JP6882683B2 - 測定用移動体、移動基地局、位置制御方法、及び制御装置 - Google Patents
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Description
図1を参照しながら、第1実施形態について説明する。
第1実施形態は、測定用移動体を利用して、好適な無線環境が得られる位置に移動基地局を移動させる位置制御方法に関する。図1は、第1実施形態に係る無線通信システムの一例を示した図である。なお、図1に示した無線通信システム10は、第1実施形態に係る無線通信システムの一例である。
なお、無線通信システム10に含まれる移動基地局の数及び測定用移動体の数は2以上であってもよい。図1には、移動基地局12及び測定用移動体13の一例としてドローンを描画しているが、ドローン以外の飛行体を移動基地局12及び測定用移動体13としてもよい。ドローンとは、遠隔操縦式又は自律式の制御機構を有するマルチコプタ(3つ以上のロータを搭載する回転翼機)である。
制御装置11bは、例えば、メモリ及びプロセッサを有するサーバ装置などのコンピュータである。メモリは、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)などである。プロセッサは、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などである。
第1実施形態によれば、無線端末に近い上空を飛行する測定用移動体13の測定結果を利用して移動基地局12の移動制御を実施することで、移動基地局12を短時間で好適な位置に移動させることが可能になる。その結果、移動基地局12を利用した無線環境の復旧にかかる時間が短縮される。なお、飛行体である移動基地局12よりも無線端末に近い上空を飛行する測定用移動体13の測定結果を利用して移動基地局12の移動制御を実施することで、移動基地局12よりも精度よい無線端末の分布と移動基地局12からの電波の状況を同時に精度良く測ることができる。
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態は、測定用移動体を利用して、好適な無線環境が得られる位置に移動基地局を移動させる位置制御方法に関する。
図2は、第2実施形態に係る無線通信システムの一例を示した図である。なお、図2に示した無線通信システム100は、第2実施形態に係る無線通信システムの一例である。
飛行体としては、例えば、回転翼機、気球、飛行船、滑空機、凧、飛行機などがある。
[2−2.ハードウェア]
ここで、制御装置101、固定基地局102、移動基地局103、測定用移動体104、無線端末105、106、107、…のハードウェアについて説明する。但し、無線端末105、106、107、…のハードウェアは同じであるとして無線端末105のハードウェアについて説明し、無線端末106、107、…のハードウェアについては説明を省略する。
まず、図3を参照しながら、制御装置101及び固定基地局102のハードウェアについて説明する。図3は、制御装置及び固定基地局のハードウェアの一例を示したブロック図である。
CPU101aは、制御装置101の動作や各種処理の制御、或いは、移動基地局103及び測定用移動体104の移動や各種処理の制御などを実施するプロセッサの一例である。CPU101aは、DSP、ASIC、FPGAなどで代替可能である。メモリ101bは、例えば、RAM、ROM、HDD、SSDなどの記憶装置である。NIF回路101cは、コアネットワークに接続される通信回路である。
アンテナ群102aは、RF信号の送受信に用いられる1本以上のアンテナを含むアンテナの集合である。RF回路102bは、アンテナ群102aによるRF信号の送受信、周波数変換、AD(Analog to Digital)・DA(Digital to Analog)変換処理などの処理を実行する。信号処理回路102cは、変調・復調などの処理などを実行する。
(移動基地局)
次に、図4を参照しながら、移動基地局103のハードウェアについて説明する。図4は、移動基地局のハードウェアの一例を示したブロック図である。
(測定用移動体)
次に、図5を参照しながら、測定用移動体104のハードウェアについて説明する。図5は、測定用移動体のハードウェアの一例を示したブロック図である。
(無線端末)
次に、図6を参照しながら、無線端末105のハードウェアについて説明する。図6は、無線端末のハードウェアの一例を示したブロック図である。
アンテナ105aは、RF信号の送受信に用いられるアンテナである。なお、2本以上のアンテナが無線端末105に設けられてもよい。RF回路105bは、アンテナ105aによるRF信号の送受信、周波数変換、AD・DA変換処理などの処理を実行する。信号処理回路105cは、変調・復調などの処理などを実行する。
以上、ハードウェアについて説明した。
次に、制御装置101、固定基地局102、移動基地局103、測定用移動体104、無線端末105、106、107、…の機能について説明する。但し、無線端末105、106、107、…の機能は同じであるとして無線端末105の機能について説明し、無線端末106、107、…の機能については説明を省略する。
まず、図7を参照しながら、制御装置101及び固定基地局102の機能について説明する。図7は、制御装置及び固定基地局が有する機能の一例を示したブロック図である。
なお、説明の都合上、記憶部111に格納される電波マップPMを電波マップ111a、記憶部111に格納される端末マップTMを端末マップ111bと呼ぶ場合がある。電波マップPMは、測定用移動体104により検出される電力分布(電波状況)である。端末マップTMは、測定用移動体104により検出される端末数の分布(端末分布)である。
測定用移動体104と制御装置101との間の通信は、固定基地局102の送受信部121により実施される。例えば、測定制御部112は、送受信部121により、測定用移動体104の移動や測定を指示する制御信号を測定用移動体104に送信する。測定制御部112は、送受信部121により、測定用移動体104から測定結果を受信する。
(移動基地局)
次に、図8を参照しながら、移動基地局103の機能について説明する。図8は、移動基地局が有する機能の一例を示したブロック図である。
記憶部131の機能は、上述したメモリ103eにより実現できる。移動制御部132、状況判断部133、及び無線制御部134の機能は、主に上述したCPU103dにより実現できる。
例えば、状況判断部133は、センサ群103fの超音波センサにより進路にある障害物を監視する。障害物により移動先へ到達できない状況の場合、状況判断部133は、移動制御部132に停止を指示し、制御装置101により新たな移動先が決定されるまで停止位置に留まる。
(測定用移動体)
次に、図9を参照しながら、測定用移動体104の機能について説明する。図9は、測定用移動体が有する機能の一例を示したブロック図である。
記憶部141の機能は、上述したメモリ104eにより実現できる。飛行制御部142、端末検知部143、電波検知部144、及びマップ生成部145の機能は、主に上述したCPU104dにより実現できる。
電波測定結果141aは、移動基地局103から出力される電波の各測定ポイントにおける測定結果である。端末測定結果141bは、各測定ポイントにおける端末数の測定結果である。電波マップ141cは、記憶部141に格納される電波マップPMである。端末マップ141dは、記憶部141に格納される端末マップTMである。測定位置情報141eは、各測定ポイントの位置を示す情報である。
飛行制御部142は、駆動回路104gを制御して測定用移動体104の位置、高度、姿勢を制御し、制御装置101により指定されたルートで測定ポイント間を移動する。
例えば、電波検知部144は、電波状況として、移動基地局103が形成する通信エリア(セル)のRSRP(Reference Signal Received Power)やRSRQ(Reference Signal Received Quality)を検知する。RSRPは、セル固有参照信号を受信する無線端末におけるRE(Resource Element)毎の平均電力である。RSRPは、セル固有参照信号のSINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio)である。電波検知部144は、検知結果を電波測定結果141aとして記憶部141に格納する。
(無線端末)
次に、図10を参照しながら、無線端末105の機能について説明する。図10は、無線端末が有する機能の一例を示したブロック図である。
(各種情報)
ここで、図11から図17を参照しながら、電波測定結果141a、電波マップPM、測定位置情報141e、端末測定結果141b、端末マップTM、重心情報111c、及び移動情報111d(移動情報131b)について、さらに説明する。
(位置制御方法)
ここで、図18から図21を参照しながら、移動基地局103の位置制御方法について、さらに説明する。
[2−4.処理の流れ]
次に、図22を参照しながら、無線通信システム100で実行される処理の流れについて説明する。図22は、第2実施形態に係る無線通信システムで実行される処理の流れを示したフロー図である。
(S103、S104)制御装置101の測定制御部112は、移動基地局103の初期位置を基準に設定される測定領域SA内の測定ポイントに測定用移動体104を移動させる。また、測定制御部112は、測定領域SA内の各測定ポイントで電波状況及び端末数を測定するように測定用移動体104の動作を制御する。
なお、移動基地局103の状況判断部133は、移動中に、障害物の存在や固定基地局102から出力される電波の受信状況などを監視する。
所定の完了条件としては、例えば、災害などで障害が発生していた基地局の復旧が完了したことや、イベントが終了してイベント会場近辺の通信環境が改善したことなどがある。例えば、復旧が完了した基地局の信号を検知した場合や、イベント会場近辺における輻輳の発生頻度が低下した場合などに完了条件を満たしたと判定できる。
ここで、図23を参照しながら、測定用移動体による処理の流れについて、さらに説明する。なお、図23に示した処理は、上述したS103及びS104の処理に対応する。図23は、測定用移動体による電波マップ及び端末マップの生成に係る処理(測定用移動体による処理)の流れを示したフロー図である。
ここで、図24を参照しながら、制御装置による処理の流れについて、さらに説明する。なお、図24に示した処理は、上述したS105の処理に対応する。図24は、移動基地局の移動制御に係る処理(制御装置による処理)の流れを示したフロー図である。
[2−5.変形例]
ここで、第2実施形態の変形例について説明する。
これまでは説明の都合上、1台の測定用移動体104を用いて電波状況及び端末数を測定する無線通信システム100を例に説明を進めてきた。他方、変形例に係る無線通信システム200は、図25に示すように、複数の測定用移動体(測定用移動体203、204)を利用する。図25は、第2実施形態の一変形例に係る無線通信システムの一例を示した図である。
図26に示すように、移動基地局202は、記憶部221、移動制御部222、状況判断部223、無線制御部224、測定制御部225、重心計算部226、及び移動先決定部227を有する。
例えば、状況判断部223は、センサ群103fの超音波センサにより進路にある障害物を監視する。障害物により移動先へ到達できない状況の場合、状況判断部223は、移動制御部222を制御して移動基地局202を停止させる。
ところで、これまでは説明の都合上、主にドローンを利用して測定用移動体及び移動基地局を実現する方法について述べてきた。測定用移動体には、上述した機能を提供するためにドローンのような飛行体を利用するのが好ましい。一方、移動基地局については、例えば、車両や船などを移動基地局として利用してもよい。車両としては、例えば、自動車、二輪車、バイクなどがある。船又は船に類する移動体としては、例えば、ボート、筏、浮子などがある。このように多様な移動体を利用して上述した第2実施形態の技術を実現することができる。
上記の説明では、端末数を測定する方法として、測定用移動体から測定用信号を送信し、測定用信号に対する応答をカウントする方法を導入した。但し、この方法の他にも、変形例として、無線端末のGPSデータを取得して端末マップTMを生成する方法を採用できる。また、各測定ポイントを基準とする狭い範囲毎に無線端末のWi−Fi SSID(Service Set Identifier)を検知し、検知数から端末マップTMを生成する方法を採用できる。
上記の説明では、電波状況を表す指標として、RSRP及びRSRQを例示した。RSRPは電波の強度を表す指標の一例であり、RSRQは電波の品質を表す指標の一例である。RSRP以外に、電波の強度を表す指標としては、例えば、RSCP(Received Signal Code Power)やRSSI(Received Signal Strength Indicator)などがある。また、電波の品質を表す指標としては、RSRQ以外に、SIR(Signal to Interference Ratio)、CQI(Channel Quality Indicator)などがある。電波状況の測定に、これらの指標を利用してもよい。
<3.付記>
以上説明した実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
複数の無線端末の上空に設定される複数の検出ポイントを通過するように前記駆動電力部を制御する制御部と、
移動基地局から出力される電波の状況を検出する電波検知部と、
前記複数の無線端末の分布を検出する端末検知部と、
前記電波の状況及び前記複数の無線端末の分布を前記移動基地局に通知する通知部と、
を有する、測定用移動体。
付記1に記載の測定用移動体。
付記2に記載の測定用移動体。
端末と通信するための電波を出力する無線部と、
複数の無線端末の上空を飛行する測定用移動体により検出される前記電波の状況と、前記測定用移動体により検出される前記複数の無線端末の分布を受信する受信部と、
前記電波の状況と前記無線端末の分布に基づいて決定される位置に移動するように前記駆動電力部を制御する制御部と
を有する、移動基地局。
付記4に記載の移動基地局。
前記制御部は、前記位置が決定される度に前記決定される位置に移動するように前記駆動電力部を制御する
付記5に記載の移動基地局。
前記受信部は、該情報に基づいて前記制御装置が決定した前記位置の情報を該制御装置から受信し、
前記制御部は、該位置に移動するように前記駆動電力部を制御する
付記4に記載の移動基地局。
前記複数の無線端末の上空を飛行する測定用移動体が前記電波の状況を検出し、
前記測定用移動体が前記複数の無線端末の分布を検出し、
前記電波の状況と前記複数の無線端末の分布とに基づいて移動位置を決定し、
決定した移動位置に前記移動基地局を移動させる
位置制御方法。
前記電波の状況と前記複数の無線端末の分布とに基づいて前記移動基地局の位置を決定する制御部と、
決定した前記位置に関する情報を前記移動基地局に通知する送信部と、
を有する、制御装置。
付記4に記載の移動基地局。
付記5に記載の移動基地局。
11 制御システム
11a 無線基地局
11b 制御装置
12 移動基地局
12a 無線部
12b 制御部
12c 記憶部
13 測定用移動体
14 電波の状況
15 端末分布
16 測定用信号
MV 移動ベクトル
Claims (9)
- 飛行動力を駆動する駆動電力部と、
複数の無線端末の上空に設定される複数の検出ポイントを通過するように前記駆動電力部を制御する制御部と、
移動基地局から出力される電波の状況を検出する電波検知部と、
前記複数の無線端末の分布を検出する端末検知部と、
前記電波の状況及び前記複数の無線端末の分布を前記移動基地局に通知する通知部と、
を有する、測定用移動体。 - 前記測定用移動体は、前記移動基地局より低い高度で、前記移動基地局から出力される電波の状況を検出し、前記複数の無線端末の分布を検出する
請求項1に記載の測定用移動体。 - 前記電波の状況と前記複数の無線端末の分布とは、異なるルートを飛行する複数の測定用移動体により検出される
請求項2に記載の測定用移動体。 - 移動動力を駆動する駆動電力部と、
端末と通信するための電波を出力する無線部と、
複数の無線端末の上空を飛行する測定用移動体により検出される前記電波の状況と、前記測定用移動体により検出される前記複数の無線端末の分布を受信する受信部と、
前記電波の状況と前記無線端末の分布に基づいて決定される位置に移動するように前記駆動電力部を制御する制御部と
を有する、移動基地局。 - 前記位置は、前記測定用移動体による検出結果から算出される前記電波の強度分布の重心位置と前記複数の無線端末の分布の重心位置との差に基づいて決定される
請求項4に記載の移動基地局。 - 前記位置の決定は繰り返し実施され、
前記制御部は、前記位置が決定される度に前記決定される位置に移動するように前記駆動電力部を制御する
請求項5に記載の移動基地局。 - 前記無線部は、受信した前記電波の状況及び前記複数の無線端末の分布に関する情報を制御装置に送信し、
前記受信部は、該情報に基づいて前記制御装置が決定した前記位置の情報を該制御装置から受信し、
前記制御部は、該位置に移動するように前記駆動電力部を制御する
請求項4に記載の移動基地局。 - 移動基地局が複数の無線端末と通信するための電波を出力し、
前記複数の無線端末の上空を飛行する測定用移動体が前記電波の状況を検出し、
前記測定用移動体が前記複数の無線端末の分布を検出し、
前記電波の状況と前記複数の無線端末の分布とに基づいて移動位置を決定し、
決定した移動位置に前記移動基地局を移動させる
位置制御方法。 - 複数の無線端末の上空を飛行して移動基地局から出力される電波を受信する測定用移動体から、前記電波の状況及び前記複数の無線端末の分布の情報を受信し、
前記電波の状況と前記複数の無線端末の分布とに基づいて前記移動基地局の位置を決定する制御部と、
決定した前記位置に関する情報を前記移動基地局に通知する送信部と、
を有する、制御装置。
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