(57)【要約】【課題】人や物の移動により電波強度の変化が生じる無線通信環境において、無線サービスエリアについての評価や無線通信の中継経路を自動設定することで、所望の通信環境を提供する。【解決手段】中央サーバ２は、無線通信のサービスエリア内における作業員行動や荷物搬入等の運用計画を活用し、各時間帯での中継経路の通信品質を推定することで、各時間帯での最適な中継経路を導出する。各無線局１は、中央サーバ２により推定された変動が発生する前に中継経路を変更することで、変動発生による通信のロバスト性やリアルタイム性の低下を避ける。また中央サーバ２は通信環境の状態を表示する状態表示装置２５を備え、通信品質が劣化した箇所や通信品質を改善するための対策を表示する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線局と第２の無線局とが中継経路を介して通信する通信システムにおいて、前記中継経路を構成する無線中継局が選択可能に構成されてるものであって、前記通信に影響を与える構造物の時間に対する位置的変位を推定する推定部と、前記推定部の推定に基づいて前記無線中継局を選択する選択部を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１において、物体の移動或いは構造物の変化等の運用計画に関する情報を記憶する記憶部を有し、前記記憶部の記憶情報に基づいて、前記推定がなされることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記位置的変位に応じて通信品質を推定する品質推定部を有し、前記無線中継局の選択は、前記通信品質に基づいてなされることを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
前記無線中継局選択の情報は前記選択された中継局に通知されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、現在の時刻を取得する時間測定部を有し、該中継制御装置は時間測定装置より取得した時間に応じて中継経路の切り替えを行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、通信品質の測定値を元に経路を切り替えるタイミングを判定する通信品質判定部を有し、通信品質判定部より取得した経路切り替えのタイミングに応じて中継経路の切り替えを行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに、通信品質推定部は電波伝搬シミュレーション機能を備え、運用計画入力装置により入力された情報を元に電波伝搬シミュレーションを行い、通信品質を推定する機能を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、経路導出装置は電波伝搬シミュレーション機能を備え、運用計画入力装置や通信品質推定装置により入力された情報を元に電波伝搬シミュレーションを行い、中継経路の耐故障性を評価する機能を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか５において、中継経路の切り替えだけでは所望の通信品質が得られない場合、アラームとして、所望の通信品質が得られない時間帯，推定される通信品質，障害の原因，障害への対策の少なくとも１つを表示する前記表示部を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
通信に影響を与える構造物の時間に対する位置的変位を推定し、前記推定部の推定に基づいて中継経路を構成する無線中継局を選択し、所定の無線局との間で前記選択された無線中継局を介して通信する無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム及び無線通信方法に関し、特に、プラント内など作業員移動や荷物搬入等により通信環境が変動する環境に適用が好ましい無線通信システム及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラント内の様々な作業場所にセンサを配置し，各センサにより測定された情報を無線通信により収集することでプラントの無人監視を行うプラント計装無線技術の導入が進められている。無線によるデータ伝送においては，反射による遅延波やビット誤りによるデータ伝送速度の低下，多数の無線局器導入により発生する干渉が存在するため，良好な無線通信環境を創出するには車両や周辺建築物が及ぼす影響を計画・設計の段階から評価し，無線局の無線通信中継経路を決定することが必要となる。
【０００３】
通信性能は設置環境の優劣に大きく依存するため，無線通信システムの設計では一般に，現地においてパラメタを変えながら通信性能を確認する試行錯誤的な作業を繰り返し，要求する通信性能を満たすことができる設置場所や台数などを決定する必要があった。
【０００４】
上記のようにあらかじめネットワークの設計を行ったとしても、プラントでは建造物の新築や撤去などの構造物変化や、クレーンや作業員などの物体移動による通信環境の変動が発生することから、その変動に応じたパラメタの最適化が必要となる。
【０００５】
例えば、電波伝搬シミュレータを用いた無線パラメタチューニングを行う。本手法では、無線局における電波強度の測定値を用いて、シミュレーションの際に用いる減衰特性を示した数式（奥村カーブ，秦式など）を補正することによって実環境の伝搬を模擬している。このような技術は、特開２００５−２２３７３２号公報に記載されている。
【０００６】
また、無線局は周辺の無線局とテスト信号のやり取りを行うことで最短の中継経路を確立しておき、通信する際には事前に確立した中継経路の無線局に対してデータを送信する。このような技術は、特願平８−２０１２９号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２２３７３２号公報
【特許文献２】特願平８−２０１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の術来技術では、通信環境や適用すべき数式が既知である場合は通信環境をシミュレーション可能であるが、周辺建築物の構造変化など通信環境が変動する状況では適用すべき数式も変化するため、こういった状況では通信環境の推定ができない。また特許文献２記載の手法では、テスト信号により測定して高い通信品質が得られた経路であっても、環境変動時には通信品質が変化するため、不適切な中継経路を使用し、通信のリアルタイム性が確保できない状況が発生する。また中継経路の評価値として中継時間のみを使用するため、干渉波の発生や災害による機器故障，障害物による電波の遮蔽など、障害に対する耐性（ロバスト性）を考慮していない。よって従来手法では、無線サービスエリアに対して所望の通信品質を安定して提供できない。
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題に鑑み、人や物の移動，周辺建築物の構造変化等により通信状態の変化が生じる環境において、その環境に適応して、通信品質の向上が可能となる無線通信システム及び無線通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明では、通信に影響を与える構造物の時間に対する位置的変位を推定し、推定部の推定に基づいて中継経路を構成する無線中継局を選択し、所定の無線局との間で選択された無線中継局を介して通信するように構成した。
【００１１】
より具体的には、（１）無線サービスエリア内における通信品質として無線局が受信した通信のＢＥＲ（Bit Error Rate），ＰＥＲ（Packet Error Rate），パケット到達率，通信遅延時間，受信電力，到来角度，位相，遅延プロファイルのいずれか一つ以上を測定し、（２）無線サービスエリア内の運用計画（荷物搬入，作業員移動など）を入力し、（３）該運用計画を元に通信環境の変動状況や変動発生時間を予測し、各時間帯・状況において適切な中継経路を導出することで、通信環境の変動に応じた中継経路の自動調整を可能とした。
【００１２】
また経路導出は、運用計画入力として入力された情報や、無線サービスエリア内における通信品質の測定値を一定期間記録しておき、その記録情報より得られる通信環境変動の周期性（時間帯・曜日・時季による通信品質変動の周期性など）を元に通信環境の変動状況や変動発生時間を予測し、各時間帯・状況において適切な中継経路を導出する機能とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、人や物の移動，周辺建築物の構造変化等により通信環境の変化が生じる環境においても、その環境の変化に対して、中継経路を適切に調整することにより、所望の通信環境を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１による無線通信システムの構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施例１による無線通信システムの構成の一例（図１記載の構成に中継経路格納装置および時間測定装置を追加した構成）を示す図である。
【図３】本発明の実施例１による無線通信システムの構成の一例（図１記載の構成に中継経路格納装置および通信品質判定装置を追加した構成）を示す図である。
【図４】本発明が対象とする無線通信システムの利用環境の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施例１での中央サーバによる無線通信システムの中継経路設定手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例１での無線局による無線通信システムの中継経路切り替え手順（現在時刻に応じた切り替え手順）を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例１での無線局による無線通信システムの中継経路切り替え手順（現在の通信品質に応じた切り替え手順）を示すフローチャートである。
【図８】通信品質の時間変動の一例を示す図である。
【図９】本発明の中継経路の通信品質を評価する手法の一例を示す図である。
【図１０】本発明の耐故障性評価手法を説明する一例として、一定範囲内に存在する無線局の通信品質劣化が発生する状況を示す図である。
【図１１】本発明の耐故障性評価手法を説明する一例として、通信路が遮蔽された場合の通信品質劣化が発生する状況を示す図である。
【図１２】本発明の状態表示装置２５のアラーム表示画面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。
【実施例１】
【００１６】
図１に本実施例の構成を示す。本実施例では、無線通信システムは無線局１，中央サーバ２，ネットワーク３により構成される。無線局１は無線通信システム内に１台以上存在し、無線局間の通信は無線通信によって行われる。また各無線局１は、他無線局および中央サーバ２とネットワーク３を介して通信を行う。
【００１７】
無線通信システムの構築例を図４に示す。本例では４台の無線局１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）および中央サーバ２を無線サービスエリア内に配置している。ただし中央サーバ２は必ずしもサービスエリア内に存在していなくても良い。図４の外枠は通信品質として無線局１が受信する無線通信のＢＥＲ（Bit Error Rate），ＰＥＲ（Packet Error Rate），パケット到達率，通信遅延時間，受信電力，到来角度，位相，遅延プロファイルのいずれか一つ以上を推定する際の解析領域２００であり、無線サービスエリアは解析領域２００内に含まれる。解析領域２００内には、建物や移動物体（作業員，車両，建築物，クレーンなど）である多数のオブジェクトが存在する。無線通信システムを運用する場合、中央サーバ２は、運用計画情報や各無線局から受け取った通信品質測定値を用い、変動発生の時間帯や発生箇所２０１を推定し、その変動に応じて各無線局の中継経路を適切に設定することで、所望の通信品質を提供する。
【００１８】
図１に示すように、無線局１は、無線送受信装置１１と、受信した通信の通信品質を測定する通信品質測定装置１２と、中央サーバ２より通知された中継経路を無線通信の際に適用する中継制御装置１３と、無線通信の送信，受信，測定に使用するアンテナ１４を有する。また図２に示すように、無線局１は、中央サーバ２より通知された中継経路を格納する中継経路格納装置１５と、現在の時刻を計測する時間測定装置１６を有しても良い。また図３に示すように、無線局１は、中央サーバ２より通知された中継経路を格納する中継経路格納装置１５と、通信品質測定値を元に通信品質の変動発生の有無を判定する通信品質判定装置１７を有しても良い。
【００１９】
中央サーバ２は、無線局１より送信された測定値を格納する通信品質格納装置２１と、無線サービスエリア内の運用計画（荷物搬入，作業員配置など）を入力するための運用計画入力装置２２と、運用計画や通信品質の測定値を元に、無線サービスエリア内における通信品質の時間変動を推定する通信品質推定装置２３と、通信品質推定装置２３により推定された通信品質を元に、各時間帯において適切な中継経路を導出する経路導出装置２４と、通信品質推定装置２３および経路導出装置２４が出力した情報を基にシステム管理者に対してサービスエリア内の通信環境の状況や通信改善のための対策などを表示する状態表示装置２５を有する。
【００２０】
以下では、本実施例における中継経路設定手順を説明する。図５に中継経路設定時に中央サーバ２が実施する作業のフローチャートを示す。中央サーバ２は、まずステップ９０００において無線サービスエリア内での無線通信環境の変動を予測し、ステップ９００１において変動が発生した場合の各無線局間の無線通信に関する通信品質を推定する。ステップ９００２において推定された通信品質や要件を元に、その変動に適した中継経路を導出し、ステップ９００３において各無線局へ中継経路情報を通知する。各手順の詳細については以下で述べる。
【００２１】
無線局１による中継処理の手順は以下の通り。無線局１は、ステップ９００３において中央サーバ２より通知された中継経路情報を元に、中継制御装置１３によって中継経路の切り替えを行う。経路を切り替えた場合、経路を切り替えた旨を無線送受信装置１１により中央サーバ２および他無線局へ通知する。他無線局へのデータ中継処理を行う場合、その時点で次の中継先として設定されている無線局へ中継データを送信する。
【００２２】
無線局１による上記中継処理では、経路を切り替えるタイミングを決定する際、時間測定装置１６を用いても良い。ステップ９００３において中央サーバ２より通知された中継経路情報には、中継経路を切り替える時刻が含まれているとする。無線局１の時間測定装置１６を用いた中継処理のフローチャートを図６に示す。無線局１は、時間測定装置１６を用い、ステップ９１００において現在時刻を取得する。中継制御装置１３は、ステップ９００３において中継経路格納装置１５に格納している中継経路情報に含まれる中継経路へ切り替える時刻を確認し、ステップ９１０１において現在時刻が経路切り替え時刻に達しているかどうかを判定する。切り替え時刻に達している場合、ステップ９１０２において中継制御装置１３は指示された中継経路に切り替える。
【００２３】
無線局１による上記中継処理では、経路を切り替えるタイミングを決定する際、通信品質判定装置１７を用いても良い。ステップ９００３において中央サーバ２より通知された中継経路情報には、中継経路を切り替える通信品質の閾値が含まれているとする。無線局１の通信品質判定装置１７を用いた中継処理のフローチャートを図７に示す。無線局１は、通信品質測定装置１２を用い、ステップ９２００において他無線局からの無線通信の通信品質を測定する。通信品質判定装置１７は、通信品質測定装置１２の測定値とステップ９００３において中継経路格納装置１５に格納した中継経路情報に含まれる閾値を比較し、ステップ９２０１において現時点の通信品質が経路切り替えの閾値に達しているかどうかを判定する。閾値に達している場合、通信品質判定装置１７は変動が発生したと判定し、ステップ９２０２において該判定を元に中継制御装置１３は指示された中継経路に切り替える。この方法は、上記の時間測定する方法と組み合わせても良い。適用する閾値は中央サーバ２が通信品質推定装置２３により推定した通信品質の変動を元に変動の検知に適切な上記閾値を決定し、ステップ９００３において無線局１に通知する中継経路情報に含んでも良い。無線局１は、通知された中継経路情報に含まれる閾値に関する情報を元に、通信環境の変動状況や時刻に応じて適用する閾値を変更しても良い。また、通信品質を測定し、通信品質推定装置２３が予測していた通信品質と測定値に閾値以上の差がある場合、通信品質推定の誤差が発生したとみなし、測定値を元に適切な中継経路へ切り替えても良い。
【００２４】
中央サーバ２は、上記無線通信環境の変動を予測するステップ９０００や通信品質を推定するステップ９００１において、通信品質格納装置２１に格納している通信品質測定値と、該測定値を測定した時間に関する情報を用い、統計処理やデータマイニング，ベイズ推定などの手法により通信品質が変動する周期性を解析しても良い。図８に、通信品質の測定値の例を示す。図８の横軸は測定を開始してからの経過時間を表し、縦軸はサービスエリア内のある無線局から別の無線局へ無線通信した際のパケット到達率を表す。パケット到達率は、ある無線局１から既知のテスト信号を一定パケット数だけ送信し、該テスト信号を受信した無線局が正しく受信できたパケット数を確認することで、その無線局間の経路におけるパケット到達率を算出しても良い。図８に示す測定結果より、８時から２０時まで（作業者の労働時間帯）はパケット到達率が低く通信が不安定であり、それ以外の時間では安定していることが分かる。労働時間帯では作業者が無線局間で作業し、無線局間の電波伝搬路が作業者の移動等により塞がれたことで通信品質が落ちたと推測される。こういった通信品質変動の周期性を利用して変動発生を事前に予測し、その変動に応じて安定した経路への切り替えや多重経路を構築することで、通信のロバスト性を維持する。また、通信品質はある時間を境に突然変動するのではなく、一定の移行期間が存在する。図８では、７時〜８時半および１９時〜２１時の時間帯は作業時間外（２１時〜７時）より通信品質が劣化しているが、作業時間内（８時半〜１９時）よりは品質が良い。こういった過渡現象は、作業者がある上記時間帯に徐々に出退勤することで、通信品質の変動が徐々に現れることから発生する。通信品質の変動量を測定して経路切り替えを行う方法では、上記のような通信品質の過渡現象を検知することで、通信品質の劣化を予測した経路切り替えが可能となる。
【００２５】
また上記無線通信環境の変動を予測するステップ９０００や通信品質を推定するステップ９００１において、システム管理者が運用計画入力装置２２を用いて無線サービスエリア内の運用計画に関する情報を通信品質推定装置２３へ入力し、通信品質の変動を予測しても良い。例えば時間帯ごとの人員配置，車両移動，荷物搬入の予定が分かっている場合、過去にそのサービスエリア内で類似の状況が発生していれば、通信品質格納装置２１に格納している情報を元に、その際の通信品質と同程度の通信品質が予定時間に得られると予測できる。またレイトレース法やＦＤＴＤ法（時間領域差分法）といった電波伝搬シミュレータを用い、予定した計画が実施された場合の通信環境を計算機上でモデル化してシミュレーションを実施し、通信品質を推定しても良い。運用計画入力装置２２には、作業者や車両の入退場管理システム，荷物搬入管理システム，侵入監視システムなど他システムから得られた情報を入力し、通信品質推定装置２３により通信品質の変動発生を予測しても良い。
【００２６】
中央サーバ２は、上記の中継経路を導出するステップ９００２において、通信品質の推定するステップ９００１において推定された各時間帯の通信品質として通信帯域，受信電力，ＢＥＲ，ＰＥＲ，パケット到達率の少なくとも一つを評価値として利用し、経路導出装置２４を用いて適切な中継経路を導出しても良い。中継経路の評価手法の一例として、パケット到達率の推定値を用いる方法を図９に示す。ここでｐXY（ｔ）は、時間ｔにおいて無線局Ｘが送信したパケットが無線局Ｙに到達する確率（時間ｔにおけるパケット到達率）を意味する。無線局Ａから無線局Ｂへのパケット到達率ｐAB（ｔ）は、その中継経路の構成によって値が求められる。無線局Ｃが無線局ＡとＢの通信を中継する場合、ｐAB（ｔ）は〔数式１〕となる。また、無線局Ｃを介する経路と無線局Ｄを介する経路の２経路が存在する場合、ｐAB（ｔ）は〔数式２〕となる。上記計算式を用いることで、任意の中継経路におけるパケット到達率が計算できる。各無線局間のパケット到達率は一般的に時間によって変動するため、同一の中継経路であってもその通信品質は変動する。中継経路を導出するステップ９００２では、中継する通信に求められる最低限の通信品質を満足する中継経路を適切な経路として導出する。
【００２７】
〔数式１〕
ｐAB(ｔ)＝ｐAC(ｔ)ｐBC(ｔ)
〔数式２〕
ｐAB(ｔ)＝１−{１−ｐAC(ｔ)ｐBC(ｔ)}{１−ｐAD(ｔ)ｐBD(ｔ)}
＝ｐAC(ｔ)ｐBC(ｔ)＋ｐAD(ｔ)ｐBD(ｔ)
−ｐAC(ｔ)ｐBC(ｔ)＋ｐAD(ｔ)ｐBD(ｔ)
【００２８】
中央サーバ２は、上記の中継経路を導出するステップ９００２において、中継経路を利用した場合の通信コストとして通信遅延時間，経由する無線局数，消費電力を評価値として用いても良い。要求される通信品質を満たす中継経路が複数存在した場合、通信コストが低い経路を選択することで、運用コストの低い無線通信システムが構築できる。
【００２９】
中央サーバ２は、上記の中継経路を導出するステップ９００２において、中継経路の耐故障性を評価値として用いても良い。故障の種類としては、単一無線局の故障，一定範囲内に存在する無線局の故障がある。単一無線局の故障とは、解析領域２００内に存在する無線局のどれか１つの無線局との無線通信の通信品質がある閾値以下にまで劣化した場合を指す。中継経路の単一耐故障性を評価する方法として、ある無線局から他無線局への通信のパケット到達率を０から１まで変化させ、その中継経路全体のパケット到達率の変動量を評価指標として用いても良い。一定範囲内に存在する無線局の故障とは、地震や火事などの災害により一定範囲内の無線局が物理的に破壊された状況や、干渉波の発生により一定範囲内の無線局が通信障害を起こした状況を指す。以下では、図１０のような位置に５台の無線局Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅおよび障害物であるオブジェクト２１０が存在する場合における一定範囲内の故障について説明する。無線局Ａから無線局Ｄへの中継経路として、無線局Ａ→Ｂ→Ｄ，Ａ→Ｃ→Ｄ，Ａ→Ｅ→Ｄの３経路が存在する。これら３経路のうち、２つの経路を用いて中継経路を構成する場合、無線局Ｂ，Ｃは無線局Ｅと比べて無線局Ｄの近くに存在するため、例えば特許文献２記載の手法ではこの２経路が選択される。しかし一定範囲内の故障を考慮した場合、無線局Ｂ，Ｃは設置位置が近いため、障害や災害の発生等により同時に通信品質が劣化する可能性が高い。よって、中継経路に存在する無線局の距離関係を耐故障性の評価値として用いても良い。また、図１１のような位置に無線局Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅおよび障害物が存在する場合を考える。無線局Ａから無線局ＢおよびＣへ送信された無線通信は、障害物により無線局Ａ→ＢおよびＡ→Ｃの電波伝搬路が遮蔽され、同時にパケット到達率が劣化する。この２経路で経路多重化した場合、多重化しているにも関わらず１つの障害物に妨害されやすい構成となっている。これは、無線局Ａから無線局ＢおよびＣへの電波伝搬路の射出角度が近いため、障害物の遮蔽により２経路の通信品質が同時に劣化する可能性が高くなっている。よって中継経路内で利用される無線局や電波伝搬路の位置関係を耐故障性の評価値として用いても良い。例えば図１１の配置では、無線局Ａから無線局Ｂを直線で結んだ線分ベクトルＡＢ（→）と、無線局Ａから無線局Ｃを直線で結んだ線分ベクトルＡＣ（→）と、無線局Ａから無線局Ｅを直線で結んだ線分ベクトルＡＥ（→）を求め、それぞれの内積（ベクトルＡＢ（→）・ベクトルＡＣ（→），ベクトルＡＢ（→）・ベクトルＡＥ（→），ベクトルＡＣ（→）・ベクトルＡＥ（→））を評価値として用いても良い。電波伝搬路の算出やパケット到達率の評価，干渉波や障害物による影響範囲の推定は、電波伝搬シミュレータを用いても良い。
【００３０】
上記の中継経路を導出するステップ９００２において、通信品質，通信コスト，耐故障性を１つ以上評価値として用いても良い。経路導出装置２４は、中継する通信に求められる最低限の通信品質を達成する中継経路のうち、通信コストが低く、耐故障性が高い経路を適切な経路として導出する。各評価値は通信内容の緊急性や重要性に応じて重み付けしても良い。
【００３１】
無線局１は無線通信を行う際、そのときの送信先や通信環境に応じて無線送受信装置１１の無線パラメタとしてアンテナ方向，アンテナチルト角，アンテナ指向性，送信出力，変調方式，通信帯域の少なくとも一つを調整，変更しても良い。無線局１が通信品質測定値を中央サーバ２へ送信する場合、測定の際に設定していた無線パラメタの情報を含んでも良い。また、中央サーバ２は中継経路や時間帯において各無線局が設定すべき無線パラメタを導出し、各無線局へ通知する中継経路に関する情報に該無線パラメタの情報を含んでも良い。
【００３２】
中央サーバ２や無線局１が、ある通信環境内に存在する無線局１の適切な中継経路を求める手法として、電波伝搬シミュレータを用いても良い。設置された無線局や建築物の位置を電波伝搬シミュレータへ入力し、無線局より発信される電波の電波伝搬経路，受信電界強度，遅延プロファイル，到来角度などを推定する。電波伝搬シミュレーションを行う手法として、レイトレース法が一般に利用されている。例えばレイトレース法の一つであるレイラウンチ法では、伝搬経路を探索するために送信機からΔθで光線（レイ）を離散的に放射し、障害物で反射・透過・回折を繰り返しながら送信波をトレースする。推定した伝搬経路や受信電界強度などの情報を元に、所望の通信品質を実現するための適切な中継経路を決定する。
【００３３】
中央サーバ２は、無線局１へ中継情報を通知するステップ９００３において、中継経路を導出するステップ９００２において経路導出装置２４を用いて導出された中継経路に関する情報を、ネットワーク３を通して各無線局１へ通知する。ネットワーク３は、無線通信、もしくは有線ケーブルによるネットワークを指す。また、システム管理者は中央サーバ２が導出した中継経路に関するデータをＵＳＢメモリやＣＤ−ＲＯＭなど外部記録メディアに記録して無線局１へ運ぶ、もしくは手動で無線局１へ中継経路に関するデータを直接入力することで、中央サーバ２から無線局１へのデータ送信を行っても良い。同様に、無線局１から中央サーバ２へ測定値や経路切り替えに関する情報を送付する場合、システム管理者は無線局１が保持する該データを外部記録メディアに中央サーバ２へ運ぶ、もしくは手動で中央サーバ２へ該データを直接入力しても良い。
【００３４】
中央サーバ２は、通信品質格納装置２１に格納している情報、およびステップ９０００，９００１，９００２，９００３において処理した内容を状態表示装置２５に表示する。表示する処理内容は、通信品質格納装置２１が保持する通信品質測定値，通信品質推定装置２３が導出した通信品質推定値，経路導出装置２４が導出した中継経路情報に関する情報を含んでも良い。ステップ９００１において通信品質を推定し、現在の無線局の性能や配置では必要な通信品質が提供できないと推定される場合、状態表示装置２５はアラームを出してシステム管理者に警告しても良い。アラームは、所望の通信品質が得られない時間帯，推定される通信品質，障害の原因，障害への対策を含んでも良い。所望の通信品質が得られない時間帯に関する情報は、上記無線通信環境の変動を予測するステップ９０００において求められた変動情報を含む。推定される通信品質に関する情報は、上記通信品質を推定するステップ９００１において求められた通信品質情報を含む。障害の原因に関する情報は、所望の通信品質が得られない原因となる中継経路、および該中継経路において通信品質が劣化する原因となる無線局１の識別情報，位置，適用する無線パラメタに関する情報を含んでも良い。また障害の原因に関する情報として、障害が発生する時間帯における運用計画に関する情報を含んでも良い。障害への対策として、運用計画の調整，アンテナ設置位置の調整値，新規無線局の追加配置の少なくとも一つに関する情報を含んでも良い。例えば図１２に示す表示画面３００を上記アラームの表示としても良い。当初計画を表示する画面３０１では、無線局１やオブジェクト２１０の配置，利用する経路，要求されるパケット到達率を実現できないと予想される中継経路が存在する場合、該障害が発生する予想時間，該障害が発生する経路，予想されるパケット到達率，該障害が発生する原因が中央サーバ２の状態表示装置２５に表示される。上記表示と併せて、当初計画からの変更を提案する画面３０２では、該障害が発生した場合の対策として、原因となるオブジェクトの移動先候補範囲３０３、および対策実施時に予想されるパケット到達率を表示しても良い。オブジェクトの移動先候補３０３は、無線局１の配置や周辺物のモデルを作成して電波伝搬シミュレーションを行うことで導出しても良い。周辺物のモデルは運用計画入力装置２２による入力情報を用いても良い。
【実施例２】
【００３５】
実施例１においては、各無線局が発信する通信の通信品質より通信環境の変動発生を検知・推定するが、カメラを用いた画像認識手法やミリ波，レーザによる測定，オブジェクトや無線局が保持するＧＰＳ受信機（Global Positioning System）による位置情報取得、各オブジェクトに設置した無線局が発信する電波強度による位置推定、および各手法を組み合わせた手法に基づいた検知，推定を行っても良い。
【００３６】
例えば画像認識手法では、カメラに写る物体の画像情報を元に、該物体の位置や形状，種類を検知する。プラント内に設置されている監視カメラを利用して画像認識による物体検知を行い、その検知情報を元に変動発生を推定することで、変動に応じた適切な中継経路を導出するステップ９００２を実施しても良い。例えば状態表示装置２５は通信品質の測定値が閾値以上である場合に変動が発生すると判定するが、サービスエリア内を写すカメラが設置されていれば、該エリアの範囲がより詳細に推定され、作業者の人数や移動経路，荷物搬入量やそのタイミングなどを知ることができるため、変動発生の判定精度が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
プラント計装無線システムや無線を用いた列車制御システム（ＣＢＴＣ：Communication Based Train Control）において、通信品質の変動発生予測手法と無線局を連携することにより、無線環境を自律的に制御するシステムの構築に適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  無線局
２  中央サーバ
３  ネットワーク
１１  無線送受信装置
１２  通信品質測定装置
１３  中継制御装置
１４  アンテナ
２１  通信品質格納装置
２２  運用計画入力装置
２３  通信品質推定装置
２４  経路導出装置
２５  状態表示装置
２００  解析領域
９０００  環境変動予測手順
９００１  通信品質推定手順
９００２  中継経路導出手順
９００３  無線局通知手順
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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