(57)【要約】【課題】設置・撤去が容易で、建設工事中の高層ビルの一時的な通信システムとして好適に用いることができる経済性に優れた無線通信システムを提供する。【解決手段】高層ビルの内部に、工事の進捗に合わせて鉛直方向に伸長可能な中空導波管１を設け、当該中空導波管１の内部に基地局５のアンテナを配設する。また、高層ビルの各階毎に、中空導波管１に開口部９をそれぞれ形成して、それら開口部９の周縁から室内側に突出する筒状の放射ガイド１０をそれぞれ設ける。これにより、室内側に存在する無線通信端末４が中空導波管１を通じて基地局５と無線で通信可能となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高層ビルの工事管理に用いる無線通信システムであって、
上記高層ビルの内部に、工事の進捗に合わせて鉛直方向に伸長可能な中空導波管を設け、当該中空導波管の内部に基地局のアンテナを配設するとともに、上記高層ビルの各階毎に、上記中空導波管に開口部をそれぞれ形成して、それら開口部の周縁から室内側に突出する筒状の放射ガイドをそれぞれ設けることにより、室内側に存在する無線通信端末が上記中空導波管を通じて上記基地局と無線で通信可能となっていることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
上記中空導波管として、上記高層ビルの鉄骨柱、クレーンのマスト、金属パイプの何れかを用いることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
上記放射ガイドが上記中空導波管に対して着脱自在に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
上記無線通信端末は、構内ＰＨＳ端末、無線ＬＡＮまたは特定小電力無線を利用する無線通信端末であり、上記高層ビルの下層部で使用する無線通信端末に高周波数帯が、上層部で使用する無線通信端末に低周波数帯がそれぞれ割り当てられ、
高層ビルの下層部では、上記高周波数帯の電波の最小波長の１／２倍以上であって、上記低周波数帯の電波の最小波長の１／２倍未満に、上記開口部の開口寸法が設定される一方、
高層ビルの上層部では、上記低周波数帯の電波の最小波長の１／２倍以上に、上記開口部の開口寸法が設定されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の無線通信システム。
【請求項５】
上記高層ビルの各階に、階を識別するための識別手段が設けられ、上記無線通信端末が上記識別手段から階の情報を取得可能となっていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設工事中の高層ビルと管理事務所間の通信に用いて好適な無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工事現場と管理事務所間の通信システムとして、例えば特許文献１に記載の建設工事現場管理システムが知られている。
このシステムにおいては、工事現場の壁や天井に所定間隔毎に通話用アンテナを設け、それらアンテナと管理事務所内の通話制御装置とをケーブルで接続することにより、工事現場内の作業員が携帯電話を用いて現場内の他の作業員や管理事務所内の管理者等と通話を行うことが可能となっている。
【０００３】
しかしながら、かようなシステムの場合には、工事現場と管理事務所間にケーブルを敷設する必要があり、例えば、当該システムを建設工事中の高層ビルに適用する場合には、工事の進行とともに階が増えてケーブルの延長が必要になるとともに、各々の階に通話用アンテナを設置しなければならず、それら通信設備の設置に手間が掛かるうえに、工事終了後の撤去にも手間が掛かり、一時的に使用するシステムとしては経済性が極めて悪いという問題点があった。
【０００４】
また、携帯電話やＰＨＳ（Personal Handyphone System）などの公衆の移動体通信サービスを利用する場合にも、各階に基地局をそれぞれ設置して、それら基地局と交換機とをケーブルで接続する必要があり、上記システムと同様、通信設備の設置・撤去に多大なコストを要するという問題点があった。
【０００５】
なお、本発明者等は、先に、無線ＬＡＮのアクセスポイントと無線端末間の伝送媒体として電波搬送用導波管を用いた通信システムを開発するとともに、これに関する技術を特許文献２に開示している。この通信システムによれば、干渉やセキュリティー上の問題点を解消できるのに加えて、空調用ダクトや金属製電気配管、金属製衛生配管等を上記電波搬送用導波管として用いることができるため、コスト的な負担を軽減することができるという利点も有する。
しかしながら、かかる通信システムにおいては、上記電波搬送用導波管として、建物が完成した後に設置されるダクト等を用いているため、建設工事中の建物には適用することができず、またダクトの場合、分岐部において電波が減衰するため、その終端部などにおいて通信が困難になるという問題点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３２７０６２号公報
【特許文献２】特開２００８−２８５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、設置・撤去が容易で、建設工事中の高層ビルの一時的な通信システムとして好適に用いることができる経済性に優れた無線通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の本発明に係る無線通信システムは、高層ビルの工事管理に用いる無線通信システムであって、上記高層ビルの内部に、工事の進捗に合わせて鉛直方向に伸長可能な中空導波管を設け、当該中空導波管の内部に基地局のアンテナを配設するとともに、上記高層ビルの各階毎に、上記中空導波管に開口部をそれぞれ形成して、それら開口部の周縁から室内側に突出する筒状の放射ガイドをそれぞれ設けることにより、室内側に存在する無線通信端末が上記中空導波管を通じて上記基地局と無線で通信可能となっていることを特徴とするものである。
具体的に、上記無線通信端末としては、例えば、携帯電話、ＰＨＳ端末、無線ＬＡＮに接続可能な通信端末（コンピュータやその周辺機器、無線ＩＰ電話）などが挙げられる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無線通信システムにおいて、上記中空導波管として、上記高層ビルの鉄骨柱、クレーンのマスト、金属パイプの何れかを用いることを特徴とするものである。
なお、上記金属パイプには、例えば、鉄、アルミ、ステンレス等の金属で全体が構成された金属製のパイプが含まれる他、表面のみが金属で被覆されたパイプも含まれる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の無線通信システムにおいて、上記放射ガイドが上記中空導波管に対して着脱自在に構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の無線通信システムにおいて、上記無線通信端末は、構内ＰＨＳ端末、無線ＬＡＮまたは特定小電力無線を利用する無線通信端末であり、上記高層ビルの下層部で使用する無線通信端末に高周波数帯が、上層部で使用する無線通信端末に低周波数帯がそれぞれ割り当てられ、高層ビルの下層部では、高周波数帯の電波の最小波長（高周波数帯の電波の中で最小となる波長）の１／２倍以上であって、低周波数帯の電波の最小波長（低周波数帯の電波の中で最小となる波長）の１／２倍未満に、上記開口部の開口寸法が設定される一方、高層ビルの上層部では、低周波数帯の電波の最小波長の１／２倍以上に、上記開口部の開口寸法が設定されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の無線通信システムにおいて、上記高層ビルの各階に、階を識別するための識別手段が設けられ、上記無線通信端末が上記識別手段から階の情報を取得可能となっていることを特徴とするものである。
ここで、上記識別手段としては、例えば、階の情報をコード化した二次元コードやカラーコード、或いは階の情報を発信するＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）タグなどを用いることができる。無線通信端末は、二次元コードやカラーコードを読み取ることにより、或いはＲＦＩＤタグから発信された階の情報を受信することにより、当該無線通信端末が使用されている階の情報を取得することができる。この階の情報は、例えば、セキュリティ強化のための認証情報として用いたり、或いは基地局と無線通信端末間の通信制御等に用いることが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る無線通信システムによれば、高層ビル内の無線通信端末と基地局との通信に、工事の進捗に合わせて鉛直方向に伸長可能な中空導波管を用いるようにしたので、従来のように高層ビル内の各階に基地局のアンテナを設けたり、或いはそれらアンテナと通話制御装置とを接続するケーブルを敷設したりする必要がなくなり、通信設備の設置コストを大幅に低減することができる。
【００１４】
また、高層ビルの鉄骨柱、クレーンのマスト、金属パイプなどを、中空導波管と兼用するようにしたので、中空導波管の設置や撤去に手間がかからなくなり、“工事の進捗に合わせて鉛直方向に伸長可能な中空導波管”を低コストで実現することができる。したがって、当該無線通信システムを建設工事中の高層ビルの一時的な通信システムとして好適に用いることができる。
【００１５】
また、高層ビル内の無線通信端末と基地局との通信が中空導波管を通じて行われるため、両者間で送受信される電波の減衰を抑制することができ、簡素な構成でありながらも効率的な通信システムを実現することができる。
また、中空導波管の開口部に放射ガイドを設けるようにしたので、電波の放射範囲を一定の範囲に制限することができ、これにより電波の干渉や、外部への電波の漏洩に伴うセキュリティー上の問題の発生を防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る無線通信システムの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】管理事務所内の装置構成の変形例を示す模式図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿った横断面図である。
【図４】中空導波管の変形例を示す横断面図である。
【図５】放射ガイドの一例を示す模式図である。
【図６】開口部の形成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明に係る通信システムの一実施形態を示すもので、図中符号１が建設工事中の高層ビルの柱（中空導波管）、２が梁、３が床である。
この無線通信システムは、高層ビルの各階で使用される無線通信端末４と、電波の伝送媒体となる中空導波管と、この中空導波管を通じて無線通信端末４と無線で通信を行う基地局５とにより概略構成されている。
【００１８】
本実施形態では、無線通信端末４としてＰＨＳ端末が用いられている。このＰＨＳ端末は、ＰＨＳ事業者の基地局に接続する公衆モードと、自営基地局に接続する自営モードとを有し、高層ビル内では構内ＰＨＳ端末として自営モードで通信を行うようになっている。
【００１９】
また、本実施形態では、高層ビルの下層部で使用する無線通信端末４に高周波数帯（例えば、1906.2500〜1915.5500 MHz、1916.1500〜1917.9500 MHz、1918.5500〜1919.4500 MHz）を、上層部で使用する無線通信端末４に低周波数帯（例えば、1893.6500〜1898.1500 MHz、1898.7500〜1899.9500 MHz、1900.5500〜1900.9500 MHz）をそれぞれ割り当てるようにしている。その割当方法としては、例えば、使用される階層に応じた周波数を各無線通信端末４に予め設定しておく方法や、通信の都度、基地局５が無線通信端末４の位置を特定し、その位置情報に基づいて周波数を割り当てる方法などが挙げられるが、何れの方法を採用するようにしてもよい。
【００２０】
また、この無線通信端末４は、ＷＥＢクライアントとしての機能を有し、後述するパソコン１２にアクセスして、グループウェア等の社内システムの利用やデータの送受信等が可能となっている。パソコン１２にアクセスする際には、利用者により入力されたＩＤやパスワード等の認証情報をパソコン１２に送信し、この認証情報の正当性がパソコン１２で確認された際には、当該無線通信端末４から上記社内システム等の利用が可能となっている。
【００２１】
中空導波管は、電波の伝送媒体となる金属製の中空構造体であって、本実施形態では、高層ビルの鉄骨柱１により構成されている。
この鉄骨柱１は、矩形または円形の断面形状を有し、その内径ｄが、使用する電波の波長λの１／２倍（カットオフ波長）以上に設定されている。これは、カットオフ波長よりも鉄骨柱１の内径ｄが小さい場合に電波が入口で遮蔽されて管内を伝播しなくなるためである。例えば、使用周波数が２ＧＨｚ、すなわち波長が１５ｃｍの場合には、鉄骨柱１の内径を７．５ｃｍ以上にする必要がある。
【００２２】
なお、例えば、図３に示すように、柱梁接合部にダイヤフラム６を配設する場合には、ダイヤフラム６に、電波の波長λの１／２倍以上の大きさの開口６ａを形成するようにしたり、或いはダイヤフラム７を鉄骨柱１の外側に取り付けることにより、当該鉄骨柱１を中空導波管として用いることが可能である。ダイヤフラム７を鉄骨柱１の外側に取り付ける場合には、例えば、図４に示すように、鉄骨柱１の内部に仕切壁８を設けることにより、鉛直方向に延びる空間を複数に分割して、それぞれを別個の中空導波管として用いることも可能である。
【００２３】
鉄骨柱１には、図１に示すように、各階毎に開口部９がそれぞれ形成され、それら開口部９の周縁から室内側に突出するように筒状の放射ガイド１０が取り付けられている。
開口部９の開口寸法は、中空導波管１の内径と同様、使用する電波の波長λの１／２倍以上に設定されている。本実施形態では、高層ビルの下層部と上層部とで使用する周波数帯が異なることから、それに合わせて開口部９の開口寸法も異なる設定となっている。具体的には、高層ビルの下層部は、高周波数帯の電波を通し、低周波数帯の電波を通さないようにするため、高周波数帯の電波の最小波長λ1の１／２倍以上であって、低周波数帯の電波の最小波長λ2の１／２倍未満に、開口部９の開口寸法が設定され、一方、上層部は、低周波数帯の電波を通すようにするため、低周波数帯の電波の最小波長λ2の１／２倍以上に、開口部９の開口寸法が設定されている。その結果、高層ビルの下層部よりも上層部の方が開口部９の開口寸法が相対的に大きくなっている。
【００２４】
放射ガイド１０は、図５に示すように、円筒あるいは矩形筒状に形成され、例えば、磁力等により鉄骨柱１に対して着脱自在に構成されている。この放射ガイド１０の開口形状および開口寸法は、鉄骨柱１の開口部９のそれと同一であり、鉄骨柱１から室内側への突出長さが１００ｍｍ程度に設定されている。この突出長さは、電波の放射方向に影響を与え、長くなるほど電波の放射範囲（通信可能範囲）が狭くなる。
【００２５】
また、放射ガイド１０の近傍位置には、図１に示すように、階の情報をコード化した二次元コードまたはカラーコードが印刷されたパネル（識別手段）１１が配置されている。これらコードは、無線通信端末４が通信を開始する際に読み取られ、通信中に、無線通信端末４の位置を特定するための情報として送信されるようになっている。
【００２６】
基地局５は、下層階（１階等）の鉄骨柱１内に設置され、管理事務所内のパソコン１２に接続されている。パソコン１２は構内交換機としての機能を有するとともに、ＷＥＢサーバとしての機能も有している。このパソコン１２にはモデム１３を介して電話機１４が接続され、当該電話機１４から基地局５を介して各無線通信端末４と通話が可能となっている。なお、例えば図２に示すように、パソコン１２に基地局１５を接続するようにすれば、管理事務所内で無線通信端末１６を使用することも可能である。
【００２７】
上記構成からなる無線通信システムを建設工事中の高層ビルに設置するには、中空導波管として用いる鉄骨柱１の内部（例えば１階）に基地局５のアンテナを設置して、基地局５を管理事務所内のパソコン１２とケーブルで接続するとともに、工事の進捗に合わせて、予め所定位置に開口部９が形成された鉄骨を用いて鉄骨柱１を順次増設・伸長させて行き、当該鉄骨柱１の開口部９に放射ガイド１０を取り付けるようにすればよい。これにより、完成した階から順次、無線通信端末４による通信が可能となる。
【００２８】
以上のように、本実施形態によれば、高層ビル内の無線通信端末４と基地局５との通信に、工事の進捗に合わせて鉛直方向に伸長可能な中空導波管（鉄骨柱１）を用いるようにしたので、従来のように高層ビル内の各階に基地局のアンテナを設けたり、或いはそれらアンテナと通話制御装置とを接続するケーブルを敷設したりする必要がなくなり、通信設備の設置コストを大幅に低減することができる。
【００２９】
また、高層ビルの鉄骨柱１を中空導波管と兼用するようにしたので、中空導波管の設置に手間がかからなくなり、“工事の進捗に合わせて鉛直方向に伸長可能な中空導波管”を低コストで実現することができる。したがって、当該無線通信システムを建設工事中の高層ビルの一時的な通信システムとして好適に用いることができる。
【００３０】
また、高層ビル内の無線通信端末４と基地局５との通信が中空導波管を通じて行われるため、両者間で送受信される電波の減衰を抑制することができ、簡素な構成でありながらも効率的な通信システムを実現することができる。
また、鉄骨柱１の開口部９に放射ガイド１０を設けるようにしたので、電波の放射範囲を一定の範囲に制限することができ、これにより電波の干渉や、外部への電波の漏洩に伴うセキュリティー上の問題の発生を防止することもできる。
【００３１】
また、鉄骨柱１に対して放射ガイド１０を着脱自在に構成したので、工事の終了後には放射ガイド１０を容易に取り外すことができ、取り外した放射ガイド１０を他の工事等に再利用することができる。また、放射ガイド１０を取り外すことにより、鉄骨柱１に形成された開口部９を容易に閉塞することができ、当該鉄骨柱１を通常の柱と同じように使用することができる。
【００３２】
また、高層ビルの下層部で使用する無線通信端末４に高周波数帯を、上層部で使用する無線通信端末４に低周波数帯をそれぞれ割り当てて、下層部の開口部９の開口寸法を、高周波数帯の電波の最小波長λ1の１／２倍以上であって、低周波数帯の電波の最小波長λ2の１／２倍未満に設定するとともに、上層部の開口部９の開口寸法を、低周波数帯の電波の最小波長λ2の１／２倍以上にするようにしたので、下層部の開口部９については、上層部で使用する低周波数帯の電波を通さなくなり、その結果、上層部で使用する低周波数帯の電波の減衰を抑制することが可能になる。
【００３３】
また、放射ガイド１０の近傍位置に、二次元コードまたはカラーコードが印刷されたパネル１１を配置するようにしたので、無線通信端末４は、それらコードを読み取ることにより、当該無線通信端末４の位置（階）を容易に特定することができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、中空導波管として、高層ビルの鉄骨柱１を用いるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、クレーンのマスト、足場等に用いる金属パイプ（鉄、アルミ、ステンレス等からなる金属製のパイプ、或いは表面がそれら金属で覆われたパイプ）など、工事の進捗に合わせて鉛直方向に伸長するものであれば、その他の中空構造体を用いることも可能である。
【００３５】
また、本実施形態では、高層ビルの下層部と上層部とで異なる周波数帯を使用するようにしたが、例えば、高層ビルを３層以上に区分して、それぞれで異なる周波数帯を使用することも可能である。
【００３６】
また、本実施形態では、高層ビルの下層部と上層部とで共通の中空導波管を設けるようにしたが、下層部と上層部用にそれぞれ別個の中空導波管を設けるようにしてもよい。その場合、下層部用の中空導波管には下層階のみに開口部９を、上層部用の中空導波管には上層階のみに開口部９をそれぞれ設けることによって、電波の減衰を抑制することが可能である。例えば、高層ビルの地下部、下層部、中層部、上層部で異なる周波数帯を使用する場合には、例えば、図６（ａ）に示すように、すべての階層に開口部９を設けるようにしてもよいが、電波の減衰を抑制するという観点からは、図６（ｂ）に示すように、地下部のみに開口部９を設けた中空導波管１ａ、下層部のみに開口部９を設けた中空導波管１ｂ、中層部のみに開口部９を設けた中空導波管１ｃ、上層部のみに開口部９を設けた中空導波管１ｄをそれぞれ設けることが望ましい。
【符号の説明】
【００３７】
１    鉄骨柱（中空導波管）
４    無線通信端末
５    基地局
９    開口部
１０  放射ガイド
１１  パネル（識別手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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