【手続補正書】
【提出日】令和1年12月3日(2019.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の空中浮揚型の通信中継装置を備える通信システムであって、
前記複数の通信中継装置はそれぞれ、
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の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し、
対象の広域エリアの上空における空域の互いに異なる位置に配置され、
災害発生時に互いに連携して前記複数の通信中継装置の少なくとも一の通信中継装置が災害地の上空に移動するように制御される、ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の通信システムにおいて、
前記少なくとも一の通信中継装置は、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するように制御される、ことを特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の通信システムにおいて、
前記複数の通信中継装置のうち災害地に最も近い通信中継装置が災害地の上空に移動するように制御される、ことを特徴とする通信システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
前記少なくとも一の通信中継装置の周辺に位置する他の通信中継装置は、前記少なくとも一の通信中継装置が災害地の上空へ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し、前記複数の通信中継装置によるカバレッジエリアの減少を抑制するように、前記他の通信中継装置の水平方向の位置及び高度の少なくとも一方を変化させるように制御される、ことを特徴とする通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
前記通信中継装置は、災害地に存在する端末装置の通信を支援可能な複数の通信中継装置の支援用配置レイアウトに基づいて決定された前記通信中継装置の目標位置の情報を受信し、前記目標位置の情報に基づいて移動する、ことを特徴とする通信システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
前記通信中継装置は、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災害地に存在する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システム。
【請求項７】
請求項６に記載の通信システムにおいて、
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システム。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の通信システムにおいて、
前記通信中継装置は、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システム。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
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システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の通信システムにおいて、
前記通信中継装置は、
前記無線通信部に電力を供給可能なバッテリーを有し、
前記太陽光発電パネルの発電によって前記バッテリーの電力が余っている時間帯に前記バッテリーから給電して前記プロペラを回転駆動して高い位置に上昇し、前記太陽光発電パネルで発電できない時間帯に前記バッテリーからの給電を停止して前記プロペラの回転駆動を停止してグライダーのように飛行する、ことを特徴とする通信システム。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
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システム。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
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システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の通信システムにおいて、
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システム。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
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システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の通信システムにおいて、
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システム。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
前記通信中継装置は、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システム。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
前記通信中継装置は、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システム。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
前記複数の通信中継装置を管理する管理装置を有することを特徴とする通信システム。
【請求項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の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複数の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、対象の広域エリアの上空における空域の互いに異なる位置に配置された前記複数の通信中継装置を互いに連携させ、前記複数の通信中継装置の少なくとも一の通信中継装置に、災害地の上空に移動させる移動指示を送信することを特徴とする管理装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の管理装置において、
前記複数の通信中継装置のうち災害地に最も近い通信中継装置に、災害地の上空に移動させる移動指示を送信する、ことを特徴とする管理装置。
【請求項２１】
請求項１９又は２０に記載の管理装置において、
前記少なくとも一の通信中継装置の周辺に位置する他の通信中継装置が、前記少なくとも一の通信中継装置が災害地の上空へ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し、前記複数の通信中継装置によるカバレッジエリアの減少を抑制するように、前記他の通信中継装置の水平方向の位置及び高度の少なくとも一方を変化させるように制御する制御情報を、前記他の通信中継装置に送信する、ことを特徴とする管理装置。
【請求項２２】
請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の管理装置において、
災害地情報に基づいて、災害地に存在する端末装置の通信を支援可能な複数の通信中継装置の支援用配置レイアウトを作成し、前記支援用配置レイアウトに基づいて、各通信中継装置それぞれの目標位置を決定し、その目標位置の情報を各通信中継装置に送信する、ことを特徴とする管理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】通信システム及び管理装置
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
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する場合がある。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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
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の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。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
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の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。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
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の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。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、本発明の更に他の態様に係る通信システムは、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の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、前記管理装置を有する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明の更に他の態様に係る通信システムは、１又は２以上の前記通信中継装置と、前記通信中継装置と通信可能な管理装置とを有し、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。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
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）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の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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
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６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。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
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の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。