特開 2022-180772 監視装置、通信システム、及び監視方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022180772

(43)【公開日】2022-12-07

(54)【発明の名称】監視装置、通信システム、及び監視方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 24/04 20090101AFI20221130BHJP

   H04W 88/18 20090101ALI20221130BHJP

   H04B 17/15 20150101ALI20221130BHJP

   H04B 17/29 20150101ALI20221130BHJP

【ＦＩ】

H04W24/04

H04W88/18

H04B17/15

H04B17/29

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021087448

(22)【出願日】2021-05-25

(71)【出願人】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094525

【弁理士】

【氏名又は名称】土井 健二

(74)【代理人】

【識別番号】100094514

【弁理士】

【氏名又は名称】林 恒徳

(72)【発明者】

【氏名】鏑木 健壱

(72)【発明者】

【氏名】阿部 聡

【テーマコード（参考）】

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K067DD57

5K067EE10

5K067EE16

(57)【要約】

【課題】基地局装置の送信出力に制限がある通信システムにおいて、設備設置費用を抑制する。
【解決手段】複数の基地局装置と、前記基地局装置と無線通信を行う通信装置と、前記基地局装置を監視する監視装置を有する通信システムにおける監視装置であって、前記複数の基地局装置の故障を監視する監視部と、第１基地局装置の故障を検出したとき、前記第１基地局装置を代替する代替基地局装置を選択する選択部と、前記第１基地局装置が無線通信を行う第１通信装置を含む第１通信エリア用の電波送出方向と変調方式を前記代替基地局装置に通知し、前記第１通信エリアと第２通信エリアとを切り替え契機において切り替えるエリア切替処理を実行させる制御部と、を有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の基地局装置と、前記基地局装置と無線通信を行う通信装置と、前記基地局装置を監視する監視装置を有する通信システムにおける監視装置であって、
前記複数の基地局装置の故障を監視する監視部と、
第１基地局装置の故障を検出したとき、前記第１基地局装置を代替する代替基地局装置を選択する選択部と、
前記第１基地局装置が無線通信を行う第１通信装置を含む第１通信エリア用の電波送出方向と変調方式を前記代替基地局装置に通知し、前記第１通信エリアと第２通信エリアとを切り替え契機において切り替えるエリア切替処理を実行させる制御部と、
を有する監視装置。

【請求項2】

前記第２通信エリアは、前記第１基地局装置が故障していないときの前記代替基地局装置の通信エリアである
請求項１記載の監視装置。

【請求項3】

前記切り替え契機は、前記第１通信装置が前記第１基地局装置に情報を送信するタイミングに応じて設定される
請求項１記載の監視装置。

【請求項4】

前記エリア切替処理は、無線信号のフレームの切り替えに応じたタイミングで切り替えが実行される
請求項１記載の監視装置。

【請求項5】

前記代替基地局装置は、前記第１基地局装置と所定距離内に位置する前記基地局装置である
請求項１記載の監視装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記第１通信エリアで使用する変調方式として、前記代替基地局装置が前記第２通信エリアで使用する送信出力で、前記第１通信装置と無線接続が可能な変調方式を選択する
請求項１記載の監視装置。

【請求項7】

前記監視部は、前記第１基地局装置の復旧を監視し、
前記制御部は、前記第１基地局装置が復旧したとき、前記代替基地局装置に前記エリア切替処理を停止させ、前記第２通信エリアに切り替えさせる
請求項２記載の監視装置。

【請求項8】

複数の基地局装置と、前記基地局装置と無線通信を行う通信装置と、前記基地局装置を監視する監視装置を有する通信システムであって、
前記監視装置は、
前記複数の基地局装置の故障を監視し、
第１基地局装置の故障を検出したとき、前記第１基地局装置を代替する代替基地局装置を選択し、
前記第１基地局装置が無線通信を行う第１通信装置を含む第１通信エリア用の電波送出方向と変調方式を前記代替基地局装置に通知し、
前記代替基地局装置は、
前記第１通信エリアと第２通信エリアとを切り替え契機において切り替えるエリア切替処理を実行する
通信システム。

【請求項9】

複数の基地局装置と、前記基地局装置と無線通信を行う通信装置と、前記基地局装置を監視する監視装置を有する通信システムの前記監視装置における監視方法であって、
前記複数の基地局装置の故障を監視し、
第１基地局装置の故障を検出したとき、前記第１基地局装置を代替する代替基地局装置を選択し、
前記第１基地局装置が無線通信を行う第１通信装置を含む第１通信エリア用の電波送出方向と変調方式を前記代替基地局装置に通知し、前記第１通信エリアと第２通信エリアとを切り替え契機において切り替えるエリア切替処理を実行させる
監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、監視装置、通信システム、及び監視方法に関する。

【背景技術】

【0002】

企業や自治体などにおいて、例えば、ローカル５Ｇを利用した、所定の敷地内で行うプライベート無線の通信システムがある。例えば、工場などのテナント内に設置された通信システムでは、ＩｏＴ（Internet of Things）を用いて作業機器から情報を取得することで、製造作業を管理する。

【0003】

プライベート無線では、例えば、複数の基地局装置が敷地内に設置され、ＩｏＴを搭載した作業機器と無線通信を行う。複数の基地局装置は、可能な限り通信エリアが重複しないように設置される。

【0004】

プライベート無線に関する技術としては、例えば、以下の先行技術文献に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開2009-177700号公報

【特許文献2】特開2001-83231号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、プライベート無線では、基地局装置に故障が発生すると、当該基地局装置が通信を行っていた作業機器と通信を行うことができず、情報を取得することができない。

【0007】

そのため、例えば、予備の基地局装置を設置し、故障した基地局装置を予備の基地局装置に代替し、通信を行う通信システムがある。この通信システムでは、予備の基地局装置を設置するため、コストが増大となる。

【0008】

また、例えば、高出力の基地局装置を設置し、故障した基地局装置の通信エリアまでカバーする通信システムがある。しかし、基地局装置の出力パワーには上限制限がある場合や、他の基地局装置の通信エリアとの干渉調整などの要因で、基地局装置の出力を無条件に高くすることができない通信システムがある。このような通信システムでは、故障時に他の基地局装置で出力を高くすることで通信範囲を拡大することができない場合がある。

【0009】

そこで、一開示は、基地局装置の送信出力に制限がある通信システムにおいて、設備設置費用を抑制しつつ故障が発生した基地局装置の通信エリアをカバーする監視装置、通信システム、及び監視方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

複数の基地局装置と、前記基地局装置と無線通信を行う通信装置と、前記基地局装置を監視する監視装置を有する通信システムにおける監視装置であって、前記複数の基地局装置の故障を監視する監視部と、第１基地局装置の故障を検出したとき、前記第１基地局装置を代替する代替基地局装置を選択する選択部と、前記第１基地局装置が無線通信を行う第１通信装置を含む第１通信エリア用の電波送出方向と変調方式を前記代替基地局装置に通知し、前記第１通信エリアと第２通信エリアとを切り替え契機において切り替えるエリア切替処理を実行させる制御部と、を有する。

【発明の効果】

【0011】

一開示は、基地局装置の送信出力に制限がある通信システムにおいて、設備設置費用を抑制しつつ故障が発生した基地局装置の通信エリアをカバーすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、通信システム１０の構成例を示す図である。

【図2】図２は、監視装置３００の構成例を表す図である。

【図3】図３は、基地局装置２００の構成例を表す図である。

【図4】図４は、障害監視処理のシーケンスの例を示す図である。

【図5】図５は、障害監視処理Ｓ１０の処理フローチャートの例を示す図である。

【図6】図６は、通信リカバリ処理Ｓ２０の処理フローチャートの例を示す図である。

【図7】図７は、障害監視処理の通常エリアへの切り替えのシーケンスの例を示す図である。

【図8】図８は、障害復旧監視処理の処理フローチャートの例を示す図である。

【図9】図９は、第２の実施の形態における、障害監視処理のシーケンスの例を示す図である。

【図10】図１０は、第２の実施の形態における、通信リカバリ処理Ｓ４０の処理フローチャートの例を示す図である。

【図11】図１１は、エリア切替開始指示受信処理Ｓ５０の処理フローチャートの例を示す図である。

【図12】図１２は、第２の実施の形態における、障害監視処理の通常エリアへの切り替えのシーケンスの例を示す図である。

【図13】図１３は、第２の実施の形態における、障害復旧監視処理の処理フローチャートの例を示す図である。

【図14】図１４は、エリア切替停止指示受信処理Ｓ７０の処理フローチャートの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１は、通信システム１０の構成例を示す図である。通信システム１０は、監視装置３００、コアネットワーク装置４００、通信装置１００－１，２、及び基地局装置２００－１，２を有する。

【0014】

基地局装置２００－１，２（以降、基地局装置２００と呼ぶ場合がある）は、それぞれ通信エリアＡ２００－１、Ａ２００－２を有する。基地局装置２００は、通信エリア内の通信装置と無線接続し、通信を行う。また、基地局装置２００は、指向性アンテナを有し、多値変調方式の変更や指向性アンテナを用いて、電波の送信方向を制御することができる。

【0015】

通信装置１００－１，２（以降、通信装置１００と呼ぶ場合がある）は、基地局装置２００と無線接続し、通信を行う。通信装置１００は、例えば、ＩｏＴに対応した通信デバイスである。通信装置１００は、例えば、基地局装置２００を介して、情報を監視装置３００や情報を収集する装置（図示しない）に送信する。

【0016】

監視装置３００は、基地局装置２００の故障の有無を監視する装置であり、例えば、サーバマシンやコンピュータである。監視装置３００は、基地局装置２００の故障を監視し、故障が発生した場合、代替の基地局装置２００を選択し、代替基地局装置に故障した基地局装置の代替処理を実行させる。

【0017】

コアネットワーク装置４００は、監視装置３００、基地局装置２００を相互に接続する装置であり、例えば、ＥＰＣ（Evolved Packet Core）制御信号のゲートウェイであるＭＭＥ（Mobility Management Entity）、ユーザーのデータのゲートウェイであるＳＧＷ（Serving Gateway）、ネットワークに接続するためのゲートウェイであるＰＧＷ（Packet data network Gateway）などの機能を備える。

【0018】

なお、図１において、基地局装置２００は２台であるが、３台以上であってもよい。また、図１において、通信装置１００は２台であるが、１台又は３台以上であってもよい。

【0019】

＜監視装置３００の構成例＞
図２は、監視装置３００の構成例を表す図である。監視装置３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１０、ストレージ３２０、メモリ３３０、及び通信回路３４０を有する。

【0020】

ストレージ３２０は、プログラムやデータを記憶する、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、又はＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置である。ストレージ３２０は、基地局装置制御プログラム３２１、基地局装置故障検知プログラム３２２、障害監視プログラム３２３、障害復旧監視プログラム３２４、基地局装置情報３２５、及び通信装置情報３２６を記憶する。

【0021】

基地局装置情報３２５は、通信システム１０内に設置されている基地局装置２００に関する情報を含む。基地局装置情報３２５は、例えば、基地局装置２００の設置位置、送信出力、受信感度、通信を行う通信装置１００の識別子などの情報を含む。

【0022】

通信装置情報３２６は、通信システム１０内に設置されている通信装置１００に関する情報を含む。通信装置情報３２６は、例えば、通信装置１００の設置位置、送信出力、受信感度、通信を行う基地局装置２００の識別子などの情報を含む。

【0023】

メモリ３３０は、ストレージ３２０に記憶されているプログラムをロードする領域である。また、メモリ３３０は、プログラムがデータを記憶する領域としても使用されてもよい。

【0024】

通信回路３４０は、コアネットワーク装置４００を介して、基地局装置２００や通信装置１００と通信を行う装置である。通信回路３４０は、例えば、ＮＩ（Network Interface）などの有線の通信回路であってもよいし、無線接続に対応する通信回路であってもよい。

【0025】

ＣＰＵ３１０は、ストレージ３２０に記憶されているプログラムを、メモリ３３０にロードし、ロードしたプログラムを実行し、各部を構築し、各処理を実現するプロセッサである。

【0026】

ＣＰＵ３１０は、基地局装置制御プログラム３２１を実行することで、制御部を構築し、基地局装置制御処理を行う。基地局装置制御処理は、基地局装置２００の通信エリアを制御する処理である。監視装置３００は、基地局装置制御処理において、所定のメッセージを基地局装置２００に送信し、電波の送出方向（通信方向）や使用する変調方式などを指示する。

【0027】

変調方式は、無線を送受信する無線信号に対して、振幅、周波数、位相などを変調させる無線信号を伝送する方式である。変調方式は、例えば、多値変調方式を含む。多値変調方式は、伝送容量に応じた複数種類の方式(例えば、QPSK,16QAM,64QAM,256QAMなど)がある。多値変調方式を変更することで、搬送波電力対雑音レベル比(C/N比)が変化する。搬送波電力対雑音レベル比に応じて、電波距離も変化する。例えば、多値変調方式を256QAM方式からQPSK方式に変更することで、電波距離を伸長することができる。変調方式は、例えば、データ送信量が少ない方式ほど、電波距離が長くなる。監視装置３００は、この変調方式における特性を利用し、基地局装置２００に変調方式の変更を指示することで電波距離を調整し、故障した基地局装置２００の通信エリアをリカバリする。

【0028】

ＣＰＵ３１０は、基地局装置故障検知プログラム３２２を実行することで、監視部を構築し、基地局装置故障検知処理を行う。基地局装置故障検知処理は、基地局装置２００の故障を検知する処理である。監視装置３００は、例えば、基地局装置２００から故障したことを示す通知を受信し、故障を検知する。また、監視装置３００は、基地局装置２００と行うポーリングが中断したことを検出し、故障を検知する。

【0029】

ＣＰＵ３１０は、障害監視プログラム３２３を実行することで、監視部、選択部、及び制御部を構築し、障害監視処理を行う。障害監視処理は、基地局装置２００の故障を監視し、故障が発生した基地局装置２００を代替する代替基地局装置を選択し、代替基地局装置に故障した基地局装置２００の通信エリアをリカバリさせる処理である。

【0030】

ＣＰＵ３１０は、障害監視プログラム３２３が有する通信リカバリモジュール３２３１を実行することで、選択部及び制御部を構築し、通信リカバリ処理を行う。通信リカバリ処理は、代替基地局装置に、故障した基地局装置２００の通信エリアをリカバリさせる処理である。

【0031】

ＣＰＵ３１０は、障害復旧監視プログラム３２４を実行することで、監視部を構築し、障害復旧監視処理を行う。障害復旧監視処理は、基地局装置２００の障害復旧時に、代替基地局装置に対して実行中の通信リカバリ処理を停止させる処理である。

【0032】

＜基地局装置２００の構成例＞
図３は、基地局装置２００の構成例を表す図である。基地局装置２００は、ＣＰＵ２１０、ストレージ２２０、メモリ２３０、通信回路２４０、及び無線通信回路２５０を有する。

【0033】

ストレージ２２０は、プログラムやデータを記憶する、フラッシュメモリ、ＨＤＤ、又はＳＳＤなどの補助記憶装置である。ストレージ２２０は、無線通信プログラム２２１、被制御プログラム２２２、エリア切替開始指示受信プログラム２２３、及びエリア切替停止指示受信プログラム２２４を記憶する。

【0034】

メモリ２３０は、ストレージ２２０に記憶されているプログラムをロードする領域である。また、メモリ２３０は、プログラムがデータを記憶する領域としても使用されてもよい。

【0035】

通信回路２４０は、コアネットワーク装置４００を介し、監視装置３００と通信を行う装置である。通信回路２４０は、例えば、ＮＩなどの有線の通信回路であってもよいし、無線接続に対応する通信回路であってもよい。

【0036】

無線通信回路２５０は、通信装置１００と無線接続し、無線通信を行う装置である。無線通信回路２５０は、指向性アンテナ２５１を有する。無線通信回路２５０は、指向性アンテナ２５１を用いて、電波を送出（受信）する方向を制御することができる。

【0037】

指向性アンテナ２５１は、指定された方向に対して電波を送信することができる。また、指向性アンテナは、指定された方向から送信された電波を受信することができる。基地局装置２００は、指向性アンテナの方向を制御することで、所定の方向に通信エリアを構成する。

【0038】

ＣＰＵ２１０は、ストレージ２２０に記憶されているプログラムを、メモリ２３０にロードし、ロードしたプログラムを実行し、各部を構築し、各処理を実現するプロセッサである。

【0039】

ＣＰＵ２１０は、無線通信プログラム２２１を実行することで、無線通信処理を行う。無線通信処理は、通信装置１００と無線通信を行う処理である。基地局装置２００は、自装置の通信エリア内に位置する通信装置１００と無線接続し、無線通信を行う。

【0040】

ＣＰＵ２１０は、被制御プログラム２２２を実行することで、被制御処理を行う。被制御処理は、監視装置３００の指示に従い、通信エリアを切り替える処理である。基地局装置２００は、被制御処理において、監視装置３００から指示を受信し、電波送出方向及び変調方式を変更する。

【0041】

ＣＰＵ２１０は、エリア切替開始指示受信プログラム２２３を実行することで、受信部及び切替部を構築し、エリア切替開始指示受信処理を行う。エリア切替開始指示受信処理は、監視装置３００からエリア切替開始指示を受信したときの処理である。基地局装置２００は、エリア切替開始指示に従い、通信エリアの切り替えを行う。

【0042】

ＣＰＵ２１０は、エリア切替停止指示受信プログラム２２４を実行することで、受信部及び切替部を構築し、エリア切替停止指示受信処理を行う。エリア切替停止指示受信処理は、監視装置３００からエリア切替停止指示を受信したときの処理である。基地局装置２００は、エリア切替停止指示に従い、エリアの切り替えを停止し、通常の通信エリアへの電波の送信を再開する。

【0043】

［第１の実施の形態］
第１の実施の形態について説明する。第１の実施の形態において、監視装置３００は、通常エリア（第２通信エリア）と代替エリア（第１通信エリア）の切り替えタイミングを測定（検出）し、代替基地局装置に通信エリアの切り替えを指示する。

【0044】

＜障害監視処理＞
図４は、障害監視処理のシーケンスの例を示す図である。障害監視処理Ｓ１０は、監視装置３００が基地局装置２００の通信状態、故障状態を監視し、障害による通信が実行できない通信エリアに対して、通信を一時的にカバーする（リカバリする）処理である。

【0045】

基地局装置２００－２は、通信装置１００－２と通信が行えないレベルの、何らかの障害が発生する（Ｓ１００）。基地局装置２００－２は、障害が発生していることを、コアネットワーク装置４００を介して（Ｓ１０１）、監視装置３００に通知する（Ｓ１０２）。

【0046】

監視装置３００は、障害監視処理Ｓ１０を実行する。図５は、障害監視処理Ｓ１０の処理フローチャートの例を示す図である。監視装置３００は、基地局装置２００に故障が発生しているか否かを監視する（Ｓ１０－１）。監視装置３００は、基地局装置２００に故障が発生したことを検出するのを待ち受ける（Ｓ１０－１のＮｏ）。

【0047】

監視装置３００は、基地局装置２００に故障が発生したことを検出すると（Ｓ１０－１のＹｅｓ）、故障した基地局装置２００の代替基地局装置を選択し（Ｓ１０－２）、通信リカバリ処理Ｓ２０を実行し、再度監視処理Ｓ１０－１を実行する。監視装置３００は、例えば、基地局装置情報や通信装置情報に基づき、代替基地局装置を選択する。

【0048】

監視装置３００は、例えば、故障した基地局装置２００から所定距離内に位置する基地局装置２００を、代替基地局装置として選択する。また、監視装置３００は、例えば、故障した基地局装置２００と通信を行う通信装置１００から所定距離内に位置する基地局装置を、代替基地局装置として選択する。代替基地局装置は、故障した基地局装置２００と通信を行う通信装置１００に無線通信が可能である範囲に位置する基地局装置である。

【0049】

図６は、通信リカバリ処理Ｓ２０の処理フローチャートの例を示す図である。監視装置３００は、代替基地局装置が故障している基地局装置２００と通信を行う通信装置１００をカバーする代替エリア用の電波送出方向を決定する（Ｓ２０－１）。電波送出方向は、指向性アンテナ２５１により電波を送信する方向である。電波送出方向は、例えば、電波を受信する方向、あるいは通信を行う方向を含んでもよい。

【0050】

また、監視装置３００は、代替エリア用の変調方式を決定する（Ｓ２０－２）。代替エリアは、例えば、故障が発生している基地局装置２００と通信を行っている通信装置１００をカバーする通信エリアである。監視装置３００は、変調方式を切り替えることで、例えば、送信出力が制限されている（基地局装置２００の性能による、又は無線使用許可時の制限事項など）場合でも、通信エリア（電波距離）を伸長することができる。

【0051】

また、監視装置３００は、変調方式の決定において、ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）を選択してもよい。

【0052】

監視装置３００は、代替基地局装置が通常時（基地局装置に故障が発生していない状態）における通信エリアである通常エリアと代替エリアの切り替えタイミングを待ち受ける（Ｓ２０－３のＮｏ）。切り替えタイミングは、例えば、通信装置１００が情報を送信するタイミングに応じたタイミングである。また、切り替えタイミングは、例えば、フレームの切り替えに応じたタイミングである。

【0053】

監視装置３００は、切り替えタイミングになると（Ｓ２０－３のＹｅｓ）、通常エリア用の電波を送出中か否かを確認する（Ｓ２０－４）。監視装置３００は、通常エリア用の電波を送出している場合（Ｓ２０－４のＹｅｓ）、代替エリア用の電波を送出するよう代替基地局装置に指示し（Ｓ２０－６）、再度切り替えタイミングを待ち受ける（Ｓ２０－３）。

【0054】

一方、監視装置３００は、代替エリア用の電波を送出している場合（Ｓ２０－４のＮｏ）、通常エリア用の電波を送出するよう代替基地局装置に指示し（Ｓ２０－５）、再度切り替えタイミングを待ち受ける（Ｓ２０－３）。

【0055】

図４のシーケンスに戻り、監視装置３００は、障害監視処理Ｓ１０において、基地局装置２００－２に故障が発生していることを検出する（Ｓ１０２、図５のＳ１０－１のＹｅｓ）。監視装置３００は、故障した基地局装置２００－２の代替基地局装置として、隣接する基地局装置２００－１を選択する（図５のＳ１０－２）。そして、監視装置３００は、代替エリア用の電波送出方向及び変調方式を決定し（図５のＳ１０－３、４）、通信リカバリ処理Ｓ２０を実行する。

【0056】

監視装置３００は、例えば、通信装置１００－２の方向を、電波送出方向と決定する。また、監視装置３００は、電波の送信出力を変更する（増大させる）ことなく、通信装置１００－２と無線通信可能な変調方式を決定する。監視装置３００は、例えば、基地局装置２００－１が通常エリアで使用している変調方式では、通信装置１００－２と無線通信することができない場合、より電波距離が長い（データ送信量が少ない、データ伝送率が低い）変調方式を代替エリア用の変調方式として決定する。

【0057】

監視装置３００は、故障している基地局装置２００－２の通信エリア内の通信装置１００－２をカバーする代替エリアＲＡ２００－１の、電波送出方向を決定し（図６のＳ２０－１）、さらに変調方式を決定する（図６のＳ２０－２）。

【0058】

監視装置３００は、切り替えタイミングになると（図６のＳ２０－３のＹｅｓ）、通常エリア用の電波を送信している（図６のＳ２０－４のＹｅｓ）基地局装置２００－１に、代替エリア用の電波を送出するように、コアネットワーク装置４００を介して指示する（Ｓ１０３、Ｓ１０４、図６のＳ２０－６）。

【0059】

基地局装置２００－１は、監視装置３００からの指示を受信すると（Ｓ１０４）、指示された電波送出方向（Ａ２００－１－ａの方向）に電波の送出方向を変更する（Ｓ１０５）。さらに、基地局装置２００－１は、指示された変調方式に変更することで、電波の到達範囲を拡張し（Ｓ１０６）、代替エリアＲＡ２００－１の通信エリアをカバーする。これにより、通信装置１００－２は、代替基地局装置である基地局装置２００－１と通信を行うことができる。

【0060】

図７は、障害監視処理の通常エリアへの切り替えのシーケンスの例を示す図である。監視装置３００は、代替エリアＲＡ２００－１に電波を送信している状態において、切り替えタイミングになると（図６のＳ２０－３のＹｅｓ）、代替エリア用の電波を送信している（図６のＳ２０－４のＮｏ）基地局装置２００－１に、通常エリアＡ２００－１の電波を送出するように、コアネットワーク装置４００を介して指示する（Ｓ１０７、Ｓ１０８、図６のＳ２０－５）。

【0061】

基地局装置２００－１は、監視装置３００からの指示を受信すると（Ｓ１０８）、指示された電波送出方向（Ａ２００－１の方向）に電波の送出方向を変更し、さらに指示された変調方式に変更する（Ｓ１０９）。これにより、通信装置１００－１は、従来通信している基地局装置２００－１と通信を行うことができる。

【0062】

以降、監視装置３００は、切り替えタイミングを検出するごとに（図６のＳ２０－３のＹｅｓ）、代替エリアと通常エリアの切り替えを行うよう、代替基地局装置である基地局装置２００－１に指示を行う（図６のＳ２０－５，６）。すなわち、代替基地局装置は、故障が発生した基地局装置２００の通信エリア、及び通常の状態における通信エリアの両方をカバーすることができる。

【0063】

第１の実施の形態において、監視装置３００は、切り替えタイミングにおいて代替基地局装置の送信する電波を変更し、代替エリアと通常エリアを切り替えることで、故障が発生している基地局装置と通信を行う通信装置１００の通信を維持することができる。

【0064】

＜障害復旧監視処理＞
図８は、障害復旧監視処理の処理フローチャートの例を示す図である。障害復旧監視処理Ｓ３０は、監視装置３００が通信に障害が発生している基地局装置２００の復旧を監視し、通信リカバリ処理Ｓ２０を停止する処理である。

【0065】

監視装置３００は、故障している基地局装置２００が復旧したか否かを監視する（Ｓ３０－１のＮｏ）。監視装置３００は、故障している基地局装置２００が復旧したことを検出すると（Ｓ３０－１のＹｅｓ）、代替基地局装置に、通常エリア用の電波を送出するように指示し（Ｓ３０－２）、通信リカバリ処理Ｓ２０を停止し（Ｓ３０－３）、処理を終了する。

【0066】

代替基地局装置は、通常エリア用の電波を送出する指示を受信したとき、代替エリア用の電波を送信中である場合、通常エリア用の電波に切り替える。一方、代替基地局装置は、通常エリア用の電波を送出する指示を受信したとき、通常エリア用の電波を送信中である場合、そのまま通常エリア用の電波の送出を維持する。これにより、監視装置３００は、通信システム１０を、基地局装置２００に故障が発生する前の通信エリアに戻すことができる。

【0067】

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態において、基地局装置２００は、自装置において切り替えタイミングを検出し、通常エリアと代替エリアの切り替えを行う。これにより、基地局装置２００と監視装置３００との間の通信量を抑制することができる。

【0068】

＜障害監視処理＞
図９は、第２の実施の形態における、障害監視処理のシーケンスの例を示す図である。基地局装置２００－２は、何らかの障害が発生し、無線通信ができなくなる（Ｓ２００）。基地局装置２００－２は、障害が発生していることを、コアネットワーク装置４００を介して（Ｓ２０１）、監視装置３００に通知する（Ｓ２０２）。

【0069】

監視装置３００は、障害監視処理Ｓ１０を実行する。監視装置３００は、障害監視処理Ｓ１０において、基地局装置２００－２に故障が発生していることを検出する（Ｓ２０２、図５のＳ１０－１のＹｅｓ）。監視装置３００は、故障した基地局装置２００－２の代替基地局装置として、隣接する基地局装置２００－１を選択する（図５のＳ１０－２）。そして、監視装置３００は、通信リカバリ処理Ｓ４０を実行する。

【0070】

図１０は、第２の実施の形態における、通信リカバリ処理Ｓ４０の処理フローチャートの例を示す図である。監視装置３００は、代替基地局装置が故障している基地局装置２００と通信を行う通信装置１００をカバーする通信エリア（代替エリア）用の電波送出方向を決定する（Ｓ４０－１）。また、監視装置３００は、代替エリア用の変調方式を決定する（Ｓ４０－２）。

【0071】

監視装置３００は、代替エリア用の電波送出方向及び変調方式と、切り替えタイミングに関する情報を含む、エリア切替開始指示を代替基地局装置に送信し（Ｓ４０－３）、処理を終了する。

【0072】

図９のシーケンスに戻り、監視装置３００は、故障している基地局装置２００－２の通信エリア内の通信装置１００－２をカバーする代替エリアＲＡ２００－１の、電波送出方向を決定し（図１０のＳ４０－１）、変調方式を決定する（図１０のＳ４０－２）。そして、監視装置３００は、コアネットワーク装置４００を介して（Ｓ２０３）、エリア切替開始指示を、代替基地局装置である基地局装置２００－１に送信する（Ｓ２０４、図１０のＳ４０－３）。

【0073】

基地局装置２００－１は、エリア切替開始指示を受信すると（Ｓ２０３）、エリア切替開始指示受信処理Ｓ５０を実行する。

【0074】

図１１は、エリア切替開始指示受信処理Ｓ５０の処理フローチャートの例を示す図である。基地局装置２００は、エリア切替開始指示受信処理Ｓ５０において、切り替えタイミングになるのを待ち受ける（Ｓ５０－１のＮｏ）。

【0075】

基地局装置２００は、切り替えタイミングになると（Ｓ５０－１のＹｅｓ）、通常エリア用の電波を送出している場合（Ｓ５０－２のＹｅｓ）、代替エリア用の電波に切り替え（Ｓ５０－４）、代替エリア用の電波を送出している場合（Ｓ５０－２のＮｏ）、通常エリア用の電波に切り替え（Ｓ５０－３）、再度切り替えタイミングを待ち受ける（Ｓ５０－１）。

【0076】

基地局装置２００は、代替エリア用の電波に切り替える場合、エリア切替開始指示に含まれる、代替エリア用の電波送出方向、変調方式、切り替えタイミングに従う。

【0077】

図９のシーケンスに戻り、基地局装置２００－１は、エリア切替開始指示受信処理Ｓ５０において、切り替えタイミングになると（図１１のＳ５０－１のＹｅｓ）、通常エリアＡ２００－１から代替エリアＲＡ２００－１に切り替える（Ｓ２０５、図１１のＳ５０－４）。

【0078】

図１２は、第２の実施の形態における障害監視処理の通常エリアへの切り替えのシーケンスの例を示す図である。基地局装置２００－１は、代替エリアＲＡ２００－１に電波を送信している状態において、切り替えタイミングになると（図１１のＳ５０－１のＹｅｓ）、通常エリアＡ２００－１の電波を送出する（図１１のＳ５０－３）。これにより、通信装置１００－１は、従来通信している基地局装置２００－１と通信を行うことができる。

【0079】

以降、基地局装置２００－１は、切り替えタイミングを検出するごとに（図１１のＳ５０－１のＹｅｓ）、代替エリアと通常エリアの切り替えを行う（図１１のＳ５０－３、Ｓ５０－４）。これにより、代替基地局装置である基地局装置２００－１は、故障が発生した基地局装置２００－２の通信エリア、及び通常の状態における通信エリアの両方をカバーすることができる。

【0080】

＜障害復旧監視処理＞
図１３は、第２の実施の形態における、障害復旧監視処理の処理フローチャートの例を示す図である。監視装置３００は、故障している基地局装置２００が復旧したか否かを監視する（Ｓ６０－１のＮｏ）。監視装置３００は、故障している基地局装置２００が復旧したことを検出すると（Ｓ６０－１のＹｅｓ）、代替基地局装置に、エリア切替停止指示を送信し（Ｓ６０－２）、処理を終了する。

【0081】

代替基地局装置は、エリア切替停止指示を受信すると、エリア切替停止指示受信処理Ｓ７０を実行する。

【0082】

図１４は、エリア切替停止指示受信処理Ｓ７０の処理フローチャートの例を示す図である。基地局装置２００は、エリア切替停止指示受信処理Ｓ７０において、エリア切替開始指示受信処理Ｓ５０を停止する（Ｓ７０－１）。そして、基地局装置２００は、通常エリア用の電波を送出していない場合（Ｓ７０－２のＮｏ）、通常エリア用の電波を送出し（Ｓ７０－３）、処理を終了する。

【0083】

一方、基地局装置２００は、通常エリア用の電波を送出している場合（Ｓ７０－２のＹｅｓ）、そのまま通常エリア用の電波の送出を維持し、処理を終了する。

【0084】

［その他の実施の形態］
第２の実施の形態における切り替えタイミングは、例えば、監視装置３００が検出し、基地局装置２００に対して通知してもよい。また、監視装置３００は、基地局装置２００の故障を、コアネットワーク装置４００を介さずに、検出してもよい。また、基地局装置２００の故障は、基地局装置２００自身が監視装置３００に通知してもよいし、他の装置が基地局装置２００の故障を検知し、監視装置３００に通知してもよい。

【0085】

また、監視装置３００は、通信装置１００が移動体通信装置である場合、通信装置１００から通信装置情報を取得してもよい。

【0086】

以上まとめると、付記のようになる。

【0087】

（付記１）
複数の基地局装置と、前記基地局装置と無線通信を行う通信装置と、前記基地局装置を監視する監視装置を有する通信システムにおける監視装置であって、
前記複数の基地局装置の故障を監視する監視部と、
第１基地局装置の故障を検出したとき、前記第１基地局装置を代替する代替基地局装置を選択する選択部と、
前記第１基地局装置が無線通信を行う第１通信装置を含む第１通信エリア用の電波送出方向と変調方式を前記代替基地局装置に通知し、前記第１通信エリアと第２通信エリアとを切り替え契機において切り替えるエリア切替処理を実行させる制御部と、
を有する監視装置。

【0088】

（付記２）
前記第２通信エリアは、前記第１基地局装置が故障していないときの前記代替基地局装置の通信エリアである
付記１記載の監視装置。

【0089】

（付記３）
前記切り替え契機は、前記第１通信装置が前記第１基地局装置に情報を送信するタイミングに応じて設定される
付記１記載の監視装置。

【0090】

（付記４）
前記エリア切替処理は、無線信号のフレームの切り替えに応じたタイミングで切り替えが実行される
付記１記載の監視装置。

【0091】

（付記５）
前記代替基地局装置は、前記第１基地局装置と所定距離内に位置する前記基地局装置である
付記１記載の監視装置。

【0092】

（付記６）
前記通信装置は、ＩｏＴ（Internet of Things）に対応する装置である
付記１記載の監視装置。

【0093】

（付記７）
前記制御部は、前記第１通信エリアで使用する変調方式として、前記代替基地局装置が前記第２通信エリアで使用する送信出力で、前記第１通信装置と無線接続が可能な変調方式を選択する
付記１記載の監視装置。

【0094】

（付記８）
前記制御部は、前記代替基地局装置が前記第２通信エリアで使用する送信出力及び変調方式では前記第１通信装置と無線通信ができない場合、前記第１通信エリアで使用する変調方式として、前記第２通信エリアで使用する変調方式より電波距離が長い変調方式を選択する
付記１記載の監視装置。

【0095】

（付記９）
前記監視部は、前記第１基地局装置の復旧を監視し、
前記制御部は、前記第１基地局装置が復旧したとき、前記代替基地局装置に前記エリア切替処理を停止させ、前記第２通信エリアに切り替えさせる
付記２記載の監視装置。

【0096】

（付記１０）
複数の基地局装置と、前記基地局装置と無線通信を行う通信装置と、前記基地局装置を監視する監視装置を有する通信システムにおける基地局装置であって、
前記監視装置によって、故障した第１基地局装置を代替する代替基地局装置として選択されたとき、前記第１基地局装置が無線通信を行う第１通信装置を含む第１通信エリア用の電波送出方向と変調方式、及び前記第１通信エリアと第２通信エリアの切り替え契機に関する情報を、前記監視装置から受信する受信部と、
前記第１通信エリアと前記第２通信エリアを、前記切り替え契機において切り替えるエリア切替処理を実行する切替部と、
を有する基地局装置。

【0097】

（付記１１）
複数の基地局装置と、前記基地局装置と無線通信を行う通信装置と、前記基地局装置を監視する監視装置を有する通信システムであって、
前記監視装置は、
前記複数の基地局装置の故障を監視し、
第１基地局装置の故障を検出したとき、前記第１基地局装置を代替する代替基地局装置を選択し、
前記第１基地局装置が無線通信を行う第１通信装置を含む第１通信エリア用の電波送出方向と変調方式を前記代替基地局装置に通知し、
前記代替基地局装置は、
前記第１通信エリアと第２通信エリアとを切り替え契機において切り替えるエリア切替処理を実行する
通信システム。

【0098】

（付記１２）
複数の基地局装置と、前記基地局装置と無線通信を行う通信装置と、前記基地局装置を監視する監視装置を有する通信システムの前記監視装置における監視方法であって、
前記複数の基地局装置の故障を監視し、
第１基地局装置の故障を検出したとき、前記第１基地局装置を代替する代替基地局装置を選択し、
前記第１基地局装置が無線通信を行う第１通信装置を含む第１通信エリア用の電波送出方向と変調方式を前記代替基地局装置に通知し、前記第１通信エリアと第２通信エリアとを切り替え契機において切り替えるエリア切替処理を実行させる
監視方法。

【符号の説明】

【0099】

１０ ：通信システム
１００ ：通信装置
２００ ：基地局装置
２１０ ：ＣＰＵ
２２０ ：ストレージ
２２１ ：無線通信プログラム
２２２ ：被制御プログラム
２２３ ：エリア切替開始指示受信プログラム
２２４ ：エリア切替停止指示受信プログラム
２３０ ：メモリ
２４０ ：通信回路
２５０ ：無線通信回路
２５１ ：指向性アンテナ
３００ ：監視装置
３１０ ：ＣＰＵ
３２０ ：ストレージ
３２１ ：基地局装置制御プログラム
３２２ ：基地局装置故障検知プログラム
３２３ ：障害監視プログラム
３２３１ ：通信リカバリモジュール
３２４ ：障害復旧監視プログラム
３２５ ：基地局装置情報
３２６ ：通信装置情報
３３０ ：メモリ
３４０ ：通信回路
４００ ：コアネットワーク装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】