communication unit 125 and a beam control unit 126.
  • the modem unit 118 executes, for example, demodulation processing and decoding processing on the reception signal received from the feeder station 70 via the feed antenna unit 113 and the transmission / reception unit 114, and outputs the data signal to the base station processing unit 119 side. Generate Also, the modem unit 118 performs encoding processing and modulation processing on the data signal received from the base station processing unit 119 side, and transmits it to the feeder station 70 via the feed antenna unit 113 and the transmission / reception unit 114. Generate a signal.
  • the base station processing unit 119 has, for example, a function as an e-NodeB that performs baseband processing based on a scheme based on the LTE / LTE-Advanced standard.
  • the base station processing unit 119 may perform processing in accordance with a standard based on future mobile communication standards such as the fifth generation or the next generation of the fifth generation or later.
  • the base station processing unit 119 performs, for example, demodulation processing and decoding processing on the reception signal received from the terminal apparatus located in the three-dimensional cells 41 and 42 via the 3D cell formation antenna unit 111 and the transmission / reception unit 112. , And generates a data signal to be output to the modem unit 118 side. Further, base station processing section 119 performs encoding processing and modulation processing on the data signal received from modem section 118 side, and through 3D cell formation antenna section 111 and transmission / reception section 112, three-dimensional cells 41, 42. Generating a transmission signal to be transmitted to the terminal device of
  • FIG. 8 is a block diagram showing yet another configuration example of the wireless relay stations 110 and 210 of the HAPS 10 and 20 of the embodiment.
  • the wireless relay stations 110 and 210 in FIG. 8 are examples of highly functional base station type wireless relay stations having edge computing functions.
  • the same components as in FIGS. 6 and 7 will be assigned the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • Each of the wireless relay stations 110 and 210 of FIG. 8 further includes an edge computing unit 120 in addition to the components of FIG. 7.
  • the edge computing unit 120 is configured by, for example, a small computer, and executes various information processing related to wireless relay in the wireless relay stations 110 and 210 of the HAPSs 10 and 20 by executing a program incorporated in advance. it can.
  • the edge computing unit 120 determines the transmission destination of the data signal based on the data signal received from the terminal apparatus located in the three-dimensional cell 41 or 42, and the relay destination of the communication based on the determination result. Execute the process of switching. More specifically, when the transmission destination of the data signal output from base station processing section 119 is a terminal apparatus located in its own three-dimensional cell 41, 42, the data signal is not passed to modem section 118. Then, it returns to the base station processing unit 119 and transmits to the terminal apparatus of the transmission destination located in its own three-dimensional cell 41, 42.
  • the transmission destination of the data signal output from base station processing section 119 is a terminal apparatus located in another cell other than its own three-dimensional cell 41, 42
  • the data signal is passed to modem section 118. It is transmitted to the feeder station 70 and transmitted to the transmission destination terminal apparatus located in another cell of the transmission destination via the mobile communication network 80.
  • the edge computing unit 120 may execute a process of analyzing information received from a number of terminal devices located in the three-dimensional cells 41 and 42.
  • the analysis result may be transmitted to a large number of terminal devices located in the three-dimensional cells 41 and 42, or may be transmitted to a server device of the mobile communication network 80 or the like.
  • the uplink and downlink duplex system of the wireless communication with the terminal apparatus via the wireless relay stations 110 and 210 is not limited to a particular system, and may be, for example, a Time Division Duplex (TDD) system. Alternatively, it may be a frequency division duplex (FDD) system. Further, an access method of wireless communication with a terminal apparatus via the wireless relay stations 110 and 210 is not limited to a specific method, and, for example, an FDMA (Frequency Division Multiple Access) method, a TDMA (Time Division Multiple Access) method, It may be a Code Division Multiple Access (CDMA) system or Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA).
  • TDD Time Division Duplex
  • FDD frequency division duplex
  • an access method of wireless communication with a terminal apparatus via the wireless relay stations 110 and 210 is not limited to a specific method, and, for example, an FDMA (Frequency Division Multiple Access) method, a TDMA (Time Division Multiple Access) method, It may be a Code Division Multiple Access
  • the wireless communication has functions such as diversity coding, transmit beam forming, and spatial division multiplexing (SDM), and by using a plurality of antennas simultaneously for both transmission and reception, per unit frequency.
  • MIMO Multi-Input and Multi-Output
  • the MIMO technology may be SU-MIMO (Single-User MIMO) technology in which one base station transmits a plurality of signals at the same time and the same frequency as one terminal apparatus, or one base station may be a plurality of Even in the MU-MIMO (Multi-User MIMO) technology in which signals are transmitted to different communication terminals at the same time and frequency, or a plurality of different base stations transmit signals to one terminal at the same time and frequency. Good.
  • the present embodiment when a natural phenomenon such as an earthquake, wind and rain, tsunami, lightning or fire or a disaster caused by human causes occurs, communication failure occurs due to a power failure or failure of some base stations 90 in the mobile communication system.
  • a situation may occur where the number of operating base stations 90 decreases and the communication area (coverage area) in which the terminal apparatus can communicate with the base stations 90 is reduced.
  • the number of terminal devices attempting to communicate at a disaster site may increase rapidly and congestion of the communication line may occur.
  • the coverage area can be expanded by using the HAPSs 10 and 20 forming the three-dimensional cells 41 and 42 in the cell formation target airspace 40 at a predetermined height, and more terminals can be obtained. It is possible to secure the communication of the device.
  • the number of terminals simultaneously communicating per base station may increase, and the load on the base station 90 may increase.
  • the number of terminal devices performing simultaneous communication per base station can be reduced by communicating via the HAPSs 10 and 20 instead of the base station 90 for some terminal devices, The load on the base station 90 can be reduced.
  • the HAPS 10 for forming the three-dimensional cells 41 and 42 in the cell formation target airspace 40 of a predetermined height under normal circumstances. , 20 are used for communication of the terminal device (terminal device located on the ground or the sea) existing at the disaster site.
  • FIG. 9 is a schematic block diagram showing an example of the arrangement of the HAPS 10 in a normal state.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing an example of the arrangement of the HAPS 10 at the time of disaster.
  • HAPS10 of a solar plane type here, HAPS20 of a unmanned airship type may be sufficient, and these HAPS10 and 20 may be mixed.
  • the HAPS 10 is located in the high altitude floating airspace 50 under autonomous control or control from the outside as described above in the normal state shown in FIG.
  • the terminal apparatus existing at the disaster area terminal apparatus located on the ground or the sea
  • Communicate with thereby, as shown in FIG. 10, even when some base stations 91 become incommunicable, the communication of the terminal device in the disaster area is secured or the communication state of the terminal device in the disaster area is improved. be able to.
  • HAPS10's movement to the sky of the disaster area starts promptly after HAPS10 detects the occurrence of a disaster and receives notification of the occurrence of a disaster from a remote control device 85 or another external device such as HAPS. , And may be rushed at the maximum movable speed of the HAPS 10.
  • the HAPS 10 moving to the upper part of the disaster site may be the HAPS closest to the disaster site among the plurality of HAPSs located in the floating airspace 50. In this case, the horizontal position and height of the HAPS in the vicinity may be changed so as to cover an area which is out of the area due to the HAPS moving to the sky above the disaster site.
  • the HAPS 10 moving above the disaster site may be a HAPS located in the floating airspace 50 as a spare aircraft.
  • FIG. 11 is a sequence diagram showing a flow of control for moving the HAPS 10 to a disaster site at the time of disaster.
  • the remote control device 85 as a management device provided in a communication center or the like of the mobile communication network 80 acquires disaster location information for identifying a disaster location (S1).
  • the disaster location information may be acquired by the operator operating the input device as the disaster location information acquisition unit, or may be acquired from the external device via the communication network by the communication device as the disaster location information acquisition unit. Good.
  • the control unit of the remote control device 85 executes a predetermined processing program to change the layout layout of the current HAPS 10, and the communication of the terminal device existing in the disaster location Create a new layout for support that can support (S2).
  • the deployment layout for support HAPS 10 is newly deployed over the disaster site where HAPS 10 is not deployed, or the number (density) of HAPSs 10 located over the disaster site is increased, and the terminal apparatus of the disaster site is There is no particular limitation as long as it can secure the communication of the above and improve the communication state of the terminal device in the disaster area.
  • the layout for support is a relocation of the HAPS 10 in operation, but may be a layout in which the HAPS 10 in non-operation is additionally added.
  • the HAPS 10 arranged above the disaster area by the layout for support can reach the HAPS 10 which can reach the sky earlier than the disaster area (normally the disaster area It is preferable to give priority to those located close to, those having a high moving speed, etc.).
  • the arrangement layout for support may be a relocation of only HAPSs 10 moved over the disaster area, but along with the relocation of the HAPS 10 moved over the disaster areas, the other HAPS 10 are also moved and re-arranged. It may be arranged. For example, as HAPS 10 moved above the disaster area, HAPS 10 located in other areas decreases, so the distance between HAPS 10 in other areas is increased and the reduction in coverage area due to the decrease in HAPS 10 is suppressed. You may do it. Also in the layout for support, from the viewpoint of enhancing the robustness of the mobile communication system, not only the HAPS 10 that is moved over the disaster area but also the other HAPS 10 is moved so that the inter-HAPS communication can be performed between the HAPS 10. Repositioning is preferred.
  • the control unit of the remote control device 85 transmits the target position information of each HAPS 10 via the feeder station 70 ( Control information is transmitted to each HAPS 10 (S3). Each target position information transmitted in this manner is received by the feed antenna unit 113 and the transmission / reception unit 114 of each HAPS 10 (S4). Then, the monitoring control unit 116 of each HAPS 10 controls the motor drive of the propeller 103 to move itself to the target position specified by the received target position information by executing the control program, and sets itself to the target position. It is controlled to move to and stay near the target position (S5).
  • the HAPSs 10 and 20 forming the three-dimensional cells 41 and 42 in the cell formation target airspace 40 at a predetermined height are moved to the disaster area normally, and the coverage area at the disaster area is expanded. It is possible to quickly realize communication support to reduce the communication load of the base station 90 at a disaster site.
  • communication support can be quickly realized even in situations where it is difficult to carry a mobile base station or the like to a disaster site using the ground or sea. be able to.
  • the communication mode of the terminal device located at the disaster site is wide band with the HAPS 10 and the base station 90 in order to secure communication of more terminal devices at the time of disaster.
  • the communication mode is switched from the wide band communication mode for performing communication to the narrow band communication mode for performing communication with a band narrower than the wide band communication mode with the HAPS 10 or the base station 90.
  • the narrow band communication mode of the present embodiment is an IoT communication mode for performing IoT communication, for example, a communication mode based on eMTC of LTE-Advanced Pro or NB-IoT standard (refer to Non-Patent Document 2), or Communication mode of large-scale machine type communication (5 M (mMSC: massive machine-type communication)) (see non-patent document 3) proposed in the fifth generation mobile communication.
  • IoT communication mode for performing IoT communication, for example, a communication mode based on eMTC of LTE-Advanced Pro or NB-IoT standard (refer to Non-Patent Document 2), or Communication mode of large-scale machine type communication (5 M (mMSC: massive machine-type communication)) (see non-patent document 3) proposed in the fifth generation mobile communication.
  • mMSC massive machine-type communication
  • the broadband communication mode of the present embodiment is, for example, a communication mode compliant with the third generation (3G) of mobile communication, LTE, LTE-Advanced or LTE-Advanced Pro standard, or a fifth generation mobile communication. It is a communication mode of the new radio access technology (5G (New Radio)) being carried out.
  • 3G Third Generation
  • 5G New Radio
  • the broadband communication mode is a communication mode conforming to the LTE standard and the IoT communication mode is a communication mode conforming to the NB-IoT communication standard will be described.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the terminal device 600 according to the present embodiment.
  • the terminal device 600 according to the present embodiment is configured to be compatible with both the broadband communication mode and the IoT communication mode.
  • the terminal device 600 may be a terminal device as a mobile station used by the user on the ground or at the sea, or may be a terminal device incorporated in the aforementioned drone 60 or airplane 65 or the like.
  • the terminal device 600 includes a main control unit 610, a wireless communication unit 611, a communication mode switching unit 612, a sound input / output unit 613, a display unit 614, and an operation unit 615.
  • the terminal device 600 is mounted with a UICC 601 that is attachable to and detachable from the device body.
  • the UICC 601 incorporates a function as a USIM used in a mobile communication service.
  • the main control unit 610 includes an MPU (micro processing unit), a RAM, a ROM, and the like, and controls each unit such as the communication mode switching unit 612 by executing a program such as a predetermined basic OS or middleware. , Build a native platform environment and application execution environment on software configuration.
  • MPU micro processing unit
  • RAM random access memory
  • ROM read-only memory
  • the main control unit 610 includes an MPU (micro processing unit), a RAM, a ROM, and the like, and controls each unit such as the communication mode switching unit 612 by executing a program such as a predetermined basic OS or middleware. , Build a native platform environment and application execution environment on software configuration.
  • the main control unit 610 switches between the broadband communication mode and the IoT communication mode to communicate with the base station 90 or the HAPS 10 by cooperating with each unit such as the wireless communication unit 611, the communication mode switching unit 612, and the operation unit 615. It functions as a control unit that controls the wireless communication unit 611. Further, the main control unit 610 functions as an automatic communication mode switching unit that automatically switches between the broadband communication mode and the IoT communication mode in accordance with switching instruction information transmitted from the base station 90 or the HAPS 10. Further, the main control unit 610 also functions as a manual communication mode switching unit that switches between the broadband communication mode and the IoT communication mode by the operation of the user on the operation unit 615.
  • the main control unit 610 may function as an automatic communication mode switching unit that automatically switches between the broadband communication mode and the IoT communication mode according to the communication status with the base station 90 or the HAPS 10.
  • the communication status may be determined by, for example, the received power (RSRP: Reference Signal Received Power) of the reference signal from the base station 90 or the HAPS 10 or the received quality (RSRQ: Reference Signal Received Quality).
  • the values of parameters such as RSRP and RSRQ indicating the communication status in the broadband communication mode and the IoT communication mode are the chips for broadband communication (for LTE communication) and the IoT communication mode that constitute the baseband processing unit of the broadband communication mode.
  • the chip for IoT communication that configures the baseband processing unit may be output to the main control unit 610.
  • the wireless communication unit 611 is for communicating via the mobile communication network 80, and includes, for example, a synthesizer, a frequency converter, a high frequency amplifier, etc., and wirelessly communicates with the base station 90 or the HAPS 10 of the mobile communication network 80. Perform high frequency signal processing to communicate.
  • the wireless communication unit 611 according to the present embodiment includes a chip for broadband communication (for LTE communication) that configures a baseband processing unit in the broadband communication mode and a chip for IoT communication that configures a baseband processing unit in an IoT communication mode. Two chips are provided, and the communication mode switching unit 612 switches the communication mode by switching the chip to be used for communication to either one (see FIG. 13 described later).
  • the communication mode switching unit 612 is connected to the wireless communication unit 611, and as described above, the baseband processing unit including the baseband processing unit for broadband communication (for LTE communication) and the chip for IoT communication used for communication By switching to any one of the baseband processing units made up of the switching processing between the broadband communication mode (LTE mode) and the IoT communication mode.
  • the sound input / output unit 613 is configured of a microphone, a speaker, a sound signal processing unit, and the like.
  • An analog audio signal output from the microphone is converted into a digital signal by the sound signal processing unit, and is sent to the main control unit 610, the wireless communication unit 611, and the like.
  • the speaker receives an analog signal converted from a digital signal by the sound signal processing unit, and outputs a voice during a call, and outputs a ringing tone of mail, a ringing tone of a telephone, music, and the like.
  • the speaker may be configured by separately providing a speaker for receiver (receiver) for listening to voice during a call and a speaker for external output for outputting a ring tone, music, etc. It may be configured by one speaker so as to share the speaker and the external output speaker.
  • the display unit 614 is configured of an LCD (liquid crystal display) or the like, and displays various images based on an instruction from the main control unit 610.
  • the operation unit 615 includes a touch panel incorporated in the display unit 614, various operation keys and buttons, a power switch, and the like. In the operation unit 615, the user switches the communication mode, turns on / off the power of the main unit of the terminal device 600, instructs call start / end, menu selection, screen switching, etc., or inputs information. Used when
  • the terminal device 600 also includes a GPS (global positioning system) unit 617 as position information acquisition means, a camera unit 618 as imaging means, a sensor unit 619, a power supply unit 620, a clock unit 621 and the like.
  • GPS global positioning system
  • the GPS unit 617 includes a GPS receiving module, a GPS antenna, and the like, receives radio waves from a plurality of GPS satellites arranged around the earth, and based on the reception result, the latitude, longitude, and position at which the terminal device 600 is located. Calculate altitude data.
  • the camera unit 618 includes a lens, an imaging device, and the like, and is used when photographing a person, a landscape, and the like.
  • an imaging device a CCD (Charge Coupled Device) camera or a CMOS camera can be used.
  • the sensor unit 619 is configured by an acceleration sensor and / or a geomagnetic sensor or the like.
  • the acceleration sensor may be an acceleration sensor of one axis, or may be an acceleration sensor of plural axes such as two axes or three axes.
  • the geomagnetic sensor may be a single-axis geomagnetic sensor, or may be a multi-axial geomagnetic sensor such as two axes or three axes. Based on the output of the sensor unit 619, data indicating the position, orientation, attitude, and movement of the terminal device 600 can be calculated.
  • the terminal device 600 is located from history information which is information on time change of acceleration data or geomagnetic data when the user's terminal device 600 moves from a reference position at a predetermined altitude. It is possible to calculate data indicating the altitude, angle, etc.
  • the power supply unit 620 includes a chargeable battery, a power supply circuit that supplies power of a predetermined voltage to the components from the battery, a charging circuit that charges the battery, and the like. Further, the power supply unit 620 is the main part in the terminal device 600, that is, the power input to the sound input / output unit 613, the display unit 614, a part of the operation unit 615, the GPS unit 617, the camera unit 618 and the sensor unit 619, It is comprised so that it can turn on / off by the power switch which the above-mentioned user can operate. The power supply unit 620 is configured to continuously supply power to the wireless communication unit 611 and the UICC 601 even when the power switch is turned off in order to operate some functions when the power switch is turned off. It is also good.
  • the clock unit 621 is configured by a clock circuit or the like, counts accurate date and time, and generates, for example, time information for various update processes and the like.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of the wireless communication unit 611 and the communication mode switching unit 612 of the terminal device 600 according to the present embodiment.
  • the wireless communication unit 611 includes a first baseband processing unit 635A including a broadband communication (for LTE communication) chip optimized for the broadband communication mode (LTE communication mode) and the IoT communication mode, respectively.
  • a second baseband processing unit 635B formed of an IoT communication chip, and a high frequency wireless signal processing unit 636 shared by the wide band communication mode and the IoT communication mode are provided.
  • the high frequency wireless signal processing unit 636 includes an antenna 630, a DUP (DU Plexor), a reception power amplifier 633, and a transmission power amplifier 634.
  • a communication mode switching unit 612 is connected to the baseband processing units 635A and 635B.
  • the wireless communication unit 611 is a chip for broadband communication (for LTE communication) that configures the first baseband processing unit 635A and a chip for IoT communication that configures the second baseband processing unit 635B. Two chips are provided, and the chip used by the communication mode switching unit 612 is switched as hardware depending on the used communication mode.
  • switching of the communication mode is performed based on a control signal from the main control unit 610 when the wireless communication unit 611 receives switching instruction information (transmission instruction) transmitted from the base station 90 or the HAPS 10.
  • the chip used by the communication mode switching unit 612 is automatically switched from the chip for broadband communication to the chip for IoT communication.
  • the switching instruction information is transmitted to, for example, the terminal device 600 existing at the disaster site at the time of disaster.
  • the remote control device 85 acquires disaster location information, it may be transmitted from the remote control device 85 to the terminal device 600 existing at the disaster location via the base station 90 or the HAPS 10, or
  • the base station 90 or the HAPS 10 that has received the transmission instruction from the control device 85 may transmit to the terminal device 600 present at the disaster site.
  • the communication mode of the terminal device 600 present at the disaster site is automatically switched from the broadband communication mode (LTE communication mode) to the IoT communication mode in which communication in a narrower band is performed.
  • LTE communication mode broadband communication mode
  • the communication load of the base station 90 and the HAPS 10 performing wireless communication with the terminal device 600 existing at the disaster site is reduced, and communication of more terminal devices 600 can be secured.
  • the communication state of each terminal device 600 Can be improved.
  • it is possible to more stably transmit important information at the time of a disaster such as safety information and a rescue signal from more terminal devices 600 existing at the disaster site.
  • it is possible to more stably provide important information at the time of a disaster such as a disaster situation, an evacuation instruction, and family safety information to more terminal devices 600 existing at the disaster site.
  • programs (applications) available to the terminal device 600 may be limited.
  • applications restricted in use in the IoT communication mode include, for example, an application that generates a communication amount exceeding a prescribed amount, such as an application that downloads and uploads relatively large data, and specifically, on the Internet Applications that play back files such as moving images, still images, and music.
  • the communication load can be reduced, and the communication of the terminal device 600 existing at the disaster site can be secured, and the improvement of the communication state can be promoted.
  • applications that can be used in the IoT communication mode include an application that transmits and receives short messages, a call application, a disaster application (for example, a safety confirmation application), and the like.
  • the rescue signal and safety information for safety confirmation transmitted from the terminal device 600 to the sky HAPS 10 at the disaster area are relayed by the other HAPS 10, artificial satellite 72, feeder station 70, etc., and the mobile communication network is a predetermined transmission destination. Reach 80 servers and terminals.
  • processing may be performed to rearrange icons of useful applications at the time of a disaster so that the user can easily operate.
  • the icons of useful applications are arranged on the home screen of the terminal device 600 so that the icons of useful applications stand out in the event of a disaster, or the icons of useful applications in a disaster than the icons of restricted use applications.
  • the display of the icons may be changed to make them stand out.
  • the network side notifies the terminal device 600 of an application whose usage is to be restricted, and the terminal device 600 notifies the terminal device 600. You may restrict the use of the received application.
  • a flag for application restriction is prepared in the server on the network side, and the application makes a query to the server on the network side periodically or irregularly, and when the application restriction flag is set, the use of the application is used. May be limited.
  • switching of the communication mode of the terminal device 600 is automatically performed when the switching instruction information is received by the terminal device 600.
  • the user operates the operation unit 615 to perform manual operation.
  • the communication mode may be switched in
  • the processing may be such that the communication mode is switched if the user operates the operation unit 615 to allow the communication mode to be switched.
  • the chip used by the communication mode switching unit 612 is switched as hardware according to the communication mode to be used, but the baseband processing unit of the wireless communication unit 611 is broadband communication (LTE communication) and IoT It may be configured using one chip capable of communication and configured to switch the communication mode by software.
  • LTE communication broadband communication
  • IoT IoT It may be configured using one chip capable of communication and configured to switch the communication mode by software.
  • the radio resource allocation in the base station 90 or the HAPS 10, 20 may be changed at the time of disaster.
  • FIG. 14A is an explanatory diagram for explaining a change in the ratio of radio resources for broadband communication and IoT communication in the wireless relay station of HAPS 10 in a normal time
  • FIGS. 14B and 14C are for wireless relay stations in HAPS 10 in a disaster time. It is explanatory drawing explaining the change of the ratio of the radio
  • a solar plane type HAPS 10 having the function of a base station (e.g. e-NodeB)
  • the unmanned airship type HAPS 20 which functions as another base station (e.g. e-Node B) or The same applies to the ground base station 90.
  • the HAPS 10 in normal times changes the ratio of radio resources so that the ratio of IoT communication in the entire bandwidth is smaller than that in broadband communication.
  • the HAPS 10 located above the disaster area at the time of disaster changes the ratio of radio resources so that the ratio of IoT communication to the total bandwidth is higher than that of broadband communication.
  • the ratio of radio resources may be changed.
  • the ratio of wireless resources of broadband communication and IoT communication may be changed as appropriate depending on the communication status, such as the size of the call loss rate and the occurrence of congestion as well as the number of terminal devices communicating in the IoT communication mode. .
  • the bandwidth used for the terminal device 600 connected using the IoT communication mode is By providing a limitation, throughput is limited, and an increase in load on the network can be suppressed.
  • the base station 90 and the HAPSs 10 and 20 may be provided with means for limiting the data communication speed [bps] to the terminal device 600 when the terminal device 600 is communicating in the IoT communication mode.
  • the transfer data rate for the terminal device 600 communicating in the IoT communication mode is limited to be lower than the transfer data rate for the terminal device communicating in the broadband communication mode.
  • means for limiting the transfer data rate to the terminal device 600 communicating in the IoT communication mode is provided in a communication network side device such as a core network device provided in the core network to which the base station 90 or HAPS 10 and 20 are connected. It is also good.
  • the throughput of the IoT communication mode is limited, and an increase in load on the network can be suppressed.
  • the transfer data rate to be limited may be set in accordance with the number of terminal devices 600 that are present. For example, when the number of terminal devices 600 in the area is large, the transfer data rate may be limited lower, and when the number of terminal devices 600 is small, the transfer data rate may be limited higher. Also, the transfer data rate to be limited may be set for each terminal device 600. For example, for each terminal device 600, the transfer data rate may be limited according to the type of application activated by the terminal device 600. More specifically, since the amount of communication data is small for the terminal device 600 on which an application for transmitting and receiving short messages, a call application, an application for disasters, etc. is started, the transfer data rate is limited to a lower value. Even if many terminal devices 600 can communicate at the same time, and the terminal device 600 running an application with a large amount of communication data, the transfer data rate is limited to a high level so that the application can operate normally. Good.
  • processing steps described in this specification and the wireless relay station, feeder station, remote control device, terminal device (user device, mobile station, communication terminal) of the communication relay device such as HAPS 10, 20 etc., and base station in the base station can be implemented by various means. For example, these steps and components may be implemented in hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an entity for example, a wireless relay station, a feeder station, a base station apparatus, a wireless relay station apparatus, a terminal apparatus (user apparatus, mobile station, communication terminal), a remote control apparatus, a hard disk drive apparatus, or an optical disc Means, such as a processing unit, used to realize the above-described steps and components in the drive device
  • ASICs application specific ICs
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processors
  • PLDs Programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, designed to perform the functions described herein.
  • Other electronic units Yuta, or it may be implemented in a combination thereof.
  • firmware and / or software implementations means such as processing units used to implement the above components may be programs (eg, procedures, functions, modules, instructions that perform the functions described herein). , Etc.) may be implemented.
  • any computer / processor readable medium tangibly embodying firmware and / or software code such as a processing unit or the like, used to implement the processes and components described herein. May be used to implement
  • firmware and / or software code may be stored in memory, for example on a controller, and executed by a computer or processor.
  • the memory may be implemented inside a computer or processor, or may be implemented outside the processor.
  • firmware and / or software code may be, for example, random access memory (RAM), read only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), programmable read only memory (PROM), electrically erasable PROM (EEPROM) ), Computer- and processor-readable media such as FLASH memory, floppy disk, compact disk (CD), digital versatile disk (DVD), magnetic or optical data storage, etc. Good.
  • the code may be executed by one or more computers or processors, and may cause the computers or processors to perform certain aspects of the functionality described herein.
  • HAPS Small plane type
  • HAPS Airship Type
  • Cell formation target airspace 41, 42, 43
  • Three-dimensional cell 50 Airspace in which HAPS is located 60 drone 65 Airplane 70 Feeder station 72 Satellite 75 Microwave feeding station 80
  • Mobile communication network 85
  • Remote control device 100, 200, 300 beam 101 Main wing Part 102 Solar panels (solar panels) 103, 202 Propeller 104 Connection part 105 Pod 106 Battery 107 Wheel 108 Power receiving pod 110, 210 Wireless relay station 111
  • Three-dimensional (3D) cell forming antenna part 112 Transmitter and receiver part 113 Feed antenna part 114 Transmitter and receiver part 115 Repeater part 116
  • Monitor control Section 117 Power source section 118 Modem section 119
  • Base station processing section 120
  • Edge computing section 125
  • Optical communication section 126
  • Optical antenna unit 141
  • Motor drive section 600 Terminal section 610

Abstract

ＨＡＰＳ等の空中浮揚型の通信中継装置を利用して、災害地に存在する端末装置の通信を迅速に確保し、又は、災害地に存在する端末装置の通信状況を迅速に改善する。端末装置との間で無線通信を行う無線通信部と、自律制御又は外部から制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体とを有する空中浮揚型の通信中継装置は、端末装置の通信モードを、通信中継装置との間で広帯域の通信を行う広帯域通信モードから、通信中継装置との間で広帯域通信モードよりも狭い帯域の通信を行う狭帯域通信モードへ切り替えるための切替指示情報を、無線通信部により端末装置へ送信させる制御部を有する。

Description

ＨＡＰＳを利用した災害時対応の通信システム
　本発明は、災害時等に適した通信中継装置、端末装置、管理装置及び通信システムに関するものである。
　従来、移動通信システムの通信規格である３ＧＰＰのＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）－Ａｄｖａｎｃｅｄ（非特許文献１参照）を発展させたＬＴＥ－ＡｄｖａｎｃｅｄＰｒｏと呼ばれる通信規格が知られている（非特許文献２参照）。このＬＴＥ－ＡｄｖａｎｃｅｄＰｒｏでは、近年のＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）向けデバイスへの通信を提供するための仕様が策定された。ここで、「ＩｏＴ」はさまざまなモノがインターネットやクラウドに接続され、制御・情報通信される形態の総称である。そして、ＬＴＥ－ＡｄｖａｎｃｅｄＰｒｏでは、ＩｏＴに対応するため、ユーザが使用する端末装置（「ＵＥ（ユーザ装置）」、「移動局」、「通信端末」ともいう。）の低価格化及び基地局と通信可能なカバレッジエリアの拡張を実現すべく、新たに２つの通信規格（ｅＭＴＣ、ＮＢ－ＩｏＴ）がサポートされている。ｅＭＴＣ（ｅｎｈａｎｃｅｄ　Ｍａｃｈｉｎｅ－Ｔｙｐｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）の端末装置では、受信帯域幅が１．４ＭＨｚに制限され、約１５ｄＢのカバレッジ拡張をサポートしている。また、ＮＢ－ＩｏＴ（ＮａｒｒｏｗＢａｎｄ－ＩｏＴ）の端末装置では、受信帯域幅が２００ｋＨｚに制限され、約２３ｄＢのカバレッジ拡張をサポートし、ＬＴＥの周波数バンドでも使用できる。
３ＧＰＰ　ＴＳ　３６．３００　Ｖ１０．１２．０（２０１４－１２）． ３ＧＰＰ　ＴＳ　３６．３００　Ｖ１３．５．０（２０１６－０９）． Ｃ．　Ｂｏｃｋｅｌｍａｎｎ，　ｅｔ　ａｌ．，"Ｍａｓｓｉｖｅ　Ｍａｃｈｉｎｅ‐ｔｙｐｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　５Ｇ：　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ＭＡＣ‐ｌａｙｅｒ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　"，ＩＥＥＥ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｍａｇａｚｉｎｅ（Ｖｏｌｕｍｅ：５４，Ｉｓｓｕｅ：９，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　２０１６）．
　地震、風雨、津波、落雷、火災などの自然現象あるいは人為的な原因による災害が発生した場合、移動通信システムにおける一部の基地局（通信中継装置）が停電や故障などによって通信不能になり、稼働している基地局が減少し、端末装置が基地局と通信できる通信エリア（カバレッジエリア）が縮小したり、基地局あたりの同時通信する端末装置の数が増加して通信回線の輻輳により基地局の負荷が増大したり場合がある。この場合、災害地に存在する端末装置の通信を迅速に確保し、又は、災害地に存在する端末装置の通信状況を迅速に改善することが望まれる。
　本発明の一態様に係る通信中継装置は、端末装置との間で無線通信を行う無線通信部と、自律制御又は外部から制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体とを有する空中浮揚型の通信中継装置であって、前記端末装置の通信モードを、前記通信中継装置との間で広帯域の通信を行う広帯域通信モードから、前記通信中継装置との間で前記広帯域通信モードよりも狭い帯域の通信を行う狭帯域通信モードへ切り替えるための切替指示情報を、前記無線通信部により前記端末装置へ送信させる制御部を有する。
　前記通信中継装置において、前記狭帯域通信モードは、前記通信中継装置との間でＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）用通信を行うＩｏＴ通信モードであってもよい。
　前記無線装置通信中継装置において、外部装置から受信した移動指示又は当該無線装置通信中継装置で検知した災害発生検知結果に基づいて災害地の上空に移動し、前記災害地に存在する端末装置に前記切替指示情報を送信するものであってもよい。
　また、前記通信中継装置において、前記端末装置との間で広帯域の通信を行う広帯域通信に割り当てる前記無線通信部の広帯域用無線リソースと、前記端末装置との間で前記広帯域通信よりも狭い帯域の通信を行う狭帯域通信に割り当てる前記無線通信部の狭帯域用無線リソースとの割当配分を、端末装置との通信状況に応じて変更するリソース配分変更部を有してもよい。
　また、前記通信中継装置において、前記浮揚体は、前記無線通信部に供給する電力を発電する太陽光発電パネルが設けられた翼と、前記翼に設けられた回転駆動可能なプロペラとを備えたソーラープレーンであってもよい。
　また、前記通信中継装置において、前記浮揚体は、前記無線通信部に電力を供給するバッテリーを備えた飛行船であってもよい。
　また、前記通信中継装置において、前記空域は、高度が１００［ｋｍ］以下の空域であってもよい。
　また、前記通信中継装置において、前記空域は、高度が１１［ｋｍ］以上５０［ｋｍ］以下の成層圏であってもよい。
　また、前記通信中継装置において、地面又は海面との間の所定のセル形成目標空域に３次元セルを形成し、前記セル形成目標空域の高度は１０［ｋｍ］以下であってもよい。
　また、前記通信中継装置において、前記セル形成目標空域の高度は５０［ｍ］以上１［ｋｍ］以下であってもよい。
　また、前記通信中継装置において、前記空域に位置する他の空中浮揚型の通信中継装置と通信する通信部を有してもよい。
　また、前記通信中継装置において、人工衛星と通信する通信部を有してもよい。
　また、本発明の他の態様に係る端末装置は、自律制御又は外部から制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体を有する通信中継装置との間で無線通信を行う無線通信部と、所定の切替条件に従い、前記無線通信部の通信モードを、前記通信中継装置との間で広帯域の通信を行う広帯域通信モードから、前記通信中継装置との間で前記広帯域通信モードよりも狭い帯域の通信を行う狭帯域通信モードへ切り替える通信モード切替部とを有する。
　前記端末装置において、前記狭帯域通信モードは、前記通信中継装置との間でＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）用通信を行うＩｏＴ通信モードであってもよい。
　また、前記端末装置において、前記所定の切替条件は、前記通信中継装置から送信される切替指示情報を前記無線通信部により取得することを含んでもよい。
　また、前記端末装置において、ユーザ操作を受け付ける操作受付部を有し、前記所定の切替条件は、前記操作受付部が所定のユーザ操作を受け付けることを含んでもよい。
　また、前記端末装置において、前記無線通信部は、前記通信モード切替部が前記無線通信部の通信モードを狭帯域通信モードへ切り替えたとき、前記狭帯域通信モードでの通信を、災害用アプリケーションによる通信、安否情報を送信する通信及び救難信号を送信する通信のうちの少なくとも１つを含む通信に限定してもよい。
　また、前記端末装置において、前記無線通信部は、前記通信モード切替部が前記無線通信部の通信モードを狭帯域通信モードへ切り替えたとき、前記狭帯域通信モードで前記通信中継装置に安否情報及び救難信号のうちの少なくとも一方を送信してもよい。
　また、本発明の更に他の態様に係る管理装置は、端末装置との間で無線通信を行う無線通信部と、自律制御又は外部から制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体とを有する空中浮揚型の通信中継装置と通信可能な管理装置であって、災害発生時に、災害地を特定するための災害地情報に基づいて、前記通信中継装置の移動指示を前記通信中継装置に送信する。
　また、本発明の更に他の態様に係る無線通信システムは、１又は２以上の通信中継装置と、前記通信中継装置と通信可能な管理装置とを有する通信システムであって、前記通信中継装置は、端末装置との間で無線通信を行う無線通信部と、自律制御又は外部から制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体とを有する空中浮揚型の通信中継装置であり、前記管理装置として、請求項１９に記載の管理装置を用いた。
　また、本発明の更に他の態様に係る無線通信システムは、１又は２以上の通信中継装置と、前記通信中継装置と通信可能な管理装置とを有する通信システムであって、前記通信中継装置として、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の通信中継装置を用い、前記管理装置は、災害発生時に、前記通信中継装置へ前記切替指示情報を送信させるための送信指示を送信する。
　本発明によれば、ＨＡＰＳ等の空中浮揚型の通信中継装置を利用して、災害地に存在する端末装置の通信を迅速に確保し、又は、災害地に存在する端末装置の通信状況を迅速に改善することが可能となる。
図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。 図２は、実施形態の通信システムに用いられるＨＡＰＳの一例を示す斜視図である。 図３は、実施形態の通信システムに用いられるＨＡＰＳの他の例を示す側面図である。 図４は、実施形態の複数のＨＡＰＳで上空に形成される無線ネットワークの一例を示す説明図である。 図５は、他の実施形態に係る通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。 図６は、実施形態におけるＨＡＰＳの無線中継局の一構成例を示すブロック図である。 図７は、実施形態におけるＨＡＰＳの無線中継局の他の構成例を示すブロック図である。 図８は、実施形態におけるＨＡＰＳの無線中継局の更に他の構成例を示すブロック図である。 図９は、通常時におけるＨＡＰＳの配置の一例を示す概略構成図である。 図１０は、災害時におけるＨＡＰＳの配置の一例を示す概略構成図である。 図１１は、災害時にＨＡＰＳを災害地へ移動させる制御の流れを示すシーケンス図である。 図１２は、実施形態の通信システムに用いられる端末装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図１３は、実施形態の通信システムに用いられる端末装置の無線通信部と通信モード切替部との概略構成を示すブロック図である。 図１４Ａは、通常時におけるＨＡＰＳによる広帯域通信とＩｏＴ通信との無線リソース比率の変化を説明する説明図である。 図１４Ｂは、災害時におけるＨＡＰＳによる広帯域通信とＩｏＴ通信との無線リソース比率の変化を説明する説明図である。 図１４Ｃは、広帯域通信接続端末数が少ない災害時におけるＨＡＰＳによる広帯域通信とＩｏＴ通信との無線リソース比率の変化を説明する説明図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。
　本実施形態に係る通信システムは、多数の端末装置への同時接続や低遅延化などに対応する第５世代移動通信の３次元化ネットワークの実現に適する。
　なお、本明細書に開示する通信システム、無線中継局、基地局、リピータ及び端末装置に適用可能な移動通信の標準規格は、第５世代の移動通信の標準規格、及び、第５世代以降の次々世代の移動通信の標準規格を含む。
　図１に示すように、通信システムは、複数の空中浮揚型の通信中継装置としての高高度プラットフォーム局（ＨＡＰＳ）（「高高度疑似衛星」ともいう。）１０，２０を備えている。ＨＡＰＳ１０，２０は、所定高度の空域に位置して、所定高度のセル形成目標空域４０に図中ハッチング領域で示すような３次元セル（３次元エリア）４１，４２を形成する。ＨＡＰＳ１０，２０は、自律制御又は外部から制御により地面又は海面から１００［ｋｍ］以下の高高度の浮揚空域５０に浮遊あるいは飛行して位置するように制御される浮揚体（例えば、ソーラープレーン、飛行船）に、無線中継局が搭載されたものである。
　ＨＡＰＳ１０，２０の位置する空域５０は、例えば、高度が１１［ｋｍ］以上及び５０［ｋｍ］以下の成層圏の空域である。この空域５０は、気象条件が比較的安定している高度１５［ｋｍ］以上２５［ｋｍ］以下の空域であってもよく、特に高度がほぼ２０［ｋｍ］の空域であってもよい。図中のＨｒｓｌ及びＨｒｓｕはそれぞれ、地面（ＧＬ）を基準にしたＨＡＰＳ１０，２０の位置する空域５０の下端及び上端の相対的な高度を示している。
　セル形成目標空域４０は、本実施形態の通信システムにおける１又は２以上のＨＡＰＳで３次元セルを形成する目標の空域である。セル形成目標空域４０は、ＨＡＰＳ１０，２０が位置する空域５０と従来のマクロセル基地局等の基地局９０がカバーする地面近傍のセル形成領域との間に位置する、所定高度範囲（例えば、５０［ｍ］以上１０００［ｍ］以下の高度範囲）の空域である。図中のＨｃｌ及びＨｃｕはそれぞれ、地面（ＧＬ）を基準にしたセル形成目標空域４０の下端及び上端の相対的な高度を示している。
　なお、本実施形態の３次元セルが形成されるセル形成目標空域４０は、海、川又は湖の上空であってもよい。
　ＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局はそれぞれ、移動局である端末装置と無線通信するためのビーム１００，２００を地面に向けて形成する。端末装置は、遠隔操縦可能な小型のヘリコプター等の航空機であるドローン６０に組み込まれた通信端末モジュールでもよいし、飛行機６５の中でユーザが使用するユーザ装置であってもよい。セル形成目標空域４０においてビーム１００，２００が通過する領域が３次元セル４１，４２である。セル形成目標空域４０において互いに隣り合う複数のビーム１００，２００は部分的に重なってもよい。
　ＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局はそれぞれ、地上又は海上に設置された中継局であるフィーダ局（ゲートウェイ）７０を介して、移動通信網８０のコアネットワークに接続されている。ＨＡＰＳ１０，２０とフィーダ局７０との間の通信は、マイクロ波などの電波による無線通信で行ってもよいし、レーザ光などを用いた光通信で行ってもよい。
　ＨＡＰＳ１０，２０はそれぞれ、内部に組み込まれたコンピュータ等で構成された制御部が制御プログラムを実行することにより、自身の浮揚移動（飛行）や無線中継局での処理を自律制御してもよい。例えば、ＨＡＰＳ１０，２０はそれぞれ、自身の現在位置情報（例えばＧＰＳ位置情報）、予め記憶した位置制御情報（例えば、飛行スケジュール情報）、周辺に位置する他のＨＡＰＳの位置情報などを取得し、それらの情報に基づいて浮揚移動（飛行）や無線中継局での処理を自律制御してもよい。
　また、ＨＡＰＳ１０，２０それぞれの浮揚移動（飛行）や無線中継局での処理は、移動通信網８０の通信センター等に設けられた管理装置としての遠隔制御装置８５によって制御できるようにしてもよい。この場合、ＨＡＰＳ１０，２０は、遠隔制御装置８５からの制御情報を受信できるように制御用通信端末装置（例えば、移動通信モジュール）が組み込まれ、遠隔制御装置８５から識別できるように端末識別情報（例えば、ＩＰアドレス、電話番号など）が割り当てられるようにしてもよい。制御用通信端末装置の識別には通信インターフェースのＭＡＣアドレスを用いてもよい。また、ＨＡＰＳ１０，２０はそれぞれ、自身又は周辺のＨＡＰＳの浮揚移動（飛行）や無線中継局での処理に関する情報や各種センサなどで取得した観測データなどの情報を、遠隔制御装置８５等の所定の送信先に送信するようにしてもよい。
　セル形成目標空域４０では、ＨＡＰＳ１０，２０のビーム１００，２００が通過していない領域（３次元セル４１，４２が形成されない領域）が発生するおそれがある。この領域を補完するため、図１の構成例のように、地上側又は海上側から上方に向かって放射状のビーム３００を形成して３次元セル４３を形成してＡＴＧ（Ａｉｒ　Ｔｏ　Ｇｒｏｕｎｄ）接続を行う基地局（以下「ＡＴＧ局」という。）３０を備えてもよい。
　また、ＡＴＧ局３０を用いずに、ＨＡＰＳ１０，２０の位置やビーム１００，２００の発散角（ビーム幅）等を調整することにより、ＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局が、セル形成目標空域４０に３次元セルがくまなく形成されるように、セル形成目標空域４０の上端面の全体をカバーするビーム１００，２００を形成してもよい。
　なお、前記ＨＡＰＳ１０，２０で形成する３次元セルは、地上又は海上に位置する端末装置との間でも通信できるよう地面又は海面に達するように形成してもよい。
　図２は、実施形態の通信システムに用いられるＨＡＰＳ１０の一例を示す斜視図である。
　図２のＨＡＰＳ１０は、ソーラープレーンタイプのＨＡＰＳであり、長手方向の両端部側が上方に沿った主翼部１０１と、主翼部１０１の短手方向の一端縁部にバス動力系の推進装置としての複数のモータ駆動のプロペラ１０３とを備える。主翼部１０１の上面には、太陽光発電機能を有する太陽光発電部としての太陽光発電パネル（以下「ソーラーパネル」という。）１０２が設けられている。また、主翼部１０１の下面の長手方向の２箇所には、板状の連結部１０４を介して、ミッション機器が収容される複数の機器収容部としてのポッド１０５が連結されている。各ポッド１０５の内部には、ミッション機器としての無線中継局１１０と、バッテリー１０６とが収容されている。また、各ポッド１０５の下面側には離発着時に使用される車輪１０７が設けられている。ソーラーパネル１０２で発電された電力はバッテリー１０６に蓄電され、バッテリー１０６から供給される電力により、プロペラ１０３のモータが回転駆動され、無線中継局１１０による無線中継処理が実行される。
　ソーラープレーンタイプのＨＡＰＳ１０は、例えば旋回飛行を行ったり８の字飛行を行ったりすることにより揚力で浮揚し、所定の高度で水平方向の所定の範囲に滞在するように浮揚することができる。なお、ソーラープレーンタイプのＨＡＰＳ１０は、プロペラ１０３が回転駆動されていないときは、グライダーのように飛ぶこともできる。例えば、昼間などのソーラーパネル１０２の発電によってバッテリー１０６の電力が余っているときに高い位置に上昇し、夜間などのソーラーパネル１０２で発電できないときにバッテリー１０６からモータへの給電を停止してグライダーのように飛ぶことができる。
　また、ＨＡＰＳ１０は、他のＨＡＰＳや人工衛星と光通信に用いられる通信部としての３次元対応指向性の光アンテナ装置１３０を備えている。なお、図２の例では主翼部１０１の長手方向の両端部に光アンテナ装置１３０を配置しているが、ＨＡＰＳ１０の他の箇所に光アンテナ装置１３０を配置してもよい。なお、他のＨＡＰＳや人工衛星と光通信に用いられる通信部は、このような光通信を行うものに限らず、マイクロ波などの電波による無線通信などの他の方式による無線通信であってもよい。
　図３は、実施形態の通信システムに用いられるＨＡＰＳ２０の他の例を示す斜視図である。
　図３のＨＡＰＳ２０は、無人飛行船タイプのＨＡＰＳであり、ペイロードが大きいため大容量のバッテリーを搭載することができる。ＨＡＰＳ２０は、浮力で浮揚するためのヘリウムガス等の気体が充填された飛行船本体２０１と、バス動力系の推進装置としてのモータ駆動のプロペラ２０２と、ミッション機器が収容される機器収容部２０３とを備える。機器収容部２０３の内部には、無線中継局２１０とバッテリー２０４とが収容されている。バッテリー２０４から供給される電力により、プロペラ２０２のモータが回転駆動され、無線中継局２１０による無線中継処理が実行される。
　なお、飛行船本体２０１の上面に、太陽光発電機能を有するソーラーパネルを設け、ソーラーパネルで発電された電力をバッテリー２０４に蓄電するようにしてもよい。
　また、無人飛行船タイプのＨＡＰＳ２０も、他のＨＡＰＳや人工衛星と光通信に用いられる通信部としての３次元対応指向性の光アンテナ装置２３０を備えている。なお、図３の例では飛行船本体２０１の上面部及び機器収容部２０３の下面部に光アンテナ装置２３０を配置しているが、ＨＡＰＳ２０の他の部分に光アンテナ装置２３０を配置してもよい。なお、他のＨＡＰＳや人工衛星と光通信に用いられる通信部は、このような光通信を行うものに限らず、マイクロ波などの電波による無線通信などの他の方式による無線通信を行うものであってもよい。
　図４は、実施形態の複数のＨＡＰＳ１０，２０で上空に形成される無線ネットワークの一例を示す説明図である。
　複数のＨＡＰＳ１０，２０は、上空で互いに光通信によるＨＡＰＳ間通信ができるように構成され、３次元化したネットワークを広域にわたって安定に実現することができるロバスト性に優れた無線通信ネットワークを形成する。この無線通信ネットワークは、各種環境や各種情報に応じたダイナミックルーティングによるアドホックネットワークとして機能することもできる。前記無線通信ネットワークは、２次元又は３次元の各種トポロジーを有するように形成することができ、例えば、図４に示すようにメッシュ型の無線通信ネットワークであってもよい。
　図５は、他の実施形態に係る通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。
　なお、図５において、前述の図１と共通する部分については同じ符号を付し、その説明は省略する。
　図５の実施形態では、ＨＡＰＳ１０と移動通信網８０のコアネットワークとの間の通信を、フィーダ局７０及び低軌道の人工衛星７２を介して行っている。この場合、人工衛星７２とフィーダ局７０との間の通信は、マイクロ波などの電波による無線通信で行ってもよいし、レーザ光などを用いた光通信で行ってもよい。また、ＨＡＰＳ１０と人工衛星７２との間の通信については、レーザ光などを用いた光通信で行っている。
　図６は、実施形態のＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局１１０，２１０の一構成例を示すブロック図である。
　図５の無線中継局１１０，２１０はリピータータイプの無線中継局の例である。無線中継局１１０，２１０はそれぞれ、３Ｄセル形成アンテナ部１１１と、送受信部１１２と、フィード用アンテナ部１１３と、送受信部１１４と、リピーター部１１５と、監視制御部１１６と、電源部１１７とを備える。更に、無線中継局１１０，２１０はそれぞれ、ＨＡＰＳ間通信などに用いる光通信部１２５と、ビーム制御部１２６とを備える。
　３Ｄセル形成アンテナ部１１１は、セル形成目標空域４０に向けて放射状のビーム１００，２００を形成するアンテナを有し、端末装置と通信可能な３次元セル４１，４２を形成する。送受信部１１２は、３Ｄセル形成アンテナ部１１１とともに第一無線通信部を構成し、送受共用器（ＤＵＰ：ＤＵＰｌｅｘｅｒ）や増幅器などを有し、３Ｄセル形成アンテナ部１１１を介して、３次元セル４１，４２に在圏する端末装置に無線信号を送信したり端末装置から無線信号を受信したりする。
　フィード用アンテナ部１１３は、地上又は海上のフィーダ局７０と無線通信するための指向性アンテナを有する。送受信部１１４は、フィード用アンテナ部１１３とともに第二無線通信部を構成し、送受共用器（ＤＵＰ：ＤＵＰｌｅｘｅｒ）や増幅器などを有し、フィード用アンテナ部１１３を介して、フィーダ局７０に無線信号を送信したりフィーダ局７０から無線信号を受信したりする。
　リピーター部１１５は、端末装置との間で送受信される送受信部１１２の信号と、フィーダ局７０との間で送受信される送受信部１１４の信号とを中継する。リピーター部１１５は、周波数変換機能を有してもよい。
　監視制御部１１６は、例えばＣＰＵ及びメモリ等で構成され、予め組み込まれたプログラムを実行することにより、ＨＡＰＳ１０，２０内の各部の動作処理状況を監視したり各部を制御したりする。特に、監視制御部１１６は、制御プログラムを実行することにより、プロペラ１０３，２０２を駆動するモータ駆動部１４１を制御して、ＨＡＰＳ１０，２０を目標位置へ移動させ、また、目標位置近辺に留まるように制御する。
　電源部１１７は、バッテリー１０６，２０４から出力された電力をＨＡＰＳ１０，２０内の各部に供給する。電源部１１７は、太陽光発電パネル等で発電した電力や外部から給電された電力をバッテリー１０６，２０４に蓄電させる機能を有してもよい。
　光通信部１２５は、レーザ光等の光通信媒体を介して周辺の他のＨＡＰＳ１０，２０や人工衛星７２と通信する。この通信により、ドローン６０等の端末装置と移動通信網８０との間の無線通信を動的に中継するダイナミックルーティングが可能になるとともに、いずれかのＨＡＰＳが故障したときに他のＨＡＰＳがバックアップして無線中継することにより移動通信システムのロバスト性を高めることができる。
　ビーム制御部１２６は、ＨＡＰＳ間通信や人工衛星７２との通信に用いるレーザ光などのビームの方向及び強度を制御したり、周辺の他のＨＡＰＳ（無線中継局）との間の相対的な位置の変化に応じてレーザ光等の光ビームによる通信を行う他のＨＡＰＳ（無線中継局）を切り替えるように制御したりする。この制御は、例えば、ＨＡＰＳ自身の位置及び姿勢、周辺のＨＡＰＳの位置などに基づいて行ってもよい。ＨＡＰＳ自身の位置及び姿勢の情報は、そのＨＡＰＳに組み込んだＧＰＳ受信装置、ジャイロセンサ、加速度センサなどの出力に基づいて取得し、周辺のＨＡＰＳの位置の情報は、移動通信網８０に設けた遠隔制御装置８５又は他のＨＡＰＳ管理サーバから取得してもよい。
　図７は、実施形態のＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局１１０，２１０の他の構成例を示すブロック図である。
　図７の無線中継局１１０，２１０は基地局タイプの無線中継局の例である。
　なお、図７において、図６と同様な構成要素については同じ符号を付し、説明を省略する。図７の無線中継局１１０，２１０はそれぞれ、モデム部１１８を更に備え、リピーター部１１５の代わりに基地局処理部１１９を備える。更に、無線中継局１１０，２１０はそれぞれ、光通信部１２５とビーム制御部１２６とを備える。
　モデム部１１８は、例えば、フィーダ局７０からフィード用アンテナ部１１３及び送受信部１１４を介して受信した受信信号に対して復調処理及び復号処理を実行し、基地局処理部１１９側に出力するデータ信号を生成する。また、モデム部１１８は、基地局処理部１１９側から受けたデータ信号に対して符号化処理及び変調処理を実行し、フィード用アンテナ部１１３及び送受信部１１４を介してフィーダ局７０に送信する送信信号を生成する。
　基地局処理部１１９は、例えば、ＬＴＥ／ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄの標準規格に準拠した方式に基づいてベースバンド処理を行うｅ－ＮｏｄｅＢとしての機能を有する。基地局処理部１１９は、第５世代又は第５世代以降の次々世代等の将来の移動通信の標準規格に準拠する方式で処理するものであってもよい。
　基地局処理部１１９は、例えば、３次元セル４１，４２に在圏する端末装置から３Ｄセル形成アンテナ部１１１及び送受信部１１２を介して受信した受信信号に対して復調処理及び復号処理を実行し、モデム部１１８側に出力するデータ信号を生成する。また、基地局処理部１１９は、モデム部１１８側から受けたデータ信号に対して符号化処理及び変調処理を実行し、３Ｄセル形成アンテナ部１１１及び送受信部１１２を介して３次元セル４１，４２の端末装置に送信する送信信号を生成する。
　図８は、実施形態のＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局１１０，２１０の更に他の構成例を示すブロック図である。
　図８の無線中継局１１０，２１０はエッジコンピューティング機能を有する高機能の基地局タイプの無線中継局の例である。なお、図８において、図６及び図７と同様な構成要素については同じ符号を付し、説明を省略する。図８の無線中継局１１０，２１０はそれぞれ、図７の構成要素に加えてエッジコンピューティング部１２０を更に備える。
　エッジコンピューティング部１２０は、例えば小型のコンピュータで構成され、予め組み込まれたプログラムを実行することにより、ＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局１１０，２１０における無線中継などに関する各種の情報処理を実行することができる。
　例えば、エッジコンピューティング部１２０は、３次元セル４１，４２に在圏する端末装置から受信したデータ信号に基づいて、そのデータ信号の送信先を判定し、その判定結果に基づいて通信の中継先を切り換える処理を実行する。より具体的には、基地局処理部１１９から出力されたデータ信号の送信先が自身の３次元セル４１，４２に在圏する端末装置の場合は、そのデータ信号をモデム部１１８に渡さずに、基地局処理部１１９に戻して自身の３次元セル４１，４２に在圏する送信先の端末装置に送信するようにする。一方、基地局処理部１１９から出力されたデータ信号の送信先が自身の３次元セル４１，４２以外の他のセルに在圏する端末装置の場合は、そのデータ信号をモデム部１１８に渡してフィーダ局７０に送信し、移動通信網８０を介して送信先の他のセルに在圏する送信先の端末装置に送信するようにする。
　エッジコンピューティング部１２０は、３次元セル４１，４２に在圏する多数の端末装置から受信した情報を分析する処理を実行してもよい。この分析結果は３次元セル４１，４２に在圏する多数の端末装置に送信したり移動通信網８０のサーバ装置などに送信したりしてもよい。
　無線中継局１１０、２１０を介した端末装置との無線通信の上りリンク及び下りリンクの複信方式は、特定の方式に限定されず、例えば、時分割複信（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ：ＴＤＤ）方式でもよいし、周波数分割複信（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ：ＦＤＤ）方式でもよい。また、無線中継局１１０、２１０を介した端末装置との無線通信のアクセス方式は、特定の方式に限定されず、例えば、ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）方式、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）方式、又は、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）であってもよい。また、前記無線通信には、ダイバーシティ・コーディング、送信ビームフォーミング、空間分割多重化（ＳＤＭ：Ｓｐａｔｉａｌ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）等の機能を有し、送受信両方で複数のアンテナを同時に利用することにより、単位周波数当たりの伝送容量を増やすことができるＭＩＭＯ（多入力多出力：Ｍｕｌｔｉ－Ｉｎｐｕｔ　ａｎｄ　Ｍｕｌｔｉ－Ｏｕｔｐｕｔ）技術を用いてもよい。また、前記ＭＩＭＯ技術は、１つの基地局が１つの端末装置と同一時刻・同一周波数で複数の信号を送信するＳＵ－ＭＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ－Ｕｓｅｒ　ＭＩＭＯ）技術でもよいし、１つの基地局が複数の異なる通信端末装置に同一時刻・同一周波数で信号を送信又は複数の異なる基地局が１つの端末装置に同一時刻・同一周波数で信号を送信するＭＵ－ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ－Ｕｓｅｒ　ＭＩＭＯ）技術であってもよい。
　本実施形態において、地震、風雨、津波、落雷、火災などの自然現象あるいは人為的な原因による災害が発生した場合、移動通信システムにおける一部の基地局９０が停電や故障などによって通信不能になり、稼働している基地局９０が減少して、端末装置が基地局９０と通信できる通信エリア（カバレッジエリア）が縮小する事態が起こり得る。また、災害地で通信しようとする端末装置の数が急増して通信回線の輻輳が発生する事態が起こり得る。このような事態が起こったとき、所定高度のセル形成目標空域４０に３次元セル４１，４２を形成するＨＡＰＳ１０，２０を利用することで、カバレッジエリアを拡大することが可能となり、より多くの端末装置の通信を確保することが可能である。
　また、このような事態が起こったときには、基地局あたりの同時通信する端末装置の数が増加し、基地局９０の負荷が増大する場合がある。この場合も、ＨＡＰＳ１０，２０を利用することにより、一部の端末装置については基地局９０に代えてＨＡＰＳ１０，２０経由で通信させることで、基地局あたりの同時通信する端末装置の数を減らし、基地局９０の負荷を軽減することができる。
　そこで、本実施形態においては、一部の基地局９０の通信不能を引き起こすような災害が発生したとき、通常時には所定高度のセル形成目標空域４０に３次元セル４１，４２を形成するためのＨＡＰＳ１０，２０を利用して、その災害地に存在する端末装置（地上又は海上に位置する端末装置）の通信に利用する。
　図９は、通常時におけるＨＡＰＳ１０の配置の一例を示す概略構成図である。
　図１０は、災害時におけるＨＡＰＳ１０の配置の一例を示す概略構成図である。
　なお、ここでは、ソーラープレーンタイプのＨＡＰＳ１０のみの例であるが、無人飛行船タイプのＨＡＰＳ２０であってもよいし、これらのＨＡＰＳ１０，２０が混在していてもよい。
　本実施形態の通信システムにおいて、ＨＡＰＳ１０は、図９に示す通常時には、上述したように自律制御又は外部から制御により高高度の浮揚空域５０に位置する。一方、何らかの災害が発生した場合、図１０に示すように、１又は２以上のＨＡＰＳ１０は、災害地の上空へ移動して、その災害地に存在する端末装置（地上又は海上に位置する端末装置）と通信を行う。これにより、図１０に示すように、一部の基地局９１が通信不能に陥った場合でも、災害地の端末装置の通信を確保したり、災害地の端末装置の通信状態を改善したりすることができる。
　なお、ＨＡＰＳ１０の災害地の上空への移動は、ＨＡＰＳ１０が災害の発生を検知したり遠隔制御装置８５や他のＨＡＰＳ等の外部装置から災害の発生の連絡を受けたりしてから速やかに開始し、ＨＡＰＳ１０の最大移動可能速度で急行するようにしてもよい。また、災害地の上空へ移動するＨＡＰＳ１０は、浮揚空域５０に位置している複数のＨＡＰＳのうち災害地に最も近いＨＡＰＳであってもよい。この場合、災害地の上空へＨＡＰＳが移動することによって圏外になってしまうエリアをカバーするように、周辺のＨＡＰＳの水平方向の位置や高度を変化させてもよい。また、災害地の上空へ移動するＨＡＰＳ１０は、浮揚空域５０に予備機として位置しているＨＡＰＳであってもよい。
　図１１は、災害時にＨＡＰＳ１０を災害地へ移動させる制御の流れを示すシーケンス図である。
　災害が発生すると、移動通信網８０の通信センター等に設けられた管理装置としての遠隔制御装置８５では、災害地を特定するための災害地情報が取得される（Ｓ１）。この災害地情報は、オペレータが災害地情報取得部としての入力装置を操作して取得されてもよいし、外部装置から通信ネットワークを介して災害地情報取得部としての通信装置によって取得されてもよい。
　遠隔制御装置８５が災害地情報を取得すると、遠隔制御装置８５の制御部は、所定の処理プログラムを実行して、現在のＨＡＰＳ１０の配置レイアウトを変更して、災害地に存在する端末装置の通信を支援できる新たな支援用配置レイアウトを作成する（Ｓ２）。支援用配置レイアウトは、ＨＡＰＳ１０が配置されていない災害地の上空に新たにＨＡＰＳ１０を配置したり、災害地の上空に配置されるＨＡＰＳ１０の数（密度）を増やしたりして、災害地の端末装置の通信を確保したり災害地の端末装置の通信状態を改善したりできるものであれば、特に制限はない。
　本実施形態において、支援用配置レイアウトは、稼働中のＨＡＰＳ１０を再配置したものであるが、非稼働中のＨＡＰＳ１０を追加して配置したものであってもよい。
　また、支援用配置レイアウトにより災害地の上空へ配置されるＨＡＰＳ１０は、より迅速に災害地の端末装置の通信を支援する観点からすると、災害地の上空に最も早く到着できるＨＡＰＳ１０（通常時に災害地の近くに位置しているもの、移動速度が速いもの等）を優先するのが好ましい。
　支援用配置レイアウトは、災害地の上空に移動させるＨＡＰＳ１０だけを再配置したものであってもよいが、災害地の上空に移動させるＨＡＰＳ１０の再配置に併せて、他のＨＡＰＳ１０も移動させて再配置してもよい。例えば、災害地の上空にＨＡＰＳ１０を移動させた分、他の地域に配置されるＨＡＰＳ１０が減少するので、他の地域におけるＨＡＰＳ１０間の距離を拡大し、ＨＡＰＳ１０の減少に伴うカバレッジエリアの減少を抑制するようにしてもよい。また、支援用配置レイアウトにおいても、移動通信システムのロバスト性を高める観点からすると、ＨＡＰＳ１０間でＨＡＰＳ間通信ができるように、災害地の上空に移動させるＨＡＰＳ１０だけでなく、他のＨＡＰＳ１０も移動させて再配置するのが好ましい。
　このようにして支援用配置レイアウトを作成すると、各ＨＡＰＳ１０が配置されるべき新たな目標位置が決まるので、遠隔制御装置８５の制御部は、フィーダ局７０を介して、各ＨＡＰＳ１０の目標位置情報（制御情報）をそれぞれのＨＡＰＳ１０へ送信する（Ｓ３）。このように送信された各目標位置情報は、各ＨＡＰＳ１０のフィード用アンテナ部１１３及び送受信部１１４によって受信される（Ｓ４）。そして、各ＨＡＰＳ１０の監視制御部１１６は、制御プログラムを実行することにより、受信した目標位置情報により特定される目標位置に自身が移動するようにプロペラ１０３のモータ駆動を制御し、自身を目標位置へ移動させ、目標位置近辺に留まるように制御する（Ｓ５）。
　本実施形態によれば、災害が発生したとき、通常時には所定高度のセル形成目標空域４０に３次元セル４１，４２を形成するＨＡＰＳ１０，２０を災害地へ移動させ、災害地におけるカバレッジエリアを拡大したり、災害地における基地局９０の通信負荷を軽減したりする通信支援を迅速に実現することができる。特に、本実施形態のようにＨＡＰＳ１０，２０を利用する場合、災害地へ移動型基地局等を地上や海上を使って搬入することが困難な状況であっても、通信支援を迅速に実現することができる。
　また、本実施形態の通信システムにおいては、災害時において、より多くの端末装置の通信を確保するために、災害地に位置する端末装置の通信モードを、ＨＡＰＳ１０や基地局９０との間で広帯域の通信を行う広帯域通信モードから、ＨＡＰＳ１０や基地局９０との間で広帯域通信モードよりも狭い帯域の通信を行う狭帯域通信モードへ切り替える。
　本実施形態の狭帯域通信モードは、ＩｏＴ用通信を行うＩｏＴ通信モードであり、例えば、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ　ＰｒｏのｅＭＴＣ若しくはＮＢ－ＩｏＴの標準規格（非特許文献２参照）に準拠した通信モード、又は、第５世代の移動通信で提案されている大規模マシンタイプ通信（５Ｇ（ｍＭＴＣ：ｍａｓｓｉｖｅ　Ｍａｃｈｉｎｅ－Ｔｙｐｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ））（非特許文献３参照）の通信モードである。
　本実施形態の広帯域通信モードは、例えば、移動通信の第３世代（３Ｇ）、ＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ若しくはＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｐｒｏの標準規格に準拠する通信モード、又は、第５世代の移動通信で提案されている新しい無線アクセス技術（５Ｇ（Ｎｅｗ　Ｒａｄｉｏ））の通信モードである。
　以下、広帯域通信モードがＬＴＥの標準規格に準拠した通信モードであり、ＩｏＴ通信モードがＮＢ－ＩｏＴ通信規格に準拠した通信モードである例について説明する。
　図１２は、本実施形態に係る端末装置６００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
　本実施形態に係る端末装置６００は、広帯域通信モードとＩｏＴ通信モードとの両方のモードに対応可能に構成されている。端末装置６００は、地上や海上でユーザが使用する移動局としての端末装置であってもよいし、前述のドローン６０や飛行機６５等に組み込まれた端末装置であってもよい。
　端末装置６００は、主制御部６１０と、無線通信部６１１と、通信モード切替部６１２と、音入出力部６１３と、表示部６１４と、操作部６１５とを備える。また、端末装置６００は、装置本体に対して着脱可能なＵＩＣＣ６０１が装着されている。ＵＩＣＣ６０１は、移動通信サービスで用いられるＵＳＩＭとしての機能が組み込まれている。
　主制御部６１０は、ＭＰＵ（マイクロ・プロセッシング・ユニット）、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備え、所定の基本ＯＳやミドルウェア等のプログラムが実行されることにより、通信モード切替部６１２等の各部を制御したり、ソフトウェア構成上のネイティブプラットフォーム環境やアプリケーション実行環境を構築したりする。
　主制御部６１０は、無線通信部６１１、通信モード切替部６１２、操作部６１５等の各部と連携することにより、広帯域通信モードとＩｏＴ通信モードとを切り替えて基地局９０やＨＡＰＳ１０と通信するように無線通信部６１１を制御する制御部として機能する。また、主制御部６１０は、基地局９０やＨＡＰＳ１０から送信される切替指示情報に従って広帯域通信モードとＩｏＴ通信モードとを自動で替える自動の通信モード切替部として機能する。また、主制御部６１０は、操作部６１５に対するユーザの操作により広帯域通信モードとＩｏＴ通信モードとを切り替える手動の通信モード切替部としても機能する。
　なお、主制御部６１０は、基地局９０やＨＡＰＳ１０との通信状況に応じて広帯域通信モードとＩｏＴ通信モードとを自動で替える自動の通信モード切替部として機能してもよい。通信状況は、例えば、基地局９０やＨＡＰＳ１０からの参照信号の受信電力（ＲＳＲＰ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｐｏｗｅｒ）又は受信品質（ＲＳＲＱ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｑｕａｌｉｔｙ）で判定してもよい。また、広帯域通信モード及びＩｏＴ通信モードでの通信状況を示すＲＳＲＰやＲＳＲＱなどのパラメータの値は、広帯域通信モードのベースバンド処理部を構成する広帯域通信用（ＬＴＥ通信用）チップ及びＩｏＴ通信モードのベースバンド処理部を構成するＩｏＴ通信用チップから、主制御部６１０へ出力するようにしてもよい。
　無線通信部６１１は、移動通信網８０を介して通信するためのものであり、例えばシンセサイザ、周波数変換器、高周波増幅器などにより構成され、移動通信網８０の基地局９０やＨＡＰＳ１０との間で無線通信するための高周波信号処理を実行する。本実施形態に係る無線通信部６１１は、広帯域通信モードのベースバンド処理部を構成する広帯域通信用（ＬＴＥ通信用）チップと、ＩｏＴ通信モードのベースバンド処理部を構成するＩｏＴ通信用チップとの２つのチップを備えており、通信モード切替部６１２で通信に使用するチップをいずれか一方に切り替えることにより通信モードの切り替えを行う（後述の図１３参照）。
　通信モード切替部６１２は、無線通信部６１１と接続されており、上述したように通信に使用するベースバンド処理部を広帯域通信用（ＬＴＥ通信用）チップからなるベースバンド処理部及びＩｏＴ通信用チップからなるベースバンド処理部のいずれか一方に切り替えることにより、広帯域通信モード（ＬＴＥモード）とＩｏＴ通信モードとの切り替え処理を実行する。
　音入出力部６１３は、マイク、スピーカ、音信号処理部等で構成されている。マイクから出力されるアナログの音声信号は、音信号処理部でデジタル信号に変換され、主制御部６１０や無線通信部６１１等に送られる。スピーカは、音信号処理部でデジタル信号から変換されたアナログ信号が入力され、通話中の音声を出力したり、メールの着信音、電話の呼び出し音、音楽などを出力したりする。なお、スピーカは、通話中の音声を聞くための受話器用スピーカ（レシーバ）と、着信音や音楽などを出力する外部出力用スピーカとを別々に設けて構成してもいいし、これらの受話器用スピーカ及び外部出力用スピーカを兼用するように一つのスピーカで構成してもよい。
　表示部６１４は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等で構成され、主制御部６１０からの指令に基づいて各種画像を表示する。操作部６１５は、表示部６１４に組み込まれたタッチパネルや、各種の操作キーやボタン、電源スイッチなどで構成されている。この操作部６１５は、ユーザが、通信モードを切り替えたり、端末装置６００の本体電源をＯＮ／ＯＦＦしたり、通話開始、終話、メニュー選択、画面切り換え等を指示したり、情報を入力したりするときに用いられる。
　また、端末装置６００は、位置情報取得手段としてのＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）部６１７、撮像手段としてのカメラ部６１８、センサー部６１９、電源供給部６２０、時計部６２１等も備えている。
　ＧＰＳ部６１７は、ＧＰＳ受信モジュールやＧＰＳアンテナ等で構成され、地球の周りに配置されている複数のＧＰＳ衛星から電波を受信し、その受信結果に基づいて端末装置６００が位置する緯度、経度及び高度のデータを算出する。
　カメラ部６１８は、レンズや撮像デバイス等で構成され、人物や風景等を撮影する時に用いられる。撮像デバイスとしては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）カメラやＣＭＯＳカメラを用いることができる。
　センサー部６１９は、加速度センサー及び／又は地磁気センサー等で構成されている。加速度センサーは、１軸の加速度センサーであっていいし、２軸や３軸等の複数軸の加速度センサーであってもよい。また、地磁気センサーも、１軸の地磁気センサーであっていいし、２軸や３軸等の複数軸の地磁気センサーであってもよい。このセンサー部６１９の出力に基づいて、端末装置６００の位置、向き、姿勢及び動きを示すデータを算出することができる。また、センサー部６１９の出力に基づいて、所定高度における基準位置からユーザの端末装置６００が移動したときの加速度データや地磁気データの時間変化の情報である履歴情報から、端末装置６００が位置している高度、角度等を示すデータを算出することができる。
　電源供給部６２０は、充電可能なバッテリー、バッテリーから各部に所定電圧の電力を供給する電力供給回路、バッテリーを充電する充電回路などを備えている。また、電源供給部６２０は、端末装置６００における主要部すなわち音入出力部６１３、表示部６１４、操作部６１５の一部、ＧＰＳ部６１７、カメラ部６１８及びセンサー部６１９への電力供給については、前述のユーザが操作可能な電源スイッチによりＯＮ／ＯＦＦできるように構成されている。なお、電源スイッチのＯＦＦ時に一部の機能を動作させるために、電源供給部６２０は、電源スイッチのＯＦＦ時においても無線通信部６１１及びＵＩＣＣ６０１への電力供給を継続して行うように構成してもよい。
　時計部６２１は、クロック回路等で構成され、正確な日時を計数し、例えば各種の更新処理等のための時刻情報を生成する。
　図１３は、本実施形態に係る端末装置６００の無線通信部６１１と通信モード切替部６１２との概略構成を示すブロック図である。
　図１３に示すように、無線通信部６１１は、広帯域通信モード（ＬＴＥ通信モード）及びＩｏＴ通信モードそれぞれに最適化した広帯域通信用（ＬＴＥ通信用）チップからなる第１のベースバンド処理部６３５Ａ及びＩｏＴ通信用チップからなる第２のベースバンド処理部６３５Ｂと、広帯域通信モード及びＩｏＴ通信モードそれぞれに共用される高周波無線信号処理部６３６とを備える。高周波無線信号処理部６３６は、アンテナ６３０と、ＤＵＰ（ＤＵＰｌｅｘｅｒ：送受共用器）６３１と、受信電力増幅器６３３と、送信電力増幅器６３４とを備える。また、ベースバンド処理部６３５Ａ，６３５Ｂには、通信モード切替部６１２が接続されている。
　図１３に示すように、無線通信部６１１は、第１のベースバンド処理部６３５Ａを構成する広帯域通信用（ＬＴＥ通信用）チップ及び第２のベースバンド処理部６３５Ｂを構成するＩｏＴ通信用チップの２つのチップを備え、使用する通信モードによって通信モード切替部６１２が使用するチップをハードウェアとして切り替える。
　本実施形態において、通信モードの切り替えは、基地局９０やＨＡＰＳ１０から送信される切替指示情報（送信指示）を無線通信部６１１により受信したときに、主制御部６１０からの制御信号に基づいて、通信モード切替部６１２が使用するチップを、広帯域通信用チップからＩｏＴ通信用チップへ自動的に切り替えることにより行う。この切替指示情報は、例えば、災害時に、災害地に存在する端末装置６００に対して送信される。具体的には、例えば遠隔制御装置８５が災害地情報を取得した後、遠隔制御装置８５から基地局９０やＨＡＰＳ１０を経由して災害地に存在する端末装置６００へ送信してもよいし、遠隔制御装置８５からの送信指示を受信した基地局９０やＨＡＰＳ１０が災害地に存在する端末装置６００へ送信してもよい。
　本実施形態によれば、災害地に存在する端末装置６００の通信モードが、広帯域通信モード（ＬＴＥ通信モード）から、より狭い帯域の通信を行うＩｏＴ通信モードへ、自動的に切り替わる。これにより、災害地に存在する端末装置６００と無線通信を行う基地局９０やＨＡＰＳ１０の通信負荷が軽減され、より多くの端末装置６００の通信を確保でき、また、個々の端末装置６００の通信状態を改善することができる。その結果、災害地に存在するより多くの端末装置６００から、自身の安否情報や救難信号などの災害時に重要な情報の送信が、より安定して可能となる。また、災害地に存在するより多くの端末装置６００に対し、災害状況、避難指示、家族の安否情報などの災害時に重要な情報を、より安定して提供することが可能となる。
　また、切替指示情報を受信して端末装置６００の通信モードを広帯域通信モード（ＬＴＥ通信モード）からＩｏＴ通信モードへ切り替える場合、端末装置６００で利用可能なプログラム（アプリケーション）を制限してもよい。ＩｏＴ通信モードで利用制限するアプリケーションとしては、例えば、比較的大きなデータのダウンロードやアップロードを行うアプリケーションのように、規定量を超える通信量を発生させるアプリケーションなどが挙げられ、具体的には、インターネット上の動画、静止画、音楽等のファイルを再生するアプリケーション等である。このようなアプリケーションの利用を制限することで、通信負荷が軽減され、災害地に存在する端末装置６００の通信の確保、通信状態の改善を促進することができる。なお、ＩｏＴ通信モードで利用可能とするアプリケーションとしては、例えば、ショートメッセージを送受信するアプリケーション、通話アプリケーション、災害用アプリケーション（例えば、安否確認用アプリケーション）などが挙げられる。
　また、例えば、ＩｏＴ通信モードでは、災害時に有用な災害用アプリケーション（例えば、安否確認用アプリケーション）以外のアプリケーションの利用を制限したり、災害時に必要な救難信号の発信以外の通信を制限したりしてもよい。このような利用制限を行うことで、ＩｏＴ通信モードでは、端末装置６００からＨＡＰＳ１０に接続する通信を災害時に有用な通信（例えば、救難信号の通信や安否確認のための通信）に限定し、ＨＡＰＳ１０を介した通信回線の輻輳を回避するとともに、災害時に有用な信号や情報の通信を確実に行うことが可能になる。また、前記アプリケーションの利用制限を行い、災害時に有用なアプリケーションの利用に限定することで、ユーザに対し、災害時に有用なアプリケーションの利用を促すことが可能となる。
　災害地で端末装置６００から上空のＨＡＰＳ１０に送信された救難信号や安否確認用の安否情報は、他のＨＡＰＳ１０、人工衛星７２、フィーダ局７０等で中継され、所定の送信先である移動通信網８０のサーバや端末装置に到達する。
　また、災害時に有用なアプリケーション以外のアプリケーションの利用を制限するとともに、又は、これに代えて、災害時に有用なアプリケーションのアイコンをユーザが操作しやすいように配置し直す処理を行ってもよい。例えば、災害時に有用なアプリケーションのアイコンが目立つように、災害時に有用なアプリケーションのアイコンを端末装置６００のホーム画面に配列したり、利用制限されたアプリケーションのアイコンよりも災害時に有用なアプリケーションのアイコンが目立つようにアイコンの表示を変えたりしてもよい。
　ＩｏＴ通信モードで利用可能なアプリケーションに制限を設ける方法としては、端末装置６００をＩｏＴ通信モードで使用する場合に、利用制限するアプリケーションをネットワーク側から端末装置６００へ通知し、端末装置６００が通知を受けたアプリケーションの利用を制限してもよい。また、ネットワーク側のサーバにアプリケーション制限用のフラグを用意しておき、アプリケーションから定期的に又は不定期的にネットワーク側のサーバへ問い合わせを行い、アプリケーション制限フラグが立っている場合にそのアプリケーションの利用を制限してもよい。
　また、本実施形態においては、切替指示情報が端末装置６００に受信されることで端末装置６００の通信モードの切り替えが自動的に行われる例であるが、ユーザが操作部６１５を操作して手動で通信モードの切り替えを行うものであってもよい。また、切替指示情報が端末装置６００に受信されたときに、ユーザが操作部６１５を操作して通信モードを切り替えることを許可したら通信モードを切り替えるという処理であってもよい。
　また、本実施形態においては、使用する通信モードによって通信モード切替部６１２が使用するチップをハードウェアとして切り替える構成であるが、無線通信部６１１のベースバンド処理部を広帯域通信（ＬＴＥ通信）及びＩｏＴ通信が可能な１つのチップを用いて構成し、ソフトウェアによって通信モードを切り替える構成であってもよい。
　また、本実施形態に係る移動通信システムでは、災害時に、基地局９０又はＨＡＰＳ１０，２０における無線リソース配分を変更してもよい。
　図１４Ａは、通常時におけるＨＡＰＳ１０の無線中継局における広帯域通信とＩｏＴ通信との無線リソースの比率の変化を説明する説明図であり、図１４Ｂ及び図１４Ｃは、災害時におけるＨＡＰＳ１０の無線中継局における広帯域通信とＩｏＴ通信との無線リソースの比率の変化を説明する説明図である。
　なお、以下の説明では、基地局（例えばｅ－ＮｏｄｅＢ）の機能を有するソーラープレーン型のＨＡＰＳ１０の例で説明するが、他の基地局（例えばｅ－ＮｏｄｅＢ）として機能する無人飛行船タイプのＨＡＰＳ２０や地上の基地局９０についても同様である。
　図１４Ａに示すように、通常時におけるＨＡＰＳ１０は、全帯域幅のうちＩｏＴ通信の割合を広帯域通信よりも少なくなるように無線リソースの比率を変化させる。
　一方、災害時における災害地の上空に位置するＨＡＰＳ１０は、図１４Ｂに示すように、全帯域幅のうちＩｏＴ通信の割合を広帯域通信よりも多くなるように無線リソースの比率を変化させる。これにより、災害時には、通常時に比べて、より多くの端末装置６００との間でＩｏＴ通信を行うことが可能となる。
　また、図１４Ｃに示すように、災害時でも、ＩｏＴ通信モードで通信する端末装置の数が比較的少ないときには、ＨＡＰＳ１０は、全帯域幅のうちＩｏＴ通信の割合が図１４Ｂの場合よりも多くなるように無線リソースの比率を変化させてもよい。このように、広帯域通信とＩｏＴ通信との無線リソースの比率を変化させることで、広帯域通信でもＩｏＴ通信でも通信を確保しやすくなり、また通信状態を改善しやすくなる。なお、ＩｏＴ通信モードで通信する端末装置の数に限らず、呼損率の大きさ、輻輳の発生状況など、通信状況に応じて広帯域通信とＩｏＴ通信との無線リソースの比率を適宜変化させてもよい。
　また、上述した図１４Ｂ及び図１４Ｃの場合において、ＨＡＰＳ１０との間で多数の端末装置６００の同時接続がされたとき、ＩｏＴ通信モードを使用して接続する端末装置６００に対して使用帯域幅の制限を設けることにより、スループットが制限され、ネットワークへの負荷の増大を抑制することができる。
　また、基地局９０やＨＡＰＳ１０，２０は、端末装置６００がＩｏＴ通信モードで通信しているときに、その端末装置６００に対するデータ通信速度［ｂｐｓ］を制限する手段を備えてもよい。例えば、ＩｏＴ通信モードで通信する端末装置６００に対する転送データレートを、広帯域通信モードで通信する端末装置に対する転送データレートよりも低くなるように制限する。また、ＩｏＴ通信モードで通信する端末装置６００に対する転送データレートを制限する手段は、基地局９０やＨＡＰＳ１０，２０が接続されたコアネットワークに設けられたコアネットワーク装置などの通信網側装置に備えてもよい。ＩｏＴ通信モードで通信する端末装置６００に対する転送データレートを制限することにより、ＩｏＴ通信モードのスループットが制限され、ネットワークへの負荷の増大を抑制することができる。
　ここで、制限する転送データレートは、在圏している端末装置６００の数に応じて設定してもよい。例えば、在圏している端末装置６００の数が多い場合は転送データレートを低めに制限し、端末装置６００の数が少ない場合は転送データレートを高めに制限してもよい。また、制限する転送データレートは、端末装置６００ごとに設定してもよい。例えば、端末装置６００ごとに、端末装置６００で起動しているアプリケーションの種類に応じて転送データレートを制限してもよい。より具体的には、ショートメッセージを送受信するアプリ、通話アプリ、災害用アプリなどが起動されている端末装置６００に対しては、通信データ量が少ないため、転送データレートを低めに制限してできるだけ多くの端末装置６００が同時に通信できるようにし、通信データ量が多いアプリケーションを起動している端末装置６００に対しては、当該アプリケーションが正常に動作するように転送データレートを高めに制限してもよい。
　なお、本明細書で説明された処理工程並びにＨＡＰＳ１０，２０等の通信中継装置の無線中継局、フィーダ局、遠隔制御装置、端末装置（ユーザ装置、移動局、通信端末）及び基地局における基地局装置の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。
　ハードウェア実装については、実体（例えば、無線中継局、フィーダ局、基地局装置、無線中継局装置、端末装置（ユーザ装置、移動局、通信端末）、遠隔制御装置、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において前記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。
　また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、前記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された前記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。
　また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。
　１０　ＨＡＰＳ（ソーラープレーンタイプ）
　２０　ＨＡＰＳ（飛行船タイプ）
　４０　セル形成目標空域
　４１，４２，４３　３次元セル
　５０　ＨＡＰＳが位置する空域
　６０　ドローン
　６５　飛行機
　７０　フィーダ局
　７２　人工衛星
　７５　マイクロ波給電局
　８０　移動通信網
　８５　遠隔制御装置
　１００，２００、３００　ビーム
　１０１　主翼部
　１０２　ソーラーパネル（太陽光発電パネル）
　１０３，２０２　プロペラ
　１０４　連結部
　１０５　ポッド
　１０６　バッテリー
　１０７　車輪
　１０８　受電用ポッド
　１１０，２１０　無線中継局
　１１１　３次元（３Ｄ）セル形成アンテナ部
　１１２　送受信部
　１１３　フィード用アンテナ部
　１１４　送受信部
　１１５　リピーター部
　１１６　監視制御部
　１１７　電源部
　１１８　モデム部
　１１９　基地局処理部
　１２０　エッジコンピューティング部
　１２５　光通信部
　１２６　ビーム制御部
　１３０，２３０　光アンテナ装置
　１４１　モータ駆動部
　６００　端末装置
　６１０　主制御部
　６１２　通信モード切替部

Claims (21)

  1. 　端末装置との間で無線通信を行う無線通信部と、
    　自律制御又は外部から制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体とを有する空中浮揚型の通信中継装置であって、
    　前記端末装置の通信モードを、前記通信中継装置との間で広帯域の通信を行う広帯域通信モードから、前記通信中継装置との間で前記広帯域通信モードよりも狭い帯域の通信を行う狭帯域通信モードへ切り替えるための切替指示情報を、前記無線通信部により前記端末装置へ送信させる制御部を有することを特徴とする通信中継装置。
  2. 　請求項１に記載の通信中継装置において、
    　前記狭帯域通信モードは、前記通信中継装置との間でＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）用通信を行うＩｏＴ通信モードであることを特徴とする通信中継装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の通信中継装置において、
    　外部装置から受信した移動指示又は当該通信中継装置で検知した災害発生検知結果に基づいて災害地の上空に移動し、
    　前記災害地に存在する端末装置に前記切替指示情報を送信することを特徴とする通信中継装置。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信中継装置において、
    　前記端末装置との間で広帯域の通信を行う広帯域通信に割り当てる前記無線通信部の広帯域用無線リソースと、前記端末装置との間で前記広帯域通信よりも狭い帯域の通信を行う狭帯域通信に割り当てる前記無線通信部の狭帯域用無線リソースとの割当配分を、端末装置との通信状況に応じて変更するリソース配分変更部を有することを特徴とする通信中継装置。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信中継装置において、
    　前記浮揚体は、前記無線通信部に供給する電力を発電する太陽光発電パネルが設けられた翼と、前記翼に設けられた回転駆動可能なプロペラとを備えたソーラープレーンであることを特徴とする通信中継装置。
  6. 　請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信中継装置において、
    　前記浮揚体は、前記無線通信部に電力を供給するバッテリーを備えた飛行船であることを特徴とする通信中継装置。
  7. 　請求項１乃至６のいずれか１項に記載の通信中継装置において、
    　前記空域は、高度が１００［ｋｍ］以下の空域であることを特徴とする通信中継装置。
  8. 　請求項７に記載の通信中継装置において、
    　前記空域は、高度が１１［ｋｍ］以上５０［ｋｍ］以下の成層圏であることを特徴とする通信中継装置。
  9. 　請求項１乃至８のいずれか１項に記載の通信中継装置において、
    　地面又は海面との間の所定のセル形成目標空域に３次元セルを形成し、
    　前記セル形成目標空域の高度は１０［ｋｍ］以下であることを特徴とする通信中継装置。
  10. 　請求項９に記載の通信中継装置において、
    　前記セル形成目標空域の高度は５０［ｍ］以上１［ｋｍ］以下であることを特徴とする通信中継装置。
  11. 　請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の通信中継装置において、
    　前記空域に位置する他の空中浮揚型の通信中継装置と通信する通信部を有することを特徴とする通信中継装置。
  12. 　請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の通信中継装置において、
    　人工衛星と通信する通信部を有することを特徴とする通信中継装置。
  13. 　自律制御又は外部から制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体を有する通信中継装置との間で無線通信を行う無線通信部と、
    　所定の切替条件に従い、前記無線通信部の通信モードを、前記通信中継装置との間で広帯域の通信を行う広帯域通信モードから、前記通信中継装置との間で前記広帯域通信モードよりも狭い帯域の通信を行う狭帯域通信モードへ切り替える通信モード切替部とを有することを特徴とする端末装置。
  14. 　請求項１３に記載の端末装置において、
    　前記狭帯域通信モードは、前記通信中継装置との間でＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）用通信を行うＩｏＴ通信モードであることを特徴とする端末装置。
  15. 　請求項１３又は１４に記載の端末装置において、
    　前記所定の切替条件は、前記通信中継装置から送信される切替指示情報を前記無線通信部により取得することを含むことを特徴とする端末装置。
  16. 　請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の端末装置において、
    　ユーザ操作を受け付ける操作受付部を有し、
    　前記所定の切替条件は、前記操作受付部が所定のユーザ操作を受け付けることを含むことを特徴とする端末装置。
  17. 　請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の端末装置において、
    　前記無線通信部は、前記通信モード切替部が前記無線通信部の通信モードを狭帯域通信モードへ切り替えたとき、前記狭帯域通信モードでの通信を、災害用アプリケーションによる通信、安否情報を送信する通信及び救難信号を送信する通信のうちの少なくとも１つを含む通信に限定することを特徴とする端末装置。
  18. 　請求項１７に記載の端末装置において、
    　前記無線通信部は、前記通信モード切替部が前記無線通信部の通信モードを狭帯域通信モードへ切り替えたとき、前記狭帯域通信モードで前記通信中継装置に安否情報及び救難信号のうちの少なくとも一方を送信することを特徴とする端末装置。
  19. 　端末装置との間で無線通信を行う無線通信部と、自律制御又は外部から制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体とを有する空中浮揚型の通信中継装置と通信可能な管理装置であって、
    　災害発生時に、災害地を特定するための災害地情報に基づいて、前記通信中継装置の移動指示を前記通信中継装置に送信することを特徴とする管理装置。
  20. 　１又は２以上の通信中継装置と、前記通信中継装置と通信可能な管理装置とを有する通信システムであって、
    　前記通信中継装置は、端末装置との間で無線通信を行う無線通信部と、自律制御又は外部から制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体とを有する空中浮揚型の通信中継装置であり、
    　前記管理装置として、請求項１９に記載の管理装置を用いたことを特徴とする通信システム。
  21. 　１又は２以上の通信中継装置と、前記通信中継装置と通信可能な管理装置とを有する通信システムであって、
    　前記通信中継装置として、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の通信中継装置を用い、
    　前記管理装置は、災害発生時に、前記通信中継装置へ前記切替指示情報を送信させるための送信指示を送信することを特徴とする通信システム。
PCT/JP2018/032718 2017-09-07 2018-09-04 Ｈａｐｓを利用した災害時対応の通信システム WO2019049851A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017172159A JP2019047467A (ja) 2017-09-07 2017-09-07 Ｈａｐｓを利用した災害時対応の通信システム
JP2017-172159 2017-09-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019049851A1 true WO2019049851A1 (ja) 2019-03-14

Family

ID=65634232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/032718 WO2019049851A1 (ja) 2017-09-07 2018-09-04 Ｈａｐｓを利用した災害時対応の通信システム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2019047467A (ja)
WO (1) WO2019049851A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020250479A1 (ja) * 2019-06-14 2020-12-17 Ｈａｐｓモバイル株式会社 アンテナ制御装置、プログラム、システム、及び制御方法
CN114286407A (zh) * 2021-12-02 2022-04-05 海能达通信股份有限公司 通话切换方法、装置、计算机可读存储介质及处理器
CN117425157A (zh) * 2023-12-19 2024-01-19 天津航天中为数据系统科技有限公司 一种天空地一体化的应急通感网络架构

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7210387B2 (ja) * 2019-06-20 2023-01-23 Ｈａｐｓモバイル株式会社 通信装置、プログラム、システム及び方法
JP7293989B2 (ja) * 2019-08-28 2023-06-20 株式会社Ｇｓユアサ 無人航空機、基地局及び基地局システム
JP7319244B2 (ja) 2020-12-07 2023-08-01 Ｈａｐｓモバイル株式会社 制御装置、プログラム、システム、及び方法
JP2022110534A (ja) * 2021-01-18 2022-07-29 Ｈａｐｓモバイル株式会社 制御装置、プログラム、システム、及び制御方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004336408A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 通信ネットワークの構築方法および通信システム
JP2007036828A (ja) * 2005-07-28 2007-02-08 Oki Electric Ind Co Ltd 通信制御システム及び通信制御方法
WO2013145053A1 (ja) * 2012-03-29 2013-10-03 日本電気株式会社 無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103648301A (zh) * 2011-07-22 2014-03-19 雀巢产品技术援助有限公司 来自未加工原料的干燥的果肉制品
JP2016219874A (ja) * 2015-05-14 2016-12-22 日本電信電話株式会社 無線中継システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004336408A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 通信ネットワークの構築方法および通信システム
JP2007036828A (ja) * 2005-07-28 2007-02-08 Oki Electric Ind Co Ltd 通信制御システム及び通信制御方法
WO2013145053A1 (ja) * 2012-03-29 2013-10-03 日本電気株式会社 無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CARLSON, MARJORIE: "Balloon-Powered Internet for Everyone", PROJECT LOON, vol. 15, no. 603, 14 April 2015 (2015-04-14), pages 1 - 9, XP055581530 *
TIWARI, RAKESH M. ET AL.: "Study on Google's Loon Project", INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED RESEARCH IN COMPUTER ENGINEERING & TECHNOLOGY (IJARCET, vol. 5, no. 5, May 2016 (2016-05-01), pages 1568 - 1574, XP055581527 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020250479A1 (ja) * 2019-06-14 2020-12-17 Ｈａｐｓモバイル株式会社 アンテナ制御装置、プログラム、システム、及び制御方法
CN114286407A (zh) * 2021-12-02 2022-04-05 海能达通信股份有限公司 通话切换方法、装置、计算机可读存储介质及处理器
CN117425157A (zh) * 2023-12-19 2024-01-19 天津航天中为数据系统科技有限公司 一种天空地一体化的应急通感网络架构
CN117425157B (zh) * 2023-12-19 2024-03-29 天津航天中为数据系统科技有限公司 一种天空地一体化的应急通感网络架构

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019047467A (ja) 2019-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019049851A1 (ja) Ｈａｐｓを利用した災害時対応の通信システム
KR102121164B1 (ko) 제5세대 통신의 3차원화 네트워크를 구축하는 haps간 통신 및 대용량 다셀 haps
CN111684830B (zh) Haps协同飞行系统、管理装置以及飞行方法
JP6653684B2 (ja) 無線中継装置、遠隔制御装置及び通信システム
CN111684738B (zh) 无线中继装置及通信系统
WO2018193776A1 (ja) ドローンシェアリングサービス・プラットフォーム
JP6832896B6 (ja) 空中滞在型の通信中継装置におけるフィーダリンクの通信を行うシステム
WO2019235324A1 (ja) Ｈａｐｓのフィーダリンクに用いる電波資源の有効活用及びｈａｐｓのセル最適化
WO2020202817A1 (ja) Ｈａｐｓ通信システムにおけるマルチフィーダリンク構成及びその制御
EP4007339B1 (en) Dynamic site diversity in haps communication system
CN111557120B (zh) 通信系统、网关站和基站
US11296778B2 (en) Mesh network of unmanned aerial vehicles anchored to a cell site of a cellular radio access network
EP3800923B1 (en) Cell optimization using remote control over flight control communication circuit for haps
JP2020072417A (ja) 移動局、飛行体及び移動通信システム
WO2019054232A1 (ja) 故障落下対応型ｈａｐｓ
CN111295848B (zh) 通信设备、通信方法和程序
JP2020010219A (ja) Ｈａｐｓを用いた単一周波数ネットワークセル構成

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18854115

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18854115

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1