WO2022269841A1 - 制御装置、通信システム、制御方法、及びプログラム - Google Patents

制御装置、通信システム、制御方法、及びプログラム Download PDF

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sight
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control device
base stations
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Inventor
大輔 村山
章太 中山
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures

Definitions

  • the present invention relates to a method of controlling a base station in a wireless communication system. .
  • Non-Patent Document 1 Japanese Patent Document 1
  • terminals examples of specific priority terminals
  • AGVs automated guided vehicles
  • the present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a technology capable of maintaining a redundant connection state of a specific priority terminal even in an environment where a shield exists. .
  • the control device in a communication system comprising a control device and a plurality of base stations, an information acquisition unit that acquires location information of one or more specific priority terminals and shield sensing information; a shield map generation unit that generates a shield map based on the shield sensing information; a line-of-sight determination unit that determines whether or not there is line-of-sight from the antenna of each base station to each specific priority terminal based on the location information and the shield map;
  • a control device comprising: a base station control unit that controls movable base stations among the plurality of base stations so as to maximize the number of specific priority terminals that are line-of-sight from the plurality of base stations. is provided.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining mobile base station 100.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of each apparatus in a communication system.
  • 4 is a flow chart for explaining the operation of the communication system;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of control of mobile base stations;
  • a specific priority terminal is, for example, a terminal that connects a remotely controlled production robot or AGV (automated guided vehicle). Such specific priority terminals need to maintain a redundant connection state in order to maintain communication reliability. However, in a factory with many shields and moving shields, communication is interrupted, and it is difficult to maintain the redundant connection state as described above. Therefore, in this embodiment, the redundant connection state is maintained by controlling the position and direction of the antenna of the mobile base station.
  • Control for maintaining the redundant connection state of the specific priority terminal is executed by the control device 300, which will be described later.
  • the outline of control is as follows.
  • the control device 300 Based on the shielding object detection information (generated from camera image information and LiDAR information) and the location information of the specific priority terminal, the control device 300 provides line-of-sight from multiple base stations for each combination of position and direction parameters of the antennas of the mobile base stations.
  • the specific priority terminal number Np and the coverage area quality (such as the number of coverage area elements Ne that can be seen) are calculated and stored.
  • control device 300 calculates the antenna position/direction parameter that maximizes the coverage area quality (such as Ne) among the combinations of the antenna position/direction parameters that maximize Np, and uses the calculated parameter to Control to move the antenna of the station 100 is executed.
  • the antenna position/direction parameter that maximizes the coverage area quality such as Ne
  • the communication area of the wireless communication system is formed in an environment such as a factory or warehouse where a large obstacle moves semi-statically or dynamically.
  • a communication area is covered by a single or multiple base stations.
  • the present invention can be applied to any wireless communication system.
  • this embodiment mainly assumes a wireless communication system such as 5G, and particularly a wireless communication system using a highly straight frequency such as Above-6 GHz.
  • FIG. 1 shows an example of the overall configuration of a communication system according to this embodiment.
  • this communication system includes a movable base station 100-1, a movable base station 100-2, a shield sensor 10, a shield 20, a plurality of terminals 200-1 to 200-3, and a control device 300.
  • the shield sensor 10 may be any sensor as long as it can detect a shield.
  • the shield sensor 10 is, for example, a camera, LiDAR, or the like.
  • the shield 20 may be a fixed object or a moving object. As the shielding object 20, for example, materials, machines, shelves, people, etc. in the factory are assumed.
  • Each of the terminals 200-1 to 200-3 is a terminal having a function of wirelessly communicating with the mobile base station 100.
  • Some or all of terminals 200-1 to 200-3 are specific priority terminals.
  • the specific priority terminal is, for example, a terminal that connects a remotely controlled production robot or an AGV (Automated Guided Vehicle).
  • the control device 300 controls the mobile base station 100.
  • the control device 300 may be placed near the mobile base station 100 or may be placed far away via a network. Also, the control device 300 may be provided in the mobile base station 100 .
  • a wired connection or a wireless connection may be used between the mobile base station 100 and the control device 300 .
  • the movable base station 100 is a base station capable of moving the movable part 105, which is a part including an antenna serving as a transmission/reception point of radio signals.
  • the orientation of the antenna is also variable.
  • the movable section 105 may include an antenna, and may include functional sections other than the antenna.
  • the movable part 105 may be the antenna itself.
  • the position of the movable section 105 can be changed in the direction indicated by reference numeral 112 by sliding the movable section 105 on the rail. You can also rotate the rail horizontally. This movement control allows the movable part 105 to be arranged at any position within a predetermined range.
  • the structure supporting the movable part 105 is used to move the movable part 105 around the x-axis (see reference numeral 113), around the y-axis (see reference numeral 114), and around the z-axis (see reference numeral 115). can be rotated to This movement control allows the antenna to be oriented in any direction.
  • a mobile base station 100 that slides on rails as described above is merely an example. Any method may be used as long as the position and direction of the antenna provided in the base station can be changed.
  • the base station may be mounted on a drone or AGV (automated guided vehicle) to control the position and direction of the antenna of the base station, or the position and direction of the antenna of the base station may be manually controlled. .
  • AGV automated guided vehicle
  • FIG. 1 shows an example in which only mobile base station 100 exists as a base station
  • base stations without mobile functions and mobile base stations may be used in combination.
  • the position/direction parameters can be optimized in the same manner as when only the mobile base station 100 is used. It can be carried out.
  • FIG. 3 shows the configuration of each device that constitutes the communication system according to this embodiment.
  • FIG. 3 shows an example in which k mobile base stations 100-1 to 100-k are provided. 1 to k are described as "mobile base station 100" when they are not distinguished from each other. It is also assumed that there are a plurality of terminals 200 and each terminal 200 is a specific priority terminal.
  • a shield sensing unit 400 shown in FIG. 3 corresponds to the shield sensor 10 in FIG.
  • the shield sensing unit 400 may be a functional unit included in the control device 300 .
  • the mobile base station 100 has an operation mechanism section 110 , a radio transmission/reception section 120 and a signal demodulation section 130 .
  • the operating mechanism section 110 is a mechanism for operating the movable section 105 described above.
  • the operating mechanism section 110 may be called an actuator.
  • the movable section 105 may be the radio transmitting/receiving section 120 .
  • the radio transmission/reception unit 120 has an antenna and transmits and receives radio signals.
  • Signal demodulator 130 receives an uplink signal from radio transmitter/receiver 120 , demodulates it, and transmits it to control device 300 .
  • the terminal 200 includes a wireless transmission/reception unit 210 , a position information acquisition unit 220 and an obstacle sensing unit 230 .
  • the radio transmission/reception unit 210 transmits and receives radio signals.
  • Positional information acquisition unit 220 acquires positional information of terminal 200 itself.
  • the shield sensing unit 230 detects shields.
  • the shield sensing unit 230 may be a camera, a LiDAR, or other sensors.
  • location information acquiring section 220 transmits the location information to mobile base station 100 using an uplink data channel (or control channel).
  • mobile base station 100 transmits the location information to control device 300 .
  • the terminal 200 does not have to include the location information acquisition unit 220. In that case, control device 300 or mobile base station 100 estimates the terminal position using camera images or the like.
  • Shield sensing is performed by the shield sensing unit 400 provided separately from the terminal 200. However, if the terminal 200 includes the shield sensing unit 230, the shield sensing unit 230 may notify the control device 300 of sensing information (camera image, RiDAR information, etc.) using an upstream signal. The terminal 200 may not include the shield sensing unit 230 .
  • the control device 300 includes a line-of-sight determination unit 310 , an obstacle map generation unit 320 , an information acquisition unit 330 , a base station control unit 340 and a storage unit 350 .
  • the outline of each part is as follows.
  • the information acquisition unit 330 acquires shield sensing information, location information of the specific priority terminal 200, and the like.
  • the shielding object map generator 320 detects the shielding object based on the shielding object sensing information, generates a 3D (or 2D) map, and stores the information in the storage unit 350 .
  • the line-of-sight determination unit 310 identifies, for each mobile base station, specific priority terminals and coverage area elements that are line-of-sight for each parameter of the position and direction of the antenna of the mobile base station 100, and stores this information in the storage unit 350.
  • the base station control unit 340 performs movement control and the like for the movable base station 100 .
  • the location information can be obtained by any method.
  • the specific priority terminal 200 may report position information measured using triangulation, GPS, or the like to the control device 300 via a data channel or a control channel.
  • a scenario for the location of the specific priority terminal 200 may be prepared, and location information according to the scenario (eg, location at each time) may be stored in the storage unit 350 in advance.
  • the information acquisition unit 330 acquires the shield sensing information (camera image information, LiDAR information, etc.) obtained by the shield sensing unit 400 and stores it in the storage unit 350 .
  • the shielding object map generation unit 320 detects a shielding object and generates a 3D (or 2D map) based on the shielding object sensing information (camera image information, LiDAR information, etc.) acquired in S102.
  • the 3D map contains three-dimensional positional information of the shielding objects.
  • the 2D map contains two-dimensional positional information of the occluder.
  • the visibility determining unit 310 uses the position information of the specific priority terminal 200 and the shield map to determine the mobile The presence/absence of line-of-sight from the base station 100 to each specific priority terminal 200 is determined, and information on the determined line-of-sight presence/absence is stored in the storage unit 350 .
  • the line-of-sight determination unit 310 uses the coverage area element information and the shield map to determine the mobile base station 100 for each combination of parameters indicating the position and direction of the antenna of the mobile base station 100. , the presence or absence of line of sight to each cover area element is determined, and information of the determined line of sight presence or absence is stored in the storage unit 350 .
  • one mobile base station 100 has two specific priority terminals 200-1 and 200-2, and that there are parameters 1 to n indicating the position and direction of the antenna.
  • One parameter m for example, consists of ⁇ xm , ym , zm , pm , cm , rm ⁇ .
  • x m , y m , and z m are the x, y, and z coordinates of the center position of the antenna, respectively
  • p m , cm , and r m are the pan, tilt, and roll angles of the antenna, respectively.
  • the line-of-sight determination unit 310 determines whether there is line-of-sight from the mobile base station 100 to the specific priority terminals 200-1 and 200-2 for each parameter, and stores the following information in the storage unit 350, for example.
  • the above information is stored in the storage unit 350 for each mobile base station 100 that exists in multiple units.
  • a coverage area element is, as shown in FIG. 5, a small area when an area (coverage area) covered by a plurality of base stations to be controlled is divided into small areas.
  • one mobile base station 100 is assumed to have parameters 1 to n indicating the position and direction of the antenna.
  • One parameter m for example, consists of ⁇ xm , ym , zm , pm , cm , rm ⁇ .
  • x m , y m , and z m are the x, y, and z coordinates of the center position of the antenna, respectively
  • p m , cm , and r m are the pan, tilt, and roll angles of the antenna, respectively. .
  • the line-of-sight determination unit 310 determines whether there is line-of-sight from the mobile base station 100 to each coverage area element for each parameter, and stores the following information in the storage unit 350, for example.
  • the above information is stored in the storage unit 350 for each mobile base station 100 that exists in multiple units.
  • the base station control unit 340 determines the number of specific priority terminals Np that are line-of-sight from multiple base stations and the coverage area quality ( (such as the number of cover area elements Ne, etc.) is calculated, and the calculated information is stored.
  • mobile base station 100-1, mobile base station 100-2, and specific priority terminal 200-1 and specific priority terminal 200-2 exist.
  • a when mobile base station 100-2 is parameter b, both mobile base station 100-1 and mobile base station 100-2 have line-of-sight to specific priority terminal 200-1, but mobile base station Assuming that only 100-1 has line-of-sight to the specific priority terminal 200-2, a plurality of movable The number of specific priority terminals Np that can be seen from the base station is one.
  • the coverage area quality may be the number of coverage area elements visible from a plurality of mobile base stations, or other indicators may be the coverage area quality.
  • the base station control unit 340 selects the antenna position/direction parameter #k that maximizes the coverage area quality (Ne, etc.) from among the combinations of antenna position/direction parameters that maximize Np.
  • mobile base station 100-1 It is assumed that the maximum Np is 2 in both cases of "parameter c, mobile base station 100-2: parameter d" and "mobile base station 100-1: parameter e, mobile base station 100-2: parameter f".
  • mobile base station 100-1 parameter c
  • mobile base station 100-2 parameter d
  • the base station control unit 340 selects "movable base station 100-1: parameter c, mobile base station 100-2: parameter d'.
  • the base station control unit 340 may select any parameter from among the antenna position/direction parameters that maximize Np. In this case, it is not necessary to calculate the coverage area quality. .
  • ⁇ S107 Base station control>
  • the base station controller 340 transmits the parameters selected in S106 to each mobile base station 100, thereby moving the position and direction of the antenna of each mobile base station 100 to the position and direction according to the parameters.
  • line-of-sight determination method 1 the line-of-sight determination unit 310 defines the line-of-sight area as an area through which a line segment extends from the point at the center of the antenna until it collides with a wall or a shield. With this method, if the specific priority terminal 200 and the coverage area element are included in the area, it can be determined that the specific priority terminal 200 and the coverage area element are in line of sight.
  • the line-of-sight area can be easily calculated using only the shape of the area, the position of the shield, and the shape of the shield, regardless of the terminal position.
  • Line-of-sight determination method 2 the line-of-sight determination unit 2 calculates the Fresnel zone for each point on a predetermined grid from the antenna center position, and x% of the Fresnel zone is unshielded. are line-of-sight positions, and the area around these grids is the line-of-sight area. With this method, if the specific priority terminal 200 and the coverage area element are included in the area, it can be determined that the specific priority terminal 200 and the coverage area element are in line of sight.
  • the line-of-sight area can be calculated based only on the shape of the area, the position of the shield, and the shape of the shield, regardless of the terminal position.
  • the line-of-sight determination unit 310 calculates the Fresnel zone for each terminal from the point of the antenna center position, and determines that a terminal in which a predetermined x% of the Fresnel zone is not shielded is a terminal in line-of-sight state. It is determined that
  • the line-of-sight position of the terminal that actually communicates can be determined from the area shape, the shielding object position, and the shielding object shape.
  • Control device 300 in the present embodiment can be realized, for example, by causing a computer to execute a program describing the processing details described in the present embodiment. Note that this "computer” may be a physical machine or a virtual machine on the cloud. When using a virtual machine, the "hardware” described here is virtual hardware.
  • the above program can be recorded on a computer-readable recording medium (portable memory, etc.), saved, or distributed. It is also possible to provide the above program through a network such as the Internet or e-mail.
  • FIG. 6 is a diagram showing a hardware configuration example of the computer.
  • the computer of FIG. 6 has a drive device 1000, an auxiliary storage device 1002, a memory device 1003, a CPU 1004, an interface device 1005, a display device 1006, an input device 1007, an output device 1008, and the like, which are connected to each other via a bus B, respectively.
  • a program that implements the processing in the computer is provided by a recording medium 1001 such as a CD-ROM or memory card, for example.
  • a recording medium 1001 such as a CD-ROM or memory card
  • the program is installed from the recording medium 1001 to the auxiliary storage device 1002 via the drive device 1000 .
  • the program does not necessarily need to be installed from the recording medium 1001, and may be downloaded from another computer via the network.
  • the auxiliary storage device 1002 stores installed programs, as well as necessary files and data.
  • the memory device 1003 reads and stores the program from the auxiliary storage device 1002 when a program activation instruction is received.
  • the CPU 1004 implements functions related to the control device 300 according to programs stored in the memory device 1003 .
  • the interface device 1005 is used as an interface for connecting to the network.
  • a display device 1006 displays a GUI (Graphical User Interface) or the like by a program.
  • An input device 1007 is composed of a keyboard, a mouse, buttons, a touch panel, or the like, and is used to input various operational instructions.
  • the output device 1008 outputs the calculation result.
  • the antenna position/direction parameter #k that maximizes the coverage area quality (Ne, etc.) is selected from among the combinations of antenna position/direction parameters that maximize Np, the communication quality of the specific priority terminal is It is possible to improve the coverage area communication quality while preferentially guaranteeing it.
  • a control device in a communication system comprising a control device and a plurality of base stations, an information acquisition unit that acquires location information of one or more specific priority terminals and shield sensing information; a shield map generation unit that generates a shield map based on the shield sensing information; a line-of-sight determination unit that determines whether or not there is line-of-sight from the antenna of each base station to each specific priority terminal based on the location information and the shield map;
  • a control device comprising: a base station control unit that controls movable base stations among the plurality of base stations so as to maximize the number of specific priority terminals that are line-of-sight from the plurality of base stations.
  • the base station control unit selects one or more parameters indicating the position and direction of an antenna that maximizes the number of specific priority terminals that are line-of-sight from a plurality of base stations, and determines the area covered by the plurality of base stations. 2.
  • (Section 3) 3.
  • the control device according to claim 2, wherein the coverage area quality is the number of coverage area elements that are visible from the base station.
  • a communication system comprising the control device according to any one of items 1 to 3 and the plurality of base stations.
  • a control method executed by a control device in a communication system comprising a control device and a plurality of base stations, an information acquisition step of acquiring location information of one or more specific priority terminals and shield sensing information; a shield map generation step of generating a shield map based on the shield sensing information; a line-of-sight determination step of determining whether or not there is a line-of-sight from the antenna of each base station to each specific priority terminal based on the location information and the shield map;
  • a control method comprising: a base station control step of controlling mobile base stations among the plurality of base stations so as to maximize the number of specific priority terminals that are in line of sight from the plurality of base stations.
  • (Section 6) A program for causing a computer to function as each unit in the control device according to any one of items 1 to 3.
  • Shield sensor 20 Shield 100 Movable base station 105 Movable unit 110 Operation mechanism unit 120 Radio transmitter/receiver 130 Signal demodulator 200 Terminal 210 Radio transmitter/receiver 2 220 position information acquisition unit 230 shield sensing 300 control device 310 line of sight determination unit 320 shield map generation unit 330 information acquisition unit 340 base station control unit 350 storage unit 400 shield sensing unit 1000 drive device 1001 recording medium 1002 auxiliary storage device 1003 Memory device 1004 CPU 1005 interface device 1006 display device 1007 input device 1008 output device

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

制御装置と複数の基地局とを備える通信システムにおける前記制御装置であって、１以上の特定優先端末の位置情報、及び遮蔽物センシング情報を取得する情報取得部と、前記遮蔽物センシング情報に基づいて遮蔽物マップを生成する遮蔽物マップ生成部と、前記位置情報と前記遮蔽物マップに基づいて、各特定優先端末に対する各基地局のアンテナからの見通しの有無を判定する見通し判定部と、複数基地局から見通し状態となる特定優先端末の数が最大になるように、前記複数の基地局における可動基地局を制御する基地局制御部とを備える制御装置。

Description

制御装置、通信システム、制御方法、及びプログラム
　本発明は、無線通信システムにおける基地局の制御方法に関連するものである。。
　大容量のシステム、高速なデータ伝送速度、低遅延、多数の端末の同時接続等を実現する５Ｇの導入が進められている。５Ｇでは、現在の移動通信で使用されている周波数帯に加えて、ミリ波帯のような高周波数帯が利用される（非特許文献１）。
ミリ波を用いた超高速・長距離伝送の５G屋外実験、岸山、奥村、他、ドコモテクニカルジャーナル（Vol.26-1, P25-32）
　工場屋内で、遠隔から制御する生産ロボットやＡＧＶ（無人搬送車）を接続する端末（特定優先端末の例）を高周波数帯のエリアに収容して制御を行うというユースケースがある。このような特定優先端末では、通信信頼性を維持するために複数の基地局に接続する冗長接続状態が望ましい。
　しかし、遮蔽物が多く、また、遮蔽物が移動する工場屋内では通信の品質が安定しない。また、５Ｇ等の高周波数帯の電波は直進性が高く、遮蔽によるロスが大きい。そのため冗長接続状態を維持することが難しい。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、遮蔽物が存在する環境であっても、特定優先端末の冗長接続状態を維持することを可能とする技術を提供することを目的とする。
　開示の技術によれば、制御装置と複数の基地局とを備える通信システムにおける前記制御装置であって、
　１以上の特定優先端末の位置情報、及び遮蔽物センシング情報を取得する情報取得部と、
　前記遮蔽物センシング情報に基づいて遮蔽物マップを生成する遮蔽物マップ生成部と、
　前記位置情報と前記遮蔽物マップに基づいて、各特定優先端末に対する各基地局のアンテナからの見通しの有無を判定する見通し判定部と、
　複数基地局から見通し状態となる特定優先端末の数が最大になるように、前記複数の基地局における可動基地局を制御する基地局制御部と
　を備える制御装置。
が提供される。
　開示の技術によれば、遮蔽物が存在する環境であっても、特定優先端末の冗長接続状態を維持することが可能となる。
本発明の実施の形態における通信システムの構成例を示す図である。 可動基地局１００を説明するための図である。 通信システムにおける各装置の構成を示す図である。 通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。 可動基地局の制御例を示す図である。 装置のハードウェア構成例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。
　（実施の形態の概要）
　本実施の形態では、主に５Ｇ等の通信システム向けかつ特定優先端末の通信信頼性が求められるユースケース向けに、遮蔽物の多い工場屋内等における特定優先端末の冗長接続状態を維持するための技術について説明する。
　特定優先端末とは、例えば、遠隔から制御する生産ロボットやＡＧＶ（無人搬送車）を接続する端末である。このような特定優先端末は通信信頼性を維持するために冗長接続状態を維持する必要がある。しかし、遮蔽物が多く、また、遮蔽物が移動する工場屋内では、通信が遮られ、上記のような冗長接続状態を維持することが難しい。そこで、本実施の形態では、可動基地局のアンテナの位置と方向を制御することで、冗長接続状態を維持することとしている。
　特定優先端末の冗長接続状態を維持するための制御は後述する制御装置３００が実行する。制御の概要は下記のとおりである。
　制御装置３００は、遮蔽物検知情報（カメラ映像情報、ＬｉＤＡＲ情報より生成）および特定優先端末の位置情報を基に、可動基地局のアンテナの位置・方向パラメータの組み合わせごとの、複数基地局から見通しとなる特定優先端末数Ｎｐと、カバーエリア品質（見通しとなるカバーエリア要素数Ｎｅなど）を算出・記憶する。
　そして、制御装置３００は、Ｎｐを最大化するアンテナ位置・方向パラメータの組み合わせのうち、カバーエリア品質（Ｎｅなど）を最大にするアンテナ位置・方向パラメータを算出し、算出したパラメータを用いて可動基地局１００のアンテナを移動させる制御を実行する。
　上記のような制御により、遮蔽物があり、遮蔽物が移動する環境であっても、特定優先端末の冗長接続上頼を維持することができ、通信信頼性を向上させることができる。
　以下、本実施の形態をより詳細に説明する。
　（システム構成例）
　本実施の形態では、工場屋内や倉庫内など、準静的または動的に大きな遮蔽物が移動するような環境で無線通信システムの通信エリアを形成する状況を想定している。通信エリアは、単一又は複数の基地局によりカバーされる。
　無線通信システムとしてはどのようなものでも本発明を適用可能である。ただし、本実施の形態では、主に５Ｇ等の無線通信システムであって、特にＡｂｏｖｅ－６ＧＨｚ等の直進性の高い周波数を用いる無線通信システムを想定している。
　図１に、本実施の形態における通信システムの全体構成例を示す。図１に示すとおり、本通信システムは、可動基地局１００－１、可動基地局１００－２、遮蔽物センサ１０、遮蔽物２０、複数の端末２００－１～２００－３、及び制御装置３００を備える。
　遮蔽物センサ１０は、遮蔽物を検知できるセンサであればどのようなセンサであってもよい。遮蔽物センサ１０は、例えば、カメラ、ＬｉＤＡＲ等である。遮蔽物２０は、固定されている物でもよいし、移動する物でもよい。遮蔽物２０としては、例えば、工場屋内の資材、機械、棚、人物等が想定される。
　端末２００－１～２００－３はそれぞれ、可動基地局１００と無線通信する機能を有する端末である。端末２００－１～２００－３のうちの一部又は全部は特定優先端末である。特定優先端末は、例えば遠隔から制御する生産ロボットやＡＧＶ（無人搬送車）を接続する端末である。
　制御装置３００は、可動基地局１００の制御を行う。制御装置３００は、可動基地局１００の近傍に配置してもよいし、ネットワークを介して遠方に配置してもよい。また、制御装置３００が可動基地局１００内に備えられてもよい。可動基地局１００と制御装置３００の間は、有線接続でもよいし、無線接続（ＩＡＢ・ＷｉＧｉｇ等）でもよい。
　可動基地局１００は、無線信号の送受信点となるアンテナを含む部分である可動部１０５を移動させることが可能な基地局である。アンテナの方向も可変である。可動部１０５にはアンテナが含まれていればよく、アンテナ以外の機能部が含まれていてもよい。可動部１０５がアンテナそのものであってもよい。
　可動基地局１００について、例えば図２に示すように、可動部１０５をレール上でスライドさせることにより符号１１２に示す方向に可動部１０５の位置を変更することができる。レールを水平方向に回転させることもできる。この移動制御により、可動部１０５を所定範囲内の任意の位置に配置することができる。
　また、アンテナ方向制御に関しては、例えば、可動部１０５を支持する構造体により、可動部１０５をｘ軸周り（符号１１３参照）、ｙ軸周り（符号１１４参照）、ｚ軸周り（符号１１５参照）に回転移動させることができる。この移動制御により、アンテナを任意の方向に向けることができる。
　なお、可動基地局１００として上記のようにレール上をスライドさせる方式のものを使用することは一例に過ぎない。基地局が備えるアンテナの位置と方向を変更できる方式であればどのようなものを使用してもよい。例えば、ドローンあるいはＡＧＶ（無人搬送車）に基地局を搭載して、基地局のアンテナの位置及び方向を制御してもよいし、手動で基地局のアンテナの位置及び方向を制御してもよい。
　また、図１に示す例では、基地局として、可動基地局１００のみが存在する例を示しているが、可動機能を持たない基地局と、可動基地局とを組み合わせて使用してもよい。この場合、可動機能を持たない基地局の位置・方向パラメータを固定として、以下で説明する処理を行うことで、可動基地局１００のみを用いる場合と同様にして、位置・方向パラメータの最適化を行うことができる。
　（詳細構成例）
　図３に、本実施の形態における通信システムを構成する各装置の構成を示す。図３は、ｋ台の可動基地局１００－１～１００－ｋを備える場合の例である。１～ｋを特に区別しない場合には「可動基地局１００」と記述する。また、複数の端末２００が存在し、各端末２００は特定優先端末であるとする。図３に示す遮蔽物センシング部４００は、図１における遮蔽物センサ１０に相当する。遮蔽物センシング部４００は、制御装置３００内に含まれる機能部であってもよい。
　＜可動基地局１００＞
　図３に示すとおり、可動基地局１００は、動作機構部１１０、無線送受信部１２０、信号復調部１３０を有する。動作機構部１１０は、前述した可動部１０５を動作させるための機構である。動作機構部１１０をアクチュエータと呼んでもよい。可動部１０５が無線送受信部１２０であってもよい。
　無線送受信部１２０は、アンテナを有し、無線信号の送受信を行う。信号復調部１３０は、無線送受信部１２０から上り信号を受け取り、復調して、制御装置３００に送信する。
　＜端末２００＞
　端末２００は、無線送受信部２１０、位置情報取得部２２０、遮蔽物センシング２３０を備える。無線送受信部２１０は、無線信号の送受信を行う。位置情報取得部２２０は、端末２００自身の位置情報を取得する。遮蔽物センシング部２３０は遮蔽物の探知を行う。遮蔽物センシング部２３０は、カメラでもよいし、ＬｉＤＡＲでもよいし、その他のセンサであってもよい。
　制御装置３００において、端末２００により取得した端末２００の位置情報を使用する場合において、位置情報取得部２２０は、当該位置情報を、上りのデータチャネル（または制御チャネル）を用いて、可動基地局１００に送信し、可動基地局１００が当該位置情報を制御装置３００に送信する。
　端末２００は、位置情報取得部２２０を備えなくてもよい。その場合、制御装置３００あるいは可動基地局１００が、カメラ映像等を使用して端末位置を推定する。
　遮蔽物センシングは、端末２００とは別に備えられている遮蔽物センシング部４００で行う。ただし、端末２００が遮蔽物センシング部２３０を備える場合には、当該遮蔽物センシング部２３０がセンシング情報（カメラ映像、ＲｉＤＡＲ情報など）を上り信号を用いて制御装置３００に通知してもよい。端末２００は遮蔽物センシング部２３０を備えなくてもよい。
　＜制御装置３００＞
　制御装置３００は、見通し判定部３１０、遮蔽物マップ生成部３２０、情報取得部３３０、基地局制御部３４０、記憶部３５０を備える。各部の概要は下記のとおりである。
　情報取得部３３０は、遮蔽物センシング情報、特定優先端末２００の位置情報等を取得する。遮蔽物マップ生成部３２０は、遮蔽物センシング情報に基づいて遮蔽物を探知し、３Ｄ（又は２Ｄ）マップを生成し、その情報を記憶部３５０に記憶する。
　見通し判定部３１０は、各可動基地局について、可動基地局１００のアンテナの位置及び方向のパラメータ毎の見通しとなる特定優先端末やカバーエリア要素を特定し、その情報を記憶部３５０に記憶する。基地局制御部３４０は、可動基地局１００に対する移動制御等を行う。
　（通信システムの動作例）
　次に、図４に示すフローチャートを参照して、通信システム（特に制御装置３００）の動作例を説明する。説明において図５も適宜参照する。
　＜Ｓ１０１：位置情報取得＞
　まず、Ｓ１０１において、制御装置３００の情報取得部３３０が、特定優先端末２００の位置情報を取得する。特定優先端末２００が複数台存在する場合には特定優先端末２００毎にその位置情報を取得する。
　位置情報はどのような方法で取得してもよい。例えば、特定優先端末２００が三点測位、ＧＰＳ等を用いて測定した位置情報をデータチャネルあるいは制御チャネルで制御装置３００に報告してもよい。また、特定優先端末２００の位置のシナリオを準備し、シナリオに従った位置情報（例：各時刻の位置）を予め記憶部３５０に記憶しておくこととしてもよい。
　＜Ｓ１０２：遮蔽物センシング情報取得＞
　Ｓ１０２において、情報取得部３３０は、遮蔽物センシング部４００により得られた遮蔽物センシング情報（カメラ映像情報、ＬｉＤＡＲ情報等）を取得し、記憶部３５０に格納する。
　＜Ｓ１０３：遮蔽物マップ生成＞
　Ｓ１０３において、遮蔽物マップ生成部３２０は、Ｓ１０２において取得した遮蔽物センシング情報（カメラ映像情報、ＬｉＤＡＲ情報等）に基づいて、遮蔽物を探知して３Ｄ（または２Ｄマップ）を生成する。３Ｄマップには、遮蔽物の３次元の位置情報が含まれる。２Ｄマップには遮蔽物の２次元の位置情報が含まれる。
　＜Ｓ１０４：見通し判定＞
　Ｓ１０４において、見通し判定部３１０は、各可動基地局１００について、特定優先端末２００の位置情報及び遮蔽物マップを用いて、可動基地局１００のアンテナの位置・方向を示すパラメータの組み合わせごとの、可動基地局１００から各特定優先端末２００への見通し有無を判別し、判別した見通し有無の情報を記憶部３５０に記憶する。
　また、見通し判定部３１０は、各可動基地局１００について、カバーエリア要素の情報と遮蔽物マップを用いて、可動基地局１００のアンテナの位置・方向を示すパラメータの組み合わせごとの、可動基地局１００から各カバーエリア要素への見通し有無を判別し、判別した見通し有無の情報を記憶部３５０に記憶する。
　例えば、１つの可動基地局１００に関して、２つの特定優先端末２００－１、２００－２が存在するとして、アンテナの位置・方向を示すパラメータ１～ｎが存在すると想定する。あるパラメータｍは例えば、｛ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ，ｐｍ，ｃｍ，ｒｍ｝からなる。ここで、ｘｍ，ｙｍ，ｚｍはそれぞれアンテナ中心位置のｘ座標、ｙ座標、ｚ座標であり、ｐｍ，ｃｍ，ｒｍはそれぞれアンテナのパン角、チルト角、ロール角である。
　見通し判定部３１０は、パラメータ毎に可動基地局１００から特定優先端末２００－１、２００－２への見通しの有無を判断し、例えば、下記のような情報を記憶部３５０に記憶する。
　「パラメータ１：特定優先端末２００－１への見通し有、２００－２への見通し無」、「パラメータ２：特定優先端末２００－１への見通し有、２００－２への見通し無」、...．、「パラメータｎ：特定優先端末２００－１への見通し無、２００－２への見通し有」。
　複数台存在する可動基地局１００毎に上記の情報が記憶部３５０に記憶される。
　次に、カバーエリア要素について説明する。カバーエリア要素とは、図５に示すように、制御対象となる複数基地局にカバーされるエリア（カバーエリア）を小エリアに区切った場合のその小エリアのことである。
　例えば、カバーエリア要素が９個存在するとして、１つの可動基地局１００に関して、アンテナの位置・方向を示すパラメータ１～ｎが存在すると想定する。あるパラメータｍは例えば、｛ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ，ｐｍ，ｃｍ，ｒｍ｝からなる。ここで、ｘｍ，ｙｍ，ｚｍはそれぞれアンテナ中心位置のｘ座標、ｙ座標、ｚ座標であり、ｐｍ，ｃｍ，ｒｍはそれぞれアンテナのパン角、チルト角、ロール角である。
　見通し判定部３１０は、パラメータ毎に可動基地局１００から各カバーエリア要素への見通しの有無を判断し、例えば、下記のような情報を記憶部３５０に記憶する。
　「パラメータ１：カバーエリア要素１への見通し有、カバーエリア要素２への見通し有、...、カバーエリア要素９への見通し有」、「パラメータ２：カバーエリア要素１への見通し無、カバーエリア要素２への見通し無、...、カバーエリア要素９への見通し有」、...．、「パラメータｎ：カバーエリア要素１への見通し有、カバーエリア要素２への見通し無、...、カバーエリア要素９への見通し有」。
　複数台存在する可動基地局１００毎に上記の情報が記憶部３５０に記憶される。
　＜Ｓ１０５：端末数、カバーエリア品質算出＞
　基地局制御部３４０（又は見通し判定部３１０）は、可動基地局１００のアンテナの位置・方向を示すパラメータの組み合わせごとの、複数基地局から見通しとなる特定優先端末数Ｎｐと、カバーエリア品質（見通しとなるカバーエリア要素数Ｎｅなど）を算出し、算出した情報を記憶する。
　例えば、図５に示すように、可動基地局１００－１と可動基地局１００－２、及び特定優先端末２００－１と特定優先端末２００－２が存在するとして、可動基地局１００－１がパラメータａ、可動基地局１００－２がパラメータｂであるときに、可動基地局１００－１と可動基地局１００－２が両方とも特定優先端末２００－１に対して見通し有であるが、可動基地局１００－１のみ特定優先端末２００－２に対して見通し有であるとすると、「動基地局１００－１：パラメータａ、可動基地局１００－２：パラメータｂ」のパラメータ組み合わせに対して、複数可動基地局から見通しとなる特定優先端末数Ｎｐは１である。
　また、例えば、「動基地局１００－１：パラメータａ、可動基地局１００－２：パラメータｂ」のパラメータ組み合わせに対して、可動基地局１００－１と可動基地局１００－２のいずれかから見通しとなるカバーエリア要素の数が８であるとすると、カバーエリア品質は８として算出される。
　なお、カバーエリア品質を、いずれかの可動基地局から見通しとなるカバーエリア要素数とすることは一例である。カバーエリア品質を、複数可動基地局から見通しとなるカバーエリア要素数としてもよいし、その他の指標をカバーエリア品質としてもよい。
　＜Ｓ１０６：パラメータ選択＞
　Ｓ１０６において、基地局制御部３４０は、Ｎｐを最大にするアンテナ位置・方向パラメータの組み合わせのうち、カバーエリア品質（Ｎｅ等）を最大にするアンテナ位置・方向パラメータ＃ｋを選択する。
　例えば、図５に示すように、可動基地局１００－１と可動基地局１００－２、及び特定優先端末２００－１と特定優先端末２００－２が存在するとして、「可動基地局１００－１：パラメータｃ、可動基地局１００－２：パラメータｄ」及び「可動基地局１００－１：パラメータｅ、可動基地局１００－２：パラメータｆ」のいずれの場合にもＮｐが最大の２になるとする。
　そして、「可動基地局１００－１：パラメータｃ、可動基地局１００－２：パラメータｄ」のほうが「可動基地局１００－１：パラメータｅ、可動基地局１００－２：パラメータｆ」よりもカバーエリア品質が高いとすると、基地局制御部３４０は、Ｎｐを最大にするアンテナ位置・方向パラメータの組み合わせのうち、カバーエリア品質（Ｎｅ等）を最大にするアンテナ位置・方向パラメータ＃ｋとして、「可動基地局１００－１：パラメータｃ、可動基地局１００－２：パラメータｄ」を選択する。
　なお、基地局制御部３４０は、Ｎｐを最大にするアンテナ位置・方向パラメータのうち、任意のパラメータを選択することとしてもよい。この場合、カバーエリア品質を算出しなくてもよい。。
　＜Ｓ１０７：基地局制御＞
　Ｓ１０７において、基地局制御部３４０は、Ｓ１０６において選択したパラメータを各可動基地局１００へ送信することにより、各可動基地局１００のアンテナの位置・方向をパラメータに従った位置・方向に移動させる。
　上記のような制御を行うことで、冗長接続状態を維持した特定優先端末２００による信頼性の高い通信を可能とすることができる。
　（見通し判定方法の例）
　以下、見通し判定部３１０が実行する見通し判定方法の例を説明する。ここでは、下記の３つの例を説明する。なお、下記の３方法は例であり、下記の３方法以外の方法で見通し判定を行ってもよい。
　＜見通し判定方法１＞
　見通し判定方法１において、見通し判定部３１０は、アンテナ中心位置の点から壁または遮蔽物に衝突するまでの線分が通る領域を見通しエリアとする。この方法では、特定優先端末２００、カバーエリア要素が当該領域に含まれていれば当該特定優先端末２００、カバーエリア要素は見通し状態にあると判定できる。
　見通し判定方法１によれば、端末位置に依らず、エリア形状と遮蔽物位置と遮蔽物形状のみで簡易に見通しエリアを算出可能である。
　＜見通し判定方法２＞
　見通し判定方法２では、見通し判定部２は、アンテナ中心位置の点から、予め定めたグリッド上の各点に対して、フレネルゾーンを算出し、フレネルゾーンのうち予め定めたｘ％が遮蔽されないポイントを見通し位置とし、これらのグリッド周囲のエリアを見通しエリアとする。この方法では、特定優先端末２００、カバーエリア要素が当該エリアに含まれていれば当該特定優先端末２００、カバーエリア要素は見通し状態にあると判定できる。
　見通し判定方法２によれば、端末位置に依らず、エリア形状と遮蔽物位置と遮蔽物形状のみで見通しエリアを算出可能である。
　＜見通し判定方法３＞
　見通し判定方法３において、見通し判定部３１０は、アンテナ中心位置の点から、各端末に対して、フレネルゾーンを算出し、フレネルゾーンのうち予め定めたｘ％が遮蔽されない端末を見通し状態にある端末であると判定する。
　見通し判定方法３によれば、端末位置がある程度静的である場合に、エリア形状と遮蔽物位置と遮蔽物形状から、実際に通信する端末の見通し位置を判定可能である。
　＜フレネルゾーンの計算について＞
　上記の見通し判定方法２，３において用いるフレネルゾーンの計算は下記の式により行うことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　上記数式における変数の意味は下記のとおりである。
　送信と受信側の最短距離：ｄ（ｍ）
　回転楕円体の中央部の半径（フレネル半径）：ｒ１（ｍ）
　送信側と回転楕円体中央までの距離：ｄ１（ｍ）
　受信側と回転楕円体中央までの距離：ｄ２（ｍ）
　フレネル半径部分で反射する反射波と直接波の経路差：ｄ３（ｍ）
　波長：λ（ｍ）
　（ハードウェア構成例）
　本実施の形態における制御装置３００は、例えば、コンピュータに、本実施の形態で説明する処理内容を記述したプログラムを実行させることにより実現可能である。なお、この「コンピュータ」は、物理マシンであってもよいし、クラウド上の仮想マシンであってもよい。仮想マシンを使用する場合、ここで説明する「ハードウェア」は仮想的なハードウェアである。
　上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（可搬メモリ等）に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。
　図６は、上記コンピュータのハードウェア構成例を示す図である。図６のコンピュータは、それぞれバスＢで相互に接続されているドライブ装置１０００、補助記憶装置１００２、メモリ装置１００３、ＣＰＵ１００４、インタフェース装置１００５、表示装置１００６、入力装置１００７、出力装置１００８等を有する。
　当該コンピュータでの処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ又はメモリカード等の記録媒体１００１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１００１がドライブ装置１０００にセットされると、プログラムが記録媒体１００１からドライブ装置１０００を介して補助記憶装置１００２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１００１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１００２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
　メモリ装置１００３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１００２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１００４は、メモリ装置１００３に格納されたプログラムに従って、制御装置３００に係る機能を実現する。インタフェース装置１００５は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置１００６はプログラムによるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を表示する。入力装置１００７はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。出力装置１００８は演算結果を出力する。
　（実施の形態の効果）
　本実施の形態に係る技術により、出来るだけ多くの特定優先端末が複数の可動基地局から見通し位置になる可動基地局位置を選択することとしたので、特定優先端末が冗長接続状態である可能性を最大化し、予測不可能な遮蔽等による通信品質低下を回避することができる。
　また、Ｎｐを最大にするアンテナ位置・方向パラメータの組み合わせのうち、カバーエリア品質（Ｎｅ等）を最大にするアンテナ位置・方向パラメータ＃ｋを選択することとしたので、特定優先端末の通信品質を優先して保証しつつ、カバーエリア通信品質を向上することができる。
　（実施の形態のまとめ）
　本明細書には、少なくとも下記各項の制御装置、通信システム、制御方法、及びプログラムが開示されている。
（第１項）
　制御装置と複数の基地局とを備える通信システムにおける前記制御装置であって、
　１以上の特定優先端末の位置情報、及び遮蔽物センシング情報を取得する情報取得部と、
　前記遮蔽物センシング情報に基づいて遮蔽物マップを生成する遮蔽物マップ生成部と、
　前記位置情報と前記遮蔽物マップに基づいて、各特定優先端末に対する各基地局のアンテナからの見通しの有無を判定する見通し判定部と、
　複数基地局から見通し状態となる特定優先端末の数が最大になるように、前記複数の基地局における可動基地局を制御する基地局制御部と
　を備える制御装置。
（第２項）
　前記基地局制御部は、複数基地局から見通し状態となる特定優先端末の数が最大になるようなアンテナの位置及び方向を示す１以上のパラメータのうち、前記複数の基地局によりカバーされるエリアの品質であるカバーエリア品質を最大にするパラメータを選択し、当該パラメータを用いて可動基地局を制御する
　第１項に記載の制御装置。
（第３項）
　前記カバーエリア品質は、基地局から見通し状態となるカバーエリア要素の数である
　第２項に記載の制御装置。
（第４項）
　第１項ないし第３項のうちいずれか１項に記載の前記制御装置と前記複数の基地局とを備える通信システム。
（第５項）
　制御装置と複数の基地局とを備える通信システムにおける前記制御装置が実行する制御方法であって、
　１以上の特定優先端末の位置情報、及び遮蔽物センシング情報を取得する情報取得ステップと、
　前記遮蔽物センシング情報に基づいて遮蔽物マップを生成する遮蔽物マップ生成ステップと、
　前記位置情報と前記遮蔽物マップに基づいて、各特定優先端末に対する各基地局のアンテナからの見通しの有無を判定する見通し判定ステップと、
　複数基地局から見通し状態となる特定優先端末の数が最大になるように、前記複数の基地局における可動基地局を制御する基地局制御ステップと
　を備える制御方法。
（第６項）
　コンピュータを、第１項ないし第３項のうちいずれか１項に記載の前記制御装置における各部として機能させるためのプログラム。
　以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０　遮蔽物センサ
２０　遮蔽物
１００　可動基地局
１０５　可動部
１１０　動作機構部
１２０　無線送受信部
１３０　信号復調部
２００　端末
２１０　無線送受信部２
２２０　位置情報取得部
２３０　遮蔽物センシング
３００　制御装置
３１０　見通し判定部
３２０　遮蔽物マップ生成部
３３０　情報取得部
３４０　基地局制御部
３５０　記憶部
４００　遮蔽物センシング部
１０００　ドライブ装置
１００１　記録媒体
１００２　補助記憶装置
１００３　メモリ装置
１００４　ＣＰＵ
１００５　インタフェース装置
１００６　表示装置
１００７　入力装置
１００８　出力装置

Claims (6)

  1. 　制御装置と複数の基地局とを備える通信システムにおける前記制御装置であって、
    　１以上の特定優先端末の位置情報、及び遮蔽物センシング情報を取得する情報取得部と、
    　前記遮蔽物センシング情報に基づいて遮蔽物マップを生成する遮蔽物マップ生成部と、
    　前記位置情報と前記遮蔽物マップに基づいて、各特定優先端末に対する各基地局のアンテナからの見通しの有無を判定する見通し判定部と、
    　複数基地局から見通し状態となる特定優先端末の数が最大になるように、前記複数の基地局における可動基地局を制御する基地局制御部と
    　を備える制御装置。
  2. 　前記基地局制御部は、複数基地局から見通し状態となる特定優先端末の数が最大になるようなアンテナの位置及び方向を示す１以上のパラメータのうち、前記複数の基地局によりカバーされるエリアの品質であるカバーエリア品質を最大にするパラメータを選択し、当該パラメータを用いて可動基地局を制御する
    　請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記カバーエリア品質は、基地局から見通し状態となるカバーエリア要素の数である
    　請求項２に記載の制御装置。
  4. 　請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の前記制御装置と前記複数の基地局とを備える通信システム。
  5. 　制御装置と複数の基地局とを備える通信システムにおける前記制御装置が実行する制御方法であって、
    　１以上の特定優先端末の位置情報、及び遮蔽物センシング情報を取得する情報取得ステップと、
    　前記遮蔽物センシング情報に基づいて遮蔽物マップを生成する遮蔽物マップ生成ステップと、
    　前記位置情報と前記遮蔽物マップに基づいて、各特定優先端末に対する各基地局のアンテナからの見通しの有無を判定する見通し判定ステップと、
    　複数基地局から見通し状態となる特定優先端末の数が最大になるように、前記複数の基地局における可動基地局を制御する基地局制御ステップと
    　を備える制御方法。
  6. 　コンピュータを、請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の前記制御装置における各部として機能させるためのプログラム。
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