JP7559968B2 - 通信システム、通信方法および制御装置 - Google Patents
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Description
本開示は、通信システム、通信方法および制御装置に係り、特に降雨に対する固定マイクロ無線通信の通信品質向上に関する。
近年、従来の天気予報では予測の難しい急激な降雨の増加（ゲリラ豪雨）が各地で発生し、頻度も高まっている。固定マイクロ無線通信において、降雨による到達電波の減衰は、雨滴による電波の吸収という物理的な制約によって避けられない。例えば、図７の（Ａ）のように、無線ルート上で雨が降ると無線機Ｂに到達する電波が弱くなるため通信品質が劣化する。
通信品質を確保するための１つの手法として、降雨による電波の減衰を観測して、送出電力を増加する制御が知られている。例えば、図７の（Ｂ）のように、無線機Ｂは、受信電力を常に測定し、無線機Ａからの電波の減衰量が閾値を超えた場合に、無線機Ａに対して送出電力を増加させる制御信号を通知し、受信電力を補償する方法（ＡＴＰＣ機能）が知られている。
しかしながら、この制御信号の通知は降雨発生後に実際に受信電力が弱まってから出される通知である。そのため、雨量が急激に増加した場合には制御が間に合わない可能性、および、制御信号が降雨減衰によって無線機Ａに届かない可能性があり、通信品質の低下や通信が切断するおそれがある。
通信品質を確保するための他の手法として、降雨による電波の減衰を観測して、変調方式を降雨に強い方式に変更する制御が知られている。例えば、図７の（Ｃ）のように、無線機Ｂは、受信電力を常に測定し、無線機Ａからの電波が閾値よりも弱くなった場合に、無線機Ａは対して変調方式を小さな受信電力でも稼働する方式に変更させる制御信号を通知し、通信安定性を図るもの（適応変調方式）が知られている。
しかしながら、上述した送出電力を増加させる制御と同様に、この制御信号の通知は降雨発生後に実際に受信電力が弱まってから出される通知である。そのため、制御が間に合わないおそれがある。
尚、出願人は、本開示に関連するものとして、以下に記載する文献を認識している。
"電子基準点で天気を予測する「GPS気象学」の可能性"，Cabinet Office, Government Of Japan，［２０２１年９月１６日検索］，インターネット<URL:https://qzss.go.jp/info/archive/mri-jma_180517.html>
"地デジ放送波を用いた水蒸気量推定手法の研究開発"，Japan Science and Technology Agency，［２０２１年９月１６日検索］，インターネット<URL: https://www.jst.go.jp/sip/dl/k08/sympo2017/poster_05.pdf>
上述したように、降雨事象が発生した後の制御では急激な降雨の増加には対応できない。そのため、降雨を予測して事前に備える必要がある。降雨予測に関して、特許文献１には、大気の水蒸気量は降雨の発生前に上昇することが開示されている。また特許文献１には、乾燥大気におけるＧＰＳ信号に対する観測したＧＰＳ信号の遅延量から、降雨の発生前に上昇する大気の水蒸気量を測定することが開示されている。
しかしながら、降雨予測のために降雨前に水蒸気量が増加した際の微小な電波の遅れを精度高く検知するには、同じ信号について降雨影響を受けない有線ルートに対する無線ルートの遅延量を計測することが好ましいと考えられる。
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、光ファイバ伝送路と無線伝送路を利用した降雨予測によって、無線回線の降雨による通信品質の劣化を予防できる通信システム、通信方法および制御装置を提供することを目的とする。
第１の観点は、通信システムに関連する。
前記通信システムは光ファイバ伝送路と無線伝送路と送信側設備と受信側設備とを有する。
前記送信側設備は、前記光ファイバ伝送路の一端および前記無線伝送路の一端に接続し、前記光ファイバ伝送路および前記無線伝送路の両方に降雨前に同じ送信タイミングで信号を送出する。
前記受信側設備は、前記光ファイバ伝送路の他端および前記無線伝送路の他端に接続し、前記光ファイバ伝送路から前記信号を受信した受信タイミングと前記無線伝送路から前記信号を受信した受信タイミングとの差に基づいて、前記光ファイバ伝送路を介した信号に対する前記無線伝送路を介した信号の遅延量を計測する。
さらに、前記送信側設備は、前記遅延量に相当する予測降雨量が閾値以上である場合、または前記遅延量の増加率に基づく前記予測降雨量が前記閾値以上である場合に、前記無線伝送路に送出する信号の送出電力を前記予測降雨量が前記閾値未満である通常時よりも高める、または変調方式を前記通常時よりも降雨に強い方式に変更する。
前記通信システムは光ファイバ伝送路と無線伝送路と送信側設備と受信側設備とを有する。
前記送信側設備は、前記光ファイバ伝送路の一端および前記無線伝送路の一端に接続し、前記光ファイバ伝送路および前記無線伝送路の両方に降雨前に同じ送信タイミングで信号を送出する。
前記受信側設備は、前記光ファイバ伝送路の他端および前記無線伝送路の他端に接続し、前記光ファイバ伝送路から前記信号を受信した受信タイミングと前記無線伝送路から前記信号を受信した受信タイミングとの差に基づいて、前記光ファイバ伝送路を介した信号に対する前記無線伝送路を介した信号の遅延量を計測する。
さらに、前記送信側設備は、前記遅延量に相当する予測降雨量が閾値以上である場合、または前記遅延量の増加率に基づく前記予測降雨量が前記閾値以上である場合に、前記無線伝送路に送出する信号の送出電力を前記予測降雨量が前記閾値未満である通常時よりも高める、または変調方式を前記通常時よりも降雨に強い方式に変更する。
第２の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記送信側設備は、光伝送装置と無線機とを含む。
前記光伝送装置は前記信号としてタイミング信号を前記光ファイバ伝送路へ、前記無線機は前記光伝送装置から供給された前記タイミング信号を前記無線伝送路へ、降雨前に同じ送信タイミングで送出する。
前記送信側設備は、光伝送装置と無線機とを含む。
前記光伝送装置は前記信号としてタイミング信号を前記光ファイバ伝送路へ、前記無線機は前記光伝送装置から供給された前記タイミング信号を前記無線伝送路へ、降雨前に同じ送信タイミングで送出する。
第３の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記送信側設備は、無線機と光伝送装置とを含む。
前記信号は無線同期信号を含む。
前記無線機は前記無線同期信号を前記無線伝送路へ、前記光伝送装置は前記無線機から供給された前記無線同期信号を主信号に重畳した重畳信号を光ファイバ伝送路へ、降雨前に同じ送信タイミングで送出する。
前記送信側設備は、無線機と光伝送装置とを含む。
前記信号は無線同期信号を含む。
前記無線機は前記無線同期信号を前記無線伝送路へ、前記光伝送装置は前記無線機から供給された前記無線同期信号を主信号に重畳した重畳信号を光ファイバ伝送路へ、降雨前に同じ送信タイミングで送出する。
第４の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記送信側設備は、無線機と光伝送装置とを含む。
前記信号は無線同期信号および重要通信データを含む無線変調信号を含む。
前記無線機は前記無線変調信号を前記無線伝送路へ、前記光伝送装置は前記無線機から供給された前記無線変調信号を主信号に重畳した重畳信号を光ファイバ伝送路へ、降雨前に同じ送信タイミングで送出する。
前記受信側設備は、前記無線伝送路を介した無線通信が途絶した場合に、前記光ファイバ伝送路を介して受信した前記重畳信号から分離した前記無線変調信号に含まれる前記重要通信データで、前記無線伝送路を介した無線通信を補う。
前記送信側設備は、無線機と光伝送装置とを含む。
前記信号は無線同期信号および重要通信データを含む無線変調信号を含む。
前記無線機は前記無線変調信号を前記無線伝送路へ、前記光伝送装置は前記無線機から供給された前記無線変調信号を主信号に重畳した重畳信号を光ファイバ伝送路へ、降雨前に同じ送信タイミングで送出する。
前記受信側設備は、前記無線伝送路を介した無線通信が途絶した場合に、前記光ファイバ伝送路を介して受信した前記重畳信号から分離した前記無線変調信号に含まれる前記重要通信データで、前記無線伝送路を介した無線通信を補う。
第５の観点は、第１乃至第４の観点のいずれかに加えて、次の特徴を更に有する。
前記受信側設備は、前記遅延量または前記遅延量の増加率に基づいて前記無線伝送路を用いる無線区間の水蒸気量を推定する。
前記受信側設備は、前記推定した水蒸気量に基づいて前記予測降雨量を算出する。
前記受信側設備は、前記予測降雨量が前記閾値以上である場合に、前記無線伝送路に送出する信号の送出電力を前記通常時よりも高める、または変調方式を前記通常時よりも降雨に強い方式に変更する制御信号を前記送信側設備へ通知する。
前記送信側設備は、前記制御信号に応じて、前記無線伝送路に送出する信号の送出電力または変調方式を変更する。
前記受信側設備は、前記遅延量または前記遅延量の増加率に基づいて前記無線伝送路を用いる無線区間の水蒸気量を推定する。
前記受信側設備は、前記推定した水蒸気量に基づいて前記予測降雨量を算出する。
前記受信側設備は、前記予測降雨量が前記閾値以上である場合に、前記無線伝送路に送出する信号の送出電力を前記通常時よりも高める、または変調方式を前記通常時よりも降雨に強い方式に変更する制御信号を前記送信側設備へ通知する。
前記送信側設備は、前記制御信号に応じて、前記無線伝送路に送出する信号の送出電力または変調方式を変更する。
第６の観点は、第１乃至第５の観点のいずれかに加えて、次の特徴を更に有する。
前記送信側設備は、前記予測降雨量が前記閾値以上である場合に、前記変調方式を前記通常時よりも多値数の低い方式へ変更する、または、前記通常時よりも誤り訂正能力の高い方式へ変更する。
前記送信側設備は、前記予測降雨量が前記閾値以上である場合に、前記変調方式を前記通常時よりも多値数の低い方式へ変更する、または、前記通常時よりも誤り訂正能力の高い方式へ変更する。
第７の観点は、通信システムの通信方法に関する。
前記通信システムは、送信側設備と受信側設備との間を光ファイバ伝送路および無線伝送路の２経路で接続する。
前記通信方法は、前記送信側設備から前記光ファイバ伝送路および前記無線伝送路の両方に降雨前に同じ送信タイミングで信号を送出する。
前記通信方法は、前記光ファイバ伝送路から前記信号を受信した受信タイミングと前記無線伝送路から前記信号を受信した受信タイミングとの差に基づいて、前記光ファイバ伝送路を介した信号に対する前記無線伝送路を介した信号の遅延量を計測する。
前記通信方法は、前記遅延量に相当する予測降雨量が閾値以上である場合、または前記遅延量の増加率に基づく前記予測降雨量が前記閾値以上である場合に、前記送信側設備から前記無線伝送路に送出する信号の送出電力を前記予測降雨量が前記閾値未満である通常時よりも高める、または変調方式を前記通常時よりも降雨に強い方式に変更する。
前記通信システムは、送信側設備と受信側設備との間を光ファイバ伝送路および無線伝送路の２経路で接続する。
前記通信方法は、前記送信側設備から前記光ファイバ伝送路および前記無線伝送路の両方に降雨前に同じ送信タイミングで信号を送出する。
前記通信方法は、前記光ファイバ伝送路から前記信号を受信した受信タイミングと前記無線伝送路から前記信号を受信した受信タイミングとの差に基づいて、前記光ファイバ伝送路を介した信号に対する前記無線伝送路を介した信号の遅延量を計測する。
前記通信方法は、前記遅延量に相当する予測降雨量が閾値以上である場合、または前記遅延量の増加率に基づく前記予測降雨量が前記閾値以上である場合に、前記送信側設備から前記無線伝送路に送出する信号の送出電力を前記予測降雨量が前記閾値未満である通常時よりも高める、または変調方式を前記通常時よりも降雨に強い方式に変更する。
第８の観点は、受信側設備の制御装置に関する。
受信側設備は、光ファイバ伝送路および無線伝送路の２経路で送信側設備と接続する。
前記送信側設備は、前記光ファイバ伝送路および前記無線伝送路の両方に降雨前に同じ送信タイミングで信号を送出する。
前記制御装置は、区間水蒸気量算出部と降雨量予測部と通信方式判定部とを備える。
前記区間水蒸気量算出部は、前記光ファイバ伝送路から前記信号を受信した受信タイミングと前記無線伝送路から前記信号を受信した受信タイミングとの差に基づいて前記光ファイバ伝送路を介した信号に対する前記無線伝送路を介した信号の遅延量を計測する。さらに、前記区間水蒸気量算出部は、前記遅延量または前記遅延量の増加率に基づいて前記無線伝送路を用いる無線区間の水蒸気量を推定する。
前記降雨量予測部は、前記推定した水蒸気量に基づいて予測降雨量を算出する。
前記通信方式判定部は、前記予測降雨量が閾値以上である場合に、前記無線伝送路に送出する信号の送出電力を前記予測降雨量が前記閾値未満の通常時よりも高める、または変調方式を前記通常時よりも降雨に強い方式に変更する制御信号を前記送信側設備へ通知する。
前記送信側設備は、前記制御信号に応じて、前記無線伝送路に送出する信号の送出電力または変調方式を変更する。
受信側設備は、光ファイバ伝送路および無線伝送路の２経路で送信側設備と接続する。
前記送信側設備は、前記光ファイバ伝送路および前記無線伝送路の両方に降雨前に同じ送信タイミングで信号を送出する。
前記制御装置は、区間水蒸気量算出部と降雨量予測部と通信方式判定部とを備える。
前記区間水蒸気量算出部は、前記光ファイバ伝送路から前記信号を受信した受信タイミングと前記無線伝送路から前記信号を受信した受信タイミングとの差に基づいて前記光ファイバ伝送路を介した信号に対する前記無線伝送路を介した信号の遅延量を計測する。さらに、前記区間水蒸気量算出部は、前記遅延量または前記遅延量の増加率に基づいて前記無線伝送路を用いる無線区間の水蒸気量を推定する。
前記降雨量予測部は、前記推定した水蒸気量に基づいて予測降雨量を算出する。
前記通信方式判定部は、前記予測降雨量が閾値以上である場合に、前記無線伝送路に送出する信号の送出電力を前記予測降雨量が前記閾値未満の通常時よりも高める、または変調方式を前記通常時よりも降雨に強い方式に変更する制御信号を前記送信側設備へ通知する。
前記送信側設備は、前記制御信号に応じて、前記無線伝送路に送出する信号の送出電力または変調方式を変更する。
本開示によれば、光ファイバ伝送路と無線伝送路を利用した降雨予測によって、無線回線の降雨による通信品質の劣化を予防できる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
実施の形態１．
１．通信システム
図１は、実施の形態１に係る通信システムの構成例を説明するための図である。図１に示す通信システムは、例えば固定マイクロ波通信システムであり、光ファイバ伝送路１と無線伝送路２の２経路で送信側設備３と受信側設備４との間を接続している。
１．通信システム
図１は、実施の形態１に係る通信システムの構成例を説明するための図である。図１に示す通信システムは、例えば固定マイクロ波通信システムであり、光ファイバ伝送路１と無線伝送路２の２経路で送信側設備３と受信側設備４との間を接続している。
無線伝送路２を介する無線通信においては降雨による到達電波の減衰は雨滴による電波の吸収という物理的な制約により避けられない。近年では急激な降雨が増えており、降雨を予測して事前に通信品質の低下を抑制する制御が望まれる。降雨予測のためには、降雨前に水蒸気量が増加した際の微小な電波の遅れを精度高く検知することが好ましい。そこで、本実施形態では、降雨影響を受けない光ファイバ伝送路１に対する無線伝送路２の遅延量（遅延時間）を計測することで、降雨影響による微小な電波の遅れを測って水蒸気量を測定し、降雨前に無線ルートの降雨による通信品質の劣化予防制御を実施することとした。
２．光伝送装置のタイミング信号等を用いた無線ルートの通信品質劣化予防制御
図２を参照して、より詳細に本実施形態に係る通信システムについて説明する。図２は、実施の形態１に係る通信システムが有する機能の概要を例示するブロック図である。
図２を参照して、より詳細に本実施形態に係る通信システムについて説明する。図２は、実施の形態１に係る通信システムが有する機能の概要を例示するブロック図である。
送信側設備３は、光ファイバ伝送路１の一端および無線伝送路２の一端に接続し、光伝送装置６と無線機７とを備える。光伝送装置６は、データ通信部６１、光送受信部６２、クロック部６３を備える。無線機７は、データ通信部７１、無線送受信部７２、クロック部７３を備える。
受信側設備４は、光ファイバ伝送路１の他端および無線伝送路２の他端に接続し、制御装置５と光伝送装置８と無線機９とを備える。光伝送装置８は、データ通信部８１、光送受信部８２、クロック部８３を備える。無線機９は、データ通信部９１、無線送受信部９２、クロック部９３を備える。
通信データは、音声データ、画像データ、映像データ、文書データなどを含む。光伝送装置６へ入力された通信データは、データ通信部６１、光送受信部６２、光ファイバ伝送路１、光送受信部８２、データ通信部８１を介して光伝送装置８から出力される。無線機７へ入力された通信データは、データ通信部７１、無線送受信部７２、無線伝送路２、無線送受信部９２、データ通信部９１を介して無線機９から出力される。
クロック部６３およびクロック部８３は、クロック同期によって信号の境目のタイミングを共有する。本実施形態に係る通信システムは、クロック同期のための同期信号（タイミング信号、Ｓｙｎｃ－Ｅパケットなど）を、光伝送装置６から無線機７へ供給する。そして、光伝送装置６は同期信号を光ファイバ伝送路１へ、無線機７は光伝送装置６から供給された同期信号を無線伝送路２へ、同じ送信タイミングで送出する。同期信号は降雨前後に関わらず送出される。このように、送信側設備３は、光ファイバ伝送路１および無線伝送路２の両方に降雨前に同じ送信タイミングで信号を送出することができる。
光伝送装置８のクロック部８３は、光ファイバ伝送路１を介して受信した同期信号を制御装置５へ出力する。無線機９のクロック部９３は、無線伝送路２を介して受信した同期信号を制御装置５へ出力する。制御装置５は、光伝送装置８から取り出された同期信号と無線機９から取り出された同期信号とを比較することで、無線区間の伝送遅延と遅延変動を計測する。そして制御装置５は、降雨前の遅延量と遅延変動から無線区間における水蒸気量を推定し、無線機７の送出電力や変調方式を適切に制御する。
より詳細に説明する。制御装置５は、区間水蒸気量算出部５１、降雨量予測部５２、通信方式判定部５３を備える。
区間水蒸気量算出部５１は、光ファイバ伝送路１から同期信号を受信した受信タイミングと無線伝送路２から同期信号を受信した受信タイミングとの差に基づいて、光ファイバ伝送路１を介した信号に対する無線伝送路２を介した信号の遅延量を計測する。加えて、過去の遅延量と比較して変動量、変動率を計測する。
さらに、区間水蒸気量算出部５１は、遅延量または遅延量の増加率に基づいて無線伝送路２を用いる無線区間の水蒸気量を推定する。例えば、区間水蒸気量算出部５１は、降雨前の遅延量と水蒸気量との対応関係または降雨前の遅延量の増加率と水蒸気量との対応関係を予め記憶している。例えば、非特許文献２における、無線伝送路２における電波の遅延量から水蒸気量を推定する技術を適用することができる。電波の遅れが快晴時と比べて一定以上拡大した場合や、急激に拡大した場合は無線ルート区間の水蒸気量が多くなっていることを意味することから、上述した水蒸気推定手法を用いて天気の急変による豪雨を予測できる。さらに従来の天気予報や専用の気象レーダー、カメラなど用いて予測結果を補強することも可能である。
降雨量予測部５２は、推定した水蒸気量に基づいて予測降雨量を算出する。例えば、降雨量予測部５２は、降雨前の水蒸気量とその後の降雨量の関係を定めた過去データや、気象会社サービスから提供される情報に基づいて、降雨前の水蒸気量に応じた将来の予測降雨量を算出する。
通信方式判定部５３は、予測降雨量が閾値以上である場合に、送信側設備３から無線伝送路２に送出する信号の送出電力を予測降雨量が閾値未満の通常時よりも高める送出電力制御信号を、送信側設備３へ通知する。例えば、閾値および通常時の送出電力は、地域の面的な統計的降雨量から設定される降雨マージンを考慮して設定される。予測降雨量が閾値以上である場合には、天気予報では予測の難しい降雨マージンを超える急激な降雨の増加が懸念される。そのため、制御装置５は、予測降雨量が閾値以上である場合に、無線機７へ送出電力を通常時よりも高める送出電力制御信号を通知する。例えば、予測降雨量が閾値よりも大きいほど大きな送出電力に制御する。
または、通信方式判定部５３は、予測降雨量が閾値以上である場合に、変調方式を通常時よりも降雨に強い方式に変更する変調方式制御信号を、送信側設備３へ通知する。例えば、予測降雨量が閾値以上である場合に、変調方式を通常時よりも多値数の低い変調方式へ変更する。一例として６４ＱＡＭから１６ＱＡＭに変更する。例えば、通常時よりも周波数利用効率が低いが誤り訂正能力の高い変調方式へ変更する変調方式制御信号を、送信側設備３へ通知する。一例として周波数利用効率が高い変調方式（ＴＣ８ＰＳＫ）から、周波数利用効率が低いが誤り訂正能力の高い変調方式（ＱＰＳＫ、ＢＰＳＫ）に変更する。
このように、所要降雨マージンを超える場合に、送出電力の向上、変調方式の最適化を図ることができる。なお、通信方式判定部５３は、予測降雨量が閾値以上から閾値未満に戻った場合に、送出電力または変調方式を通常設定に戻す制御信号を出力する。
送信側設備３は、受信した制御信号（送出電力制御信号または変調方式制御信号）に応じて、無線機７から無線伝送路２に送出する信号の送出電力または変調方式を変更する。
３．効果
以上説明したように、本実施形態に係る通信システムによれば、降雨影響がない光ファイバルートおよび降雨影響がある固定マイクロ無線ルートの両方に降雨前に同じタイミングで信号を送出し、受信側で信号を比較することで有線ルートに対する無線ルートの電波の遅れを正確に観測できる。そのため、降雨影響による遅延量を精度高く観測できる。その結果、通信システムは、遅延量に基づいて無線区間の予測降雨量を精度高く算出でき、送信側設備３を降雨前に制御して無線区間の降雨に対する通信品質の劣化を予防することができる。
以上説明したように、本実施形態に係る通信システムによれば、降雨影響がない光ファイバルートおよび降雨影響がある固定マイクロ無線ルートの両方に降雨前に同じタイミングで信号を送出し、受信側で信号を比較することで有線ルートに対する無線ルートの電波の遅れを正確に観測できる。そのため、降雨影響による遅延量を精度高く観測できる。その結果、通信システムは、遅延量に基づいて無線区間の予測降雨量を精度高く算出でき、送信側設備３を降雨前に制御して無線区間の降雨に対する通信品質の劣化を予防することができる。
また、本実施形態に係る通信システムによれば、地域の面的な統計的降雨量から設定される降雨マージンについて、急激な降雨の増加（ゲリラ豪雨）を考慮して予めマージンを設定する必要がなく、降雨マージンを確保するための不要な電波出力を軽減できる。無線ルート上に想定外の水蒸気量が観測される場合には実測に基づいた送出電力や変調方式の制御を実施することで降雨に対するマージンの適正化が可能である。また、きめ細やかな変調方式の制御により晴天時の通信速度を向上させることができる。また、上述した通信品質劣化予防制御は、一般的な天気予報による予測制御に加えて適用することができる。
実施の形態２．
次に、図３および図４を参照して本発明の実施の形態２について説明する。尚、各図において実施の形態１と共通する要素には、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
次に、図３および図４を参照して本発明の実施の形態２について説明する。尚、各図において実施の形態１と共通する要素には、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
１．通信システム
図３は、実施の形態２に係る通信システムの構成例を説明するための図である。上述した実施の形態１に係る受信側設備４は、光伝送装置６の同期信号（タイミング信号、Ｓｙｎｃ－Ｅパケット）を無線機７へ供給し、光ファイバ伝送路１および無線伝送路２の両方に降雨前に同じ送信タイミングで同期信号を送出する。そして、受信側設備４は、両経路からの信号の受信タイミングを比較して遅延量を計測する。
図３は、実施の形態２に係る通信システムの構成例を説明するための図である。上述した実施の形態１に係る受信側設備４は、光伝送装置６の同期信号（タイミング信号、Ｓｙｎｃ－Ｅパケット）を無線機７へ供給し、光ファイバ伝送路１および無線伝送路２の両方に降雨前に同じ送信タイミングで同期信号を送出する。そして、受信側設備４は、両経路からの信号の受信タイミングを比較して遅延量を計測する。
より正確に到着信号のずれを検出するために、実施の形態２では無線機７のＭ系列信号を利用する。Ｍ系列はもともと無線機同士の同期をとるための信号列であり、マルチパス反射を測定する用途にも用いられることから、より正確に到着信号のずれを検出できる。
そこで、実施の形態２に係る通信システムでは、受信側設備４は、無線機７の無線同期信号（Ｍ系列信号）を光伝送装置６へ供給し、光ファイバ伝送路１および無線伝送路２の両方に降雨前に同じ送信タイミングで無線同期信号を送出する。そして、受信側設備４は、両経路からの信号の受信タイミングを比較して遅延量を計測する。
２．無線機の無線同期信号を用いた無線ルートの通信品質劣化予防制御
図４を参照して、より詳細に本実施形態に係る通信システムについて説明する。図４は、実施の形態２に係る通信システムが有する機能の概要を例示するブロック図である。
図４を参照して、より詳細に本実施形態に係る通信システムについて説明する。図４は、実施の形態２に係る通信システムが有する機能の概要を例示するブロック図である。
無線機７の無線変復調部７４は、通信データ（主信号）を電波の形で送信できるように変換して無線変調信号を出力する。無線変調信号は、通信データ、および無線変調信号中のＭ系列信号など無線機同士が同期するための無線同期信号を含む。また、無線変復調部７４は、無線同期信号を、無線機７から光伝送装置６へ供給する。
無線機７は無線同期信号を含む無線変調信号を無線伝送路２へ、光伝送装置６は無線機７から供給された無線同期信号を主信号（通信データ）に重畳した重畳信号を光ファイバ伝送路１へ、同じ送信タイミングで送出する。無線変調信号および重畳信号は降雨前後に関わらず送出される。このように、送信側設備３は、光ファイバ伝送路１および無線伝送路２の両方に降雨前に同じ送信タイミングで信号を送出することができる。
光伝送装置８のデータ通信部８１は、光ファイバ伝送路１を介して受信した重畳信号から無線同期信号を分離し、制御装置５へ出力する。無線機９のデータ通信部９１は、無線伝送路２を介して受信した無線変調信号中の無線同期信号を制御装置５へ出力する。
制御装置５の区間水蒸気量算出部５１は、光ファイバ伝送路１から無線同期信号を受信した受信タイミングと無線伝送路２から無線同期信号を受信した受信タイミングとの差に基づいて、光ファイバ伝送路１を介した信号に対する無線伝送路２を介した信号の遅延量を計測する。さらに、区間水蒸気量算出部５１は、実施の形態１と同様に、遅延量または遅延量の増加率に基づいて無線伝送路２を用いる無線区間の水蒸気量を推定する。
その後、実施の形態１と同様に、制御装置５は降雨量予測部５２および通信方式判定部５３の処理を実行して制御信号を送信する。送信側設備３は、受信した制御信号（送出電力制御信号または変調方式制御信号）に応じて、無線機７から無線伝送路２に送出する信号の送出電力または変調方式を変更する。
３．効果
以上説明したように、実施の形態１では光伝送装置６がタイミングを主導するのに対して、実施の形態２では無線機７がタイミングを主導する。実施の形態２に係る通信システムによれば、降雨前における無線機７の無線同期信号に基づいて、光ファイバ伝送路１を介した信号に対する無線伝送路２を介した信号の遅延量を精度高く計測できる。その結果、通信システムは、遅延量に基づいて無線区間の予測降雨量を精度高く算出でき、送信側設備３を降雨前に制御して無線区間の降雨に対する通信品質の劣化を予防することができる。
以上説明したように、実施の形態１では光伝送装置６がタイミングを主導するのに対して、実施の形態２では無線機７がタイミングを主導する。実施の形態２に係る通信システムによれば、降雨前における無線機７の無線同期信号に基づいて、光ファイバ伝送路１を介した信号に対する無線伝送路２を介した信号の遅延量を精度高く計測できる。その結果、通信システムは、遅延量に基づいて無線区間の予測降雨量を精度高く算出でき、送信側設備３を降雨前に制御して無線区間の降雨に対する通信品質の劣化を予防することができる。
実施の形態３．
次に、図５を参照して本発明の実施の形態３について説明する。尚、各図において実施の形態１又は２と共通する要素には、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
次に、図５を参照して本発明の実施の形態３について説明する。尚、各図において実施の形態１又は２と共通する要素には、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
１．通信システム
上述した実施の形態２に係る受信側設備４は、無線機７の無線同期信号（Ｍ系列信号）を光伝送装置６へ供給し、光ファイバ伝送路１および無線伝送路２の両方に降雨前に同じ送信タイミングで無線同期信号を含む信号を送出する。そして、受信側設備４は、両経路からの信号の受信タイミングを比較して遅延量を計測する。
上述した実施の形態２に係る受信側設備４は、無線機７の無線同期信号（Ｍ系列信号）を光伝送装置６へ供給し、光ファイバ伝送路１および無線伝送路２の両方に降雨前に同じ送信タイミングで無線同期信号を含む信号を送出する。そして、受信側設備４は、両経路からの信号の受信タイミングを比較して遅延量を計測する。
ところで、無線ルートで重要通信を行う場合は降雨による通信途絶が懸念される。そこで、実施の形態３に係る通信システムでは、光ファイバ伝送路１の送信信号に、無線伝送路２の無線変調信号を重畳させて、有線ルートでも無線変調信号を送信することとした。
２．無線機の無線変調信号を用いた無線ルートの通信品質劣化予防制御
図５を参照して、より詳細に本実施形態に係る通信システムについて説明する。図５は、実施の形態３に係る通信システムが有する機能の概要を例示するブロック図である。
図５を参照して、より詳細に本実施形態に係る通信システムについて説明する。図５は、実施の形態３に係る通信システムが有する機能の概要を例示するブロック図である。
無線機７の無線変復調部７４は、重要通信データ（主信号）を電波の形で送信できるように変換して無線変調信号を出力する。無線変調信号は、重要通信データ、および無線変調信号中のＭ系列信号など無線機が同期するための無線同期信号を含む。また、無線変復調部７４は、無線変調信号を、無線機７から光伝送装置６へ供給する。
無線機７は無線変調信号を無線伝送路２へ、光伝送装置６は無線機７から供給された無線変調信号を主信号（通信データ）に重畳した重畳信号を光ファイバ伝送路１へ、同じ送信タイミングで送出する。無線変調信号および重畳信号は降雨前後に関わらず送出される。このように、送信側設備３は、光ファイバ伝送路１および無線伝送路２の両方に降雨前に同じ送信タイミングで信号を送出することができる。
光伝送装置８のデータ通信部８１は、光ファイバ伝送路１を介して受信した重畳信号から無線変調信号を分離し、制御装置５へ出力する。無線機９のデータ通信部９１は、無線伝送路２を介して受信した無線変調信号を制御装置５へ出力する。
制御装置５の区間水蒸気量算出部５１は、光ファイバ伝送路１から無線変調信号を受信した受信タイミングと無線伝送路２から無線変調信号を受信した受信タイミングとの差に基づいて、光ファイバ伝送路１を介した信号に対する無線伝送路２を介した信号の遅延量を計測する。さらに、区間水蒸気量算出部５１は、実施の形態１又は２と同様に、遅延量または遅延量の増加率に基づいて無線伝送路２を用いる無線区間の水蒸気量を推定する。
その後、実施の形態１又は２と同様に、制御装置５は降雨量予測部５２および通信方式判定部５３の処理を実行して制御信号を送信する。送信側設備３は、受信した制御信号（送出電力制御信号または変調方式制御信号）に応じて、無線機７から無線伝送路２に送出する信号の送出電力または変調方式を変更する。
また、受信側設備４の無線変復調部９４は、無線伝送路２を介した無線通信が途絶した場合に、光ファイバ伝送路１を介して受信した重畳信号から分離した無線変調信号を受信する。無線変復調部９４は、この無線変調信号に含まれる重要通信データで、無線伝送路２を介した無線通信を補う。
３．効果
以上説明したように、本実施形態に係る通信システムによれば、実施の形態２と同様に無線同期信号を含む無線変調信号を用いて送信側設備３を降雨前に制御して無線区間の降雨に対する通信品質の劣化を予防することができる。さらに、本実施形態に係る通信システムによれば、降雨により無線伝送路２を介した無線通信が途絶した場合であっても、受信側の無線機９は光ファイバ伝送路１を介して無線変調信号を受信できるため、この無線変調信号に含まれる重要通信データで、無線伝送路２を介した無線通信を補うことができる。このように本実施形態の通信システムによれば、重要通信のバックアップを実現できる。
以上説明したように、本実施形態に係る通信システムによれば、実施の形態２と同様に無線同期信号を含む無線変調信号を用いて送信側設備３を降雨前に制御して無線区間の降雨に対する通信品質の劣化を予防することができる。さらに、本実施形態に係る通信システムによれば、降雨により無線伝送路２を介した無線通信が途絶した場合であっても、受信側の無線機９は光ファイバ伝送路１を介して無線変調信号を受信できるため、この無線変調信号に含まれる重要通信データで、無線伝送路２を介した無線通信を補うことができる。このように本実施形態の通信システムによれば、重要通信のバックアップを実現できる。
＜ハードウェア構成例＞
図６は、上述した各実施の形態に係る送信側設備３および受信側設備４のハードウェア構成例を示すブロック図である。送信側設備３および受信側設備４はそれぞれ、送受信インターフェース１０１、処理回路１０２を備えている。送受信インターフェース１０１は、外部と信号を送受信するための回路を含む。
図６は、上述した各実施の形態に係る送信側設備３および受信側設備４のハードウェア構成例を示すブロック図である。送信側設備３および受信側設備４はそれぞれ、送受信インターフェース１０１、処理回路１０２を備えている。送受信インターフェース１０１は、外部と信号を送受信するための回路を含む。
処理回路１０２は、送信側設備３および受信側設備４の機能を発揮させるための各種情報処理を行う。例えば、処理回路１０２は、プロセッサ１０３とメモリ１０４を含んでいる。プロセッサ１０３は、プログラムを実行して各種情報処理を行う。メモリ１０４には、プロセッサ１０３が実行するプログラム、および、プログラムの実行に必要な各種情報が格納される。メモリ１０４として、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、等が例示される。
処理回路１０２は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。
制御装置５はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。上述した実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの発明が限定されるものではない。また、上述した実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
１ 光ファイバ伝送路
２ 無線伝送路
３ 送信側設備
４ 受信側設備
５ 制御装置
６，８ 光伝送装置
７，９ 無線機
５１ 区間水蒸気量算出部
５２ 降雨量予測部
５３ 通信方式判定部
６１，７１，８１，９１ データ通信部
６２，８２ 光送受信部
６３，７３，８３，９３ クロック部
７２，９２ 無線送受信部
７４，９４ 無線変復調部
１０１ 送受信インターフェース
１０２ 処理回路
１０３ プロセッサ
１０４ メモリ
２ 無線伝送路
３ 送信側設備
４ 受信側設備
５ 制御装置
６，８ 光伝送装置
７，９ 無線機
５１ 区間水蒸気量算出部
５２ 降雨量予測部
５３ 通信方式判定部
６１，７１，８１，９１ データ通信部
６２，８２ 光送受信部
６３，７３，８３，９３ クロック部
７２，９２ 無線送受信部
７４，９４ 無線変復調部
１０１ 送受信インターフェース
１０２ 処理回路
１０３ プロセッサ
１０４ メモリ
Claims (8)
- 光ファイバ伝送路と無線伝送路とを有する通信システムであって、
前記光ファイバ伝送路の一端および前記無線伝送路の一端に接続し、前記光ファイバ伝送路および前記無線伝送路の両方に降雨前に同じ送信タイミングで信号を送出する送信側設備と、
前記光ファイバ伝送路の他端および前記無線伝送路の他端に接続し、前記光ファイバ伝送路から前記信号を受信した受信タイミングと前記無線伝送路から前記信号を受信した受信タイミングとの差に基づいて、前記光ファイバ伝送路を介した信号に対する前記無線伝送路を介した信号の遅延量を計測する受信側設備と、を備え、
前記送信側設備は、前記遅延量に相当する予測降雨量が閾値以上である場合、または前記遅延量の増加率に基づく前記予測降雨量が前記閾値以上である場合に、前記無線伝送路に送出する信号の送出電力を前記予測降雨量が前記閾値未満である通常時よりも高める、または変調方式を前記通常時よりも降雨に強い方式に変更すること、
を特徴とする通信システム。 - 前記送信側設備は、光伝送装置と無線機とを含み、
前記光伝送装置は前記信号としてタイミング信号を前記光ファイバ伝送路へ、前記無線機は前記光伝送装置から供給された前記タイミング信号を前記無線伝送路へ、降雨前に同じ送信タイミングで送出すること、
を特徴とする請求項１に記載の通信システム。 - 前記送信側設備は、無線機と光伝送装置とを含み、
前記信号は無線同期信号を含み、
前記無線機は前記無線同期信号を前記無線伝送路へ、前記光伝送装置は前記無線機から供給された前記無線同期信号を主信号に重畳した重畳信号を光ファイバ伝送路へ、降雨前に同じ送信タイミングで送出すること、
を特徴とする請求項１に記載の通信システム。 - 前記送信側設備は、無線機と光伝送装置とを含み、
前記信号は無線同期信号および重要通信データを含む無線変調信号を含み、
前記無線機は前記無線変調信号を前記無線伝送路へ、前記光伝送装置は前記無線機から供給された前記無線変調信号を主信号に重畳した重畳信号を光ファイバ伝送路へ、降雨前に同じ送信タイミングで送出し、
前記受信側設備は、前記無線伝送路を介した無線通信が途絶した場合に、前記光ファイバ伝送路を介して受信した前記重畳信号から分離した前記無線変調信号に含まれる前記重要通信データで、前記無線伝送路を介した無線通信を補うこと、
を特徴とする請求項１に記載の通信システム。 - 前記受信側設備は、
前記遅延量または前記遅延量の増加率に基づいて前記無線伝送路を用いる無線区間の水蒸気量を推定し、
前記推定した水蒸気量に基づいて前記予測降雨量を算出し、
前記予測降雨量が前記閾値以上である場合に、前記無線伝送路に送出する信号の送出電力を前記通常時よりも高める、または変調方式を前記通常時よりも降雨に強い方式に変更する制御信号を前記送信側設備へ通知し、
前記送信側設備は、
前記制御信号に応じて、前記無線伝送路に送出する信号の送出電力または変調方式を変更すること、
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信システム。 - 前記送信側設備は、前記予測降雨量が前記閾値以上である場合に、前記変調方式を前記通常時よりも多値数の低い方式へ変更する、または、前記通常時よりも誤り訂正能力の高い方式へ変更すること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の通信システム。 - 送信側設備と受信側設備との間を光ファイバ伝送路および無線伝送路の２経路で接続する通信システムの通信方法であって、
前記送信側設備から前記光ファイバ伝送路および前記無線伝送路の両方に降雨前に同じ送信タイミングで信号を送出することと、
前記光ファイバ伝送路から前記信号を受信した受信タイミングと前記無線伝送路から前記信号を受信した受信タイミングとの差に基づいて、前記光ファイバ伝送路を介した信号に対する前記無線伝送路を介した信号の遅延量を計測することと、
前記遅延量に相当する予測降雨量が閾値以上である場合、または前記遅延量の増加率に基づく前記予測降雨量が前記閾値以上である場合に、前記送信側設備から前記無線伝送路に送出する信号の送出電力を前記予測降雨量が前記閾値未満である通常時よりも高める、または変調方式を前記通常時よりも降雨に強い方式に変更することと、
を備えることを特徴とする通信方法。 - 光ファイバ伝送路および無線伝送路の２経路で送信側設備と接続する受信側設備の制御装置であって、
前記送信側設備は、前記光ファイバ伝送路および前記無線伝送路の両方に降雨前に同じ送信タイミングで信号を送出し、
前記制御装置は、
前記光ファイバ伝送路から前記信号を受信した受信タイミングと前記無線伝送路から前記信号を受信した受信タイミングとの差に基づいて前記光ファイバ伝送路を介した信号に対する前記無線伝送路を介した信号の遅延量を計測し、前記遅延量または前記遅延量の増加率に基づいて前記無線伝送路を用いる無線区間の水蒸気量を推定する区間水蒸気量算出部と、
前記推定した水蒸気量に基づいて予測降雨量を算出する降雨量予測部と、
前記予測降雨量が閾値以上である場合に、前記無線伝送路に送出する信号の送出電力を前記予測降雨量が前記閾値未満の通常時よりも高める、または変調方式を前記通常時よりも降雨に強い方式に変更する制御信号を前記送信側設備へ通知する通信方式判定部と、を備え、
前記送信側設備は、前記制御信号に応じて、前記無線伝送路に送出する信号の送出電力または変調方式を変更すること、
を特徴とする制御装置。
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