建築物における無線基地局の配置支援装置
【課題】建築物に無線ネットワークを構築する際、建築物の間取りや壁、床の形状等の構造体条件や、これら構造体の材料の材料条件等も電波伝搬特性に大きな影響を与えるため、これらの情報を加味してやらないと精度の良い無線基地局の配置設計ができない課題があった。
【解決手段】建築物の建屋内に新規の無線ネットワークを構築する際に、無線ネットワークを構築した過去の建築物の構造条件から新規に構築する建築物の構造条件に類似した無線ネットワークを抽出し、この抽出された無線ネットワークに使用した無線基地局の配置位置を新規の無線ネットワークの無線基地局の配置位置とする。
【解決手段】建築物の建屋内に新規の無線ネットワークを構築する際に、無線ネットワークを構築した過去の建築物の構造条件から新規に構築する建築物の構造条件に類似した無線ネットワークを抽出し、この抽出された無線ネットワークに使用した無線基地局の配置位置を新規の無線ネットワークの無線基地局の配置位置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建築物等の建屋内における無線ネットワークシステムに使用する無線基地局の配置設計を支援する建築物における無線基地局の配置支援装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所望の無線局間で通信を行う場合に、当該無線局間に中継局として複数の無線局を設置し、マルチホップ通信によってデータの授受を行うマルチホップ無線ネットワーク通信技術がある。
【０００３】
マルチホップ通信とは直接相手と無線通信するのではなく、中継局を介して無線通信を行うもので、電波障害物がある場合等に有効な通信技術である。
【０００４】
特に近年では、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の無線通信機器の低コスト化や、主にディジタル機器用の近距離無線通信規格であるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、主に家電向けの短距離無線通信規格であるＺｉｇＢｅｅなどのセンサネット技術の標準化に伴い、産業分野における無線技術応用の期待が高まり、応用事例が増えつつある。
【０００５】
マルチホップ無線ネットワークは、産業分野、例えば、電力・交通などの社会インフラ事業や、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）システムや、ＰＡ（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）システムなどの製造業の監視/制御ネットワークへの適用によって監視/制御用ケーブルの削減に寄与するものと期待されている。
【０００６】
また、有線ケーブルを無線化することにより、ケーブルの敷設コストや定期点検時のメンテナンスコストの低減を計ることができる。
【０００７】
更には、無線技術を活用することで、事業者は機器の追加や機器の構成の変更といった運用の変化に対して、より柔軟に対応することが可能となる。
【０００８】
このように、無線ネットワークシステムは多くの長所を有しているが、その反面、産業分野において無線によるリアルタイム通信を適用する場合には、高い信頼性が要求され、無線ネットワークに障害が発生した場合でも迅速な対応が要求される。
【０００９】
例えば、マルチホップ通信により、複数系統、たとえば2系統の通信経路を確保することで要求仕様を満たす無線ネットワークを構築する場合、片方の通信経路に障害が起きた時点で、一方の通信経路の信頼性に落ちてしまう。このため、できるだけ通信経路構築時に障害の影響を受け難い、良好な通信経路を設計することが必要となる。
【００１０】
更に、産業分野においては、特に、建築物の建屋内における無線ネットワークの通信経路の構築設計が重要となる。
【００１１】
建築物の建屋内における無線環境は、建築物の間取り、天井の高さや、壁、天井、床の材料特性、ドアや窓等の開口の大きさ、建築物の内部に存在する什器や機器等の影響を大きく受け、無線ネットワークを構築するサイト毎に異なる特性を示すので、これらを考慮した無線ネットワークの構築設計をしなければならない。
【００１２】
この対応としては、無線ネットワークを構築しようとするサイト内において、無線局を設置可能な各所での電波の伝搬状態を実際に測定し、その測定結果に基づいて無線基地局を配置設計していくことが望ましい。
【００１３】
しかしながら、建築物の建屋内の空間の隅々にわたって電波の伝搬状態の実測を行うことは費用や時間の関係から困難である。そこで、上記のような網羅的な電波の伝搬状態の測定を行う代わりに、既に無線ネットワークを構築済みの建築物における無線局の配置設計を基に、新規に導入を予定している建築物における無線基地局の配置設計を行っていくことが実際的で有効である。
【００１４】
本発明はこのような既に構築済みの無線ネットワークを利用して新たな建築物の無線ネットワークを構築する技術に関するものである。
【００１５】
電波伝搬推定に、さまざまな場所での実測値に基づく統計モデルを用いる手法があるが、この他に、例えば電波伝搬特性の推定方法として、特開２００９−２９６５７２号公報(特許文献１)等によって電波伝搬特性の推定方法が提案がなされている。この技術は広い地域に無線基地局を開設する場合に既存の電波伝搬特性を用いて無線基地局の開設場所を類推するものである。
【００１６】
しかしながら、建築物内ではサイト毎の構造上の違いが大きく、高い信頼性が必要となる無線ネットワークシステムの構築にはサイト特有の伝搬環境を考慮した無線ネットワーク設計を行うことが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００９−２９６５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記特許文献１に開示される電波伝搬特性推測支援システムでは、地域の属性情報とこの地域における電波伝搬特性を推定するために有用な参考情報とを対応付けて記憶し、属性情報入力部は、電波伝搬特性を推定したい地域の属性情報を入力するようになっている。
【００１９】
また、出力部は、記憶部に記憶されている情報を検索して、属性情報入力部により入力された属性情報に合致する属性を有する地域を特定し、特定した地域に対応付けられている参考情報を出力する。
【００２０】
このように特許文献１に記載の技術は、きわめて広域で移動体通信事業を行う場合の大規模の無線通信システムであって、開かれた大きな空間に関する電波伝搬特性推測手法である。
【００２１】
しかしながら、建築物の建屋内の電波伝搬では、上述の広域の開かれた大きな空間ではなくて狭い閉じられた空間でしかも多くの付帯構造物条件があることから、上述した技術では限界があり、また実際には適用できないものであった。
【００２２】
すなわち、これらの付帯構造物条件である建築物の間取りや壁、床の形状等の構造体条件や、これら構造体の材料の材料条件等も電波伝搬特性に大きな影響を与えるため、これらの情報を加味してやらないと精度の良い無線基地局の配置設計ができないという課題があった。
【００２３】
本発明の目的は、新規に建築物に無線ネットワークを構築するときに信頼性の高い無線ネットワークを構築するための無線基地局の配置支援装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の特徴は、少なくとも既存の建築物の間取り、既存の建築物の構造物の属性及び既存の建築物内の無線基地局の配置位置等を記憶した記憶手段と、新規の建築物の間取りや新規の建築物の構造物の属性に基づき、新規の建築物を構成する空間の一部をノードとし、ノードに隣接する他のノード間で電波が伝わる伝播路をエッジ（リンク）とし、ノードとエッジ（リンク）のリンク情報を付加してグラフを生成するグラフ生成手段と、グラフ生成手段によって生成された新規の建築物に関するグラフのうちの一部である部分グラフと、グラフ生成手段によって生成されて記憶手段に記憶されている既存の建築物に関するグラフのうちの一部である部分グラフとの相関関係を評価し、相関度が高い既存の部分グラフを抽出するグラフ検出手段と、新規の建築物の間取りを表示すると共に、グラフ検出手段で抽出された既存の建築物の部分グラフから無線基地局の配置位置を抽出して表示する表示手段を備えたところにある。
【００２５】
尚、ここで新規の建築物とは新規に無線ネットワークを構築する場合の建築物をさしており、既存の建築物であっても新たに無線ネットワークを構築する場合は新規の建築物を意味している。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、建築物の建屋内に新規の無線ネットワークを構築する際に、無線ネットワークを構築した過去の建築物の構造条件から、無線ネットワークを新規に構築する建築物の構造条件に類似した無線ネットワークを抽出し、この抽出された過去の無線ネットワークに使用した無線基地局の配置情報を利用して新規の無線ネットワークの無線基地局の配置に使用することができ、信頼性の高い無線ネットワークを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例になる無線基地局の配置支援装置の構成を示す構成図である。
【図２】建築物の特定床面における間取り図の例を示す間取り図である。
【図３】建築物の特定床面の構造体毎の属性を記述した図である。
【図４】建築物の特定床面の無線基地局の属性を記述した図である。
【図５】建築物の特定床面の受信アンテナの属性を記述した図である。
【図６】建築物の特定床面の間取りの一例を示した間取り図である。
【図７】図６に示した間取りにおいてのノードの存在状況をしめす間取り図である。
【図８】図６に示したノードの属性を記述した図である。
【図９】図６に示した各ノードを結ぶエッジ（リンク）の存在状況を示す間取り図である。
【図１０】図９に示したエッジ（リンク）の属性を記述した図である。
【図１１】建築物の特定床面のノードとエッジ（リンク）を求めるためのグラフ生成方法を示すフローチャートである。
【図１２】図１１で示すフローチャートによって得られたノードとエッジ（リンク）の関係を表すトポロジーの一例を示す図である。
【図１３】新規と既存の建築物の相関を求め、相関性が高い既存の建築物のグラフを抽出する方法を示すフローチャートである。
【図１４】図１３で求められた相関性の高いグラフを新規建築物の間取り図上に配置して表示した一例を示す図である。
【図１５】図１３で求められた相関性の高いグラフを新規建築物の間取り図上に配置して無線基地局を表示した一例を示す図である。
【図１６】本発明の他の一実施例になる無線基地局の配置支援装置の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２８】
以下、本発明の一実施例を図面に従い詳細に説明すると、図１は本発明の第一の実施例に係る無線環境検索装置１００の構成例を示した図である。
【００２９】
無線環境検索装置１００は入力部１０１、グラフ生成部１０２、記憶部１０３、グラフ検索部１０４及び表示部１０５により構成され、夫々は信号ライン１０６により結ばれ、信号の受け渡しが行なわれる構成となっている。
【００３０】
入力部１０１は無線ネットワークを構築しようとしている新規の建築物の３次元構造物、また既に無線ネットワークを構築済みで、無線伝搬環境が既知の建築物の３次元構造物、及び無線基地局のアンテナ配置並びに無線基地局からの無線電波の送信電力分布の入力等の諸々の入力を受け付ける。
【００３１】
図２に典型的な建築物の３次元構造物の一例を示しており、図２の例はビル等の特定階の床構造部であり、この特定階の床構造部に無線ネットワークを構築しようとしている。この床構造部は無線ネットワークの構築のために各構造物に座標が割り付けられている。
【００３２】
例えば、この建築物の床構造部は、付帯構造物である壁面Ｗ１〜Ｗ４、床Ｆ、天井（図示せず）、窓（図示せず）及び柱Ｐ１〜Ｐｎ等の構造物で構成され、更にこの床構造部には壁やパーティションによって区切られた室内に設置される機器装置Ｍや什器（図示せず）などの付帯構造物も存在する。
【００３３】
無線ネットワークを構築しようとしている特定階の床構造部は予め定義する３次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）によって、床構造部を形成する上記壁面Ｗ、窓、柱Ｐ等の基本構造物や、場合によっては機器装置Ｍや什器、アンテナＡＰ１、ＡＰ２及び受信局ＳＴ１〜ＳＴｎ等の配置位置が記述されるようになっている。
【００３４】
ここで、Ｘ成分は床の長さ方向の座標を表し、Ｙ成分は床の幅方向の座標を表し、Ｚ成分は床の高さ方向の座標を表している。
【００３５】
例えば左下角を３次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の基点とし、壁面Ｗ、床Ｆ、天井、窓、柱Ｐ、室内に設置される装置Ｍ、什器、基地局アンテナＡＰ及び受信アンテナＳＴ等の構造物の座標位置が予め定義されるようになっている。
【００３６】
図３は上述した図２に示す構造物等を座標で表現した３次元構造情報の一例であり、例えば（１）構造物の種類、（２）構造物の名称、（３）３次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、及び（４）形状が３次元情報として記憶されている。これは無線環境検索装置１００の記憶部１０３を利用して記憶される。
【００３７】
尚、ここでは壁、柱等のように形状が直方体の構造物については対角の２点の座標位置を特定する形で３次元構造情報が表現されている。図３において、例えば図２の下側の壁Ｗ１は始点の座標が（０ ０ ０）にあり、その終点を（１６ ０．５ ３）とする、長さが１６ｍ、厚さ（幅）が０．５ｍ、高さが３ｍの直方体構造であることを示している。同様に図２の右側の壁Ｗ２、上側の壁Ｗ３及び左側の壁Ｗ４も上記のように定義されている。
【００３８】
また、床構造部の床の基点部分の柱Ｐ１は、始点の座標が（０ ０ ０）にあり、その終点を（１ １ ３）とする、長さが１ｍ、厚さ（幅）が１ｍ、及び高さが３ｍの直方体構造を示している。
【００３９】
同様に柱Ｐ１に隣接する柱Ｐ２は、始点の座標が（３ ０ ０）にあり、その終点を（４ １ ３）とする長さが１ｍ、厚さが１ｍ、及び高さが３ｍの直方体構造である。他の柱Ｐｎについても同様の定義がなされている。
【００４０】
機器装置Ｍや什器（図示せず）についても、上記したものと同様に３次元座標と形状について記述されている
ここで、図３には３次元構造情報の例を示しているが、これらの構造物毎に、その電気的特性である（５）誘電率、透磁率、導電率等の少なくとも１つが併せ記憶されている。これは、特許文献１のような広い空間を対象とする場合と異なるところであり、建築物内部の電波伝搬特性を推定するために重要なパラメータである。
【００４１】
つまり、構造物が壁Ｗである場合に、その材料の電気的特性である誘電率、透磁率、導電率等が記憶されている。もちろん、その他の構造物が柱である場合にも同様に記憶されている。
【００４２】
また、図２に示すＡＰ１及びＡＰ２は基地局アンテナの配置位置を示しており、これらの基地局アンテナＡＰ１及びＡＰ２から放射される無線電波により、この特定床構造部の無線ネットワークが構築される。
【００４３】
基地局アンテナＡＰ１及びＡＰ２の３次元情報は、例えば図４にあるようにダイポールアンテナや、平面アンテナ等の（１）アンテナの種類、（２）名称や、（３）送信電力、（４）３次元座標値（Ｘ,Ｙ,Ｚ）、（５）チルト角、（６）アジマス角等のアンテナの設置角度が記述されている。
【００４４】
例えば、図４において図２の右上にある基地局アンテナＡＰ１はダイポールアンテナを使用し、送信電力が１３ｄＢｍ、座標が（１０ １５ ２．７）の位置に、チルト角、アジマス角ともに０度で設置されることを示している。
【００４５】
同様に、図２の左下にある基地局アンテナＡＰ２は平面アンテナを使用し、送信電力が１３ｄＢｍ、座標が（１ ３ ２．７）の位置に、チルト角が０度、アジマス角が９０度で設置されることを示している。
【００４６】
また図２に白丸で示す受信アンテナＳＴは受信アンテナの位置を表しており、各受信アンテナＳＴ１〜ＳＴnにより、基地局アンテナＡＰ１及びＡＰ２からの受信電力を測定したポイントを示している。
【００４７】
図５は、受信アンテナＳＴによる電波伝搬特性の測定値を表す一例であり、各受信アンテナにおける（１）名称、（２）受信アンテナＳＴの３次元座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、（３）各基地局アンテナＡＰ１、ＡＰ２からの受信電力値を表している。
【００４８】
したがって、これらの情報は上述したように無線環境検索装置１００の記憶部１０３を利用して記憶される。
【００４９】
ここで、図３、図４及び図５に示すような付帯構造物、基地局アンテナＡＰ、受信アンテナＳＴ等の３次元情報は入力装置１０１を利用して入力される。
【００５０】
入力部１０１はキーボード等から作業員が手入力するものや別の記憶メディア（ＤＶＤ、ＣＤ、フラッシュメモリ等）から転送入力されるものであっても良く、その他の装置に接続されてこれらの情報を自動的に得られるものであってもよい。
【００５１】
例えばＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）装置に接続して、ＣＡＤ図面を３次元構造情報として利用してもよい。また、レーザーレンジスキャナ、３次元認識カメラなどに接続して、空間情報の入力装置として利用することも可能である。
【００５２】
グラフ生成部１０２は３次元構造物によって形成される空間に対してノードを定義し、更にこの定義されたノード間を結ぶエッジ（リンク）を定義することにより、グラフ情報を生成するように機能付けされている。
【００５３】
グラフ生成部１０２の機能について図６に示す建築物の間取り図をもとに説明する。図６は入力部１０１によって入力されて記憶部１０３に記憶されている３次元構造物を上面から見た間取り図を示しており、２次元で図示しているが３次元構造物により構成されるものである。（ただし、本実施例は３次元データに限定するものではなく、２次元データにおいても本発明の有効性は変わらない。）
図６において、参照番号２０１、２０２は壁面を示し、壁面２０１，２０２の途中には柱２０３が配置され、この柱２０３とは別に床面にも柱２０４が配置されている。ここで、壁２０１，２０２や柱２０３、２０４はこれ以外にも多く配置されているが、図面上では参照番号は省略しており、これらの壁や柱等は代表して参照番号を付している。
【００５４】
床面には室内を区切るパーティション２０５、２０６，２０７が配置され、これらの部屋には什器の一部である机２０８、２０９が配置されている。この場合もパーティションや什器はこれ以外にも多く配置されているが、図面上では参照番号は省略している。
【００５５】
このような間取り図に対して、グラフ生成部１０２は電波が遮られることなく、或いは遮られても影響がそれほど大きくなく伝わる空間を抽出する。ここで、電波が遮られることがないということは構造物がないということである。ただし、対象とする無線周波数の波長の２〜５倍程度の物体は無視することも可能である。
【００５６】
グラフ生成部１０２によって得られる、電波が遮られることなく、或いは遮られても影響がそれほど大きくなく伝わる空間の例を図７に示している。
【００５７】
図７において上記した空間は破線で囲まれた領域で示してあり、参照番号を付した空間２１０〜空間２１７はその代表例を示している。このような空間を抽出する方法として、空間を均一に細かく分割するボクセル分割法や、構造物を構成する各面の境界に注目して、空間を分割する手法、例えばkD−tree分割法等を用いることにより空間の特徴を調べることが可能である。尚、参照番号２１０は建築物の外部空間を示している。
【００５８】
そして、グラフ生成部１０２はこのような各空間をノードとして定義しており、図８に各ノードの属性を示している。各ノードに対して、ノード内の空間における（１）始点の３次元空間座標値（ｍ）、及び（２）各軸方向（３次元方向）の長さ（ｍ）を示している。
【００５９】
また、（３）什器等と示した値は、各ノードの空間内に含まれる什器等の体積を示しており、（４）重みは、たとえば、各ノードの空間内の体積から什器等の体積を除き、空間内の電波伝搬のしやすさを表す値を定めている。また、この重みは什器の材料等によっても電波伝播のしやすさが異なるので、材料によっても重みを修正することも考慮される。
【００６０】
また、グラフ生成部１０２は各ノードをつなぐエッジ（リンク）を演算する機能を有しており、各ノードにおける各境界面の方向について、ノード間に存在する構造物を調べ、この構造物を間にして配置するノードに対してエッジ（リンク）を演算して生成する。これらのエッジ（リンク）の演算に際しては、図３等に記述されている構造物の夫々の属性を利用して演算されるものである。
【００６１】
尚、この演算においては図３に示す属性をすべて利用するものではなくても良く、要はエッジ（リンク）を適切に求められるものであれば良いものである。
【００６２】
各ノードにおける各境界面について、構造物で覆われる部分が境界面をすべて覆っていなければ残りの面積は開口面積とみなし、開口部を挟んで配置するノードに対してこれらを結ぶエッジ（リンク）を生成する。
【００６３】
例えば、図７にあるノード２１２に着目すると、ノード２１２とノード２１１の間、ノード２１２とノード２１３の間、ノード２１２とノード２１４の間、ノード２１２とノード２１５の間、ノード２１２とノード２１６の間、及びノード２１２とノード２１７の間にエッジ（リンク）が確立できる。
【００６４】
すなわち、図７及び図９においてノード２１２の上側の境界面に対しては壁２０２の部分と、柱２０３の部分を介してノード２１０と隣接するため、これらにはそれぞれエッジ（リンク）２２０及びエッジ（リンク）２２１が生成される。
【００６５】
同様に、ノード２１２の右側の境界面に対しては、パーティション２０５を介してノード２１１、ノード２１４及びノード２１５と隣接するため、これらにはそれぞれエッジ（リンク）２２２、２２３及び２２４が生成される。
【００６６】
また、ノード２１２の下側の境界面に対しては、ノード２１６との間にパーティション２０７が存在するため、ノード２１６との間にエッジ（リンク）２２５が生成される。
【００６７】
ここで、ノード２１２の下側の境界面は、パーティション２０７の面積によってすべてが覆われることなくノード２１７と繋がっているので、ノード２１２に直接的駅に隣接する開口部分としてノード２１７との間にエッジ（リンク）２２６が生成される。また、たとえば、壁２０２に窓が設けられていたり、パーティション２０６にドアがあったりする場合は、この部分にたいしてもエッジ（リンク）が生成される。
【００６８】
同様にノード２１２とノード２１３に対してエッジ（リンク）２２７〜エッジ（リンク）２２９が生成される。
【００６９】
図１０は図９に示した各エッジの記述状態を示してり、（１）エッジの名称、（２）ノードの始点と終点、（３）始点の境界面方向（４）遮蔽か開口しているかの遮蔽種別、（５）遮蔽している構造物の種類、（６）エッジの重み等が各エッジに対して定義されている。
【００７０】
次のこのようなエッジ（リンク）を作成するための工程を図１１に示すフローチャートに基づき説明する。図１１において、ステップＳ２３０ではグラフ生成のために図６に示すような間取り図を記憶部１０３から読み出しグラフ生成部１０２に展開する。
【００７１】
次に、ステップＳ２３１に進んで空間解析処理を実行するが、これは上述したよう読み出された間取り図から電波が遮られることなく、或いは遮られても影響がそれほど大きくなく伝わる空間を抽出する。
【００７２】
空間が抽出されるとステップＳ２３２に進んで、抽出された空間に対応する各ノードを生成する。
ノードが生成されるとステップＳ２３３に進んでそのノードの属性を定義する。この属性は図８にあるようにノード毎にそのノードの位置、大きさ、什器の存在及び重みが記述されている。
【００７３】
次に、ステップＳ２３２、ステップＳ２３３でノードｋが生成され、その属性が決定されるとステップＳ２３４に進んで基準となるノードｋの各境界面方向を決定し、更にステップＳ２３５に進んで存在する構造物に関して図３に記述してあるような属性を用いて解析を行なう。
【００７４】
その結果に基づいて、ステップＳ２３６では基準となるノードに対する構造物ｊの方向にあるノードを決定し、ステップＳ２３７でエッジ（リンク）を生成する。
【００７５】
一方、ステップＳ２３８において各境界面方向に窓やドア等の開口があると判断されると、ステップＳ２３９でこの開口を通るノードとのエッジ（リンク）を生成する。
【００７６】
このようにして、図１０に示されるようなエッジ（リンク）の定義が完成されるとステップＳ２４０に進んでグラフの保存処理を行なう。
【００７７】
また、図１２にはこれらのノードとエッジ（リンク）の関係をグラフとして表したトポロジーを示しており、各ノードは、３次元構造の場合は各６方向の境界面に対してそれぞれ一つ以上のエッジ（リンク）を持ち、ノード間の電波が遮蔽されるか否かの情報を持つものである。
【００７８】
以上のようにして、図６にあるような３次元（もしくは２次元）の構造物が与えられるとグラフ生成部１０２は空間解析を行ってグラフを生成する。
【００７９】
生成されたグラフは、既に無線ネットワークを構築済みの建築物であれば、図４に示したような建築物内の基地局アンテナ配置データ及び図５に示した受信アンテナの伝搬環境測定値と共に記憶部１０３にデータベースとして保持する。これらは後述するグラフ検索部１０４の既知のグラフとして使用される。
【００８０】
そして、これらのデータベースは無線ネットワークを構築するたび毎に更新されて蓄積されていくものである。したがって、このデータベースを拡充すればする程より精度の高いデータが蓄積されていき、後述するようなグラフ検索での相関度を高くできるものである。
【００８１】
次に、グラフ検索部１０４の処理を説明するために、図１３にグラフ検索部１０４のフローチャートの一例を示している。
【００８２】
新規の無線ネットワークを構築する場合はステップＳ２４１で新規の建築物を表すグラフＧｓを検索する。そして、この場合は図１１に示したような処理によって各ノードに対応したエッジ（リンク）を生成する。
【００８３】
次に、ステップＳ２４２ではグラフＧｓ内の各ノードｋについて以下に述べる処理を実行する。
【００８４】
すなわち、ステップＳ２４３では各ノードｋに関して、ｎ個のエッジ（リンク）まで許した部分グラフＧｓ(ｋ，ｎ)を抽出する処理を実行する。ここで、部分グラフＧｓ（ｋ，ｎ）は、各ノードｋを中心として、ノードｋからｎ個のエッジ（リンク）を隔てたノードまでを含むグラフＧｓの部分グラフを示すものである。
【００８５】
このような部分グラフは図１２に示すような関係を表現している。尚、ｎは予め定めた値であっても、１から最大のNまで繰り返し実施してもよい。
【００８６】
次に、ステップＳ２４４では既存のデータベース内の各グラフＧｊについてステップＳ２４３に示す処理と同様の処理を実行することを示している。
【００８７】
次にステップＳ２４５はデータベース内の或るグラフＧｊ含まれる各ノードｉについて、このノードｉを中心とした部分グラフＧｊ（ｉ，ｎ）を抽出する処理を実行する。この処理はステップＳ２４３で求めた部分グラフＧＳ（ｋ，ｎ）と類似の部分グラフＧｊ（ｉ，ｎ）を抽出するものである。
【００８８】
したがって、データベースの充足度が高いほどより類似した部分グラフＧｊ（ｉ，ｎ）が得られるものである。この場合、データベース内の部分グラフＧｊ（ｉ，ｎ）は一個の場合もあるし、場合によっては複数の部分グラフＧｊ（ｉ，ｎ）が抽出されてくるものである。
【００８９】
上記した処理によって新規の建築物の部分グラフＧＳ（ｋ，ｎ）とデータベース内の類似の部分グラフＧｊ（ｉ，ｎ）が求まると、ステップ２４６において両グラフの相関値を算出する処理を実行する。ここで両部分グラフ間の相関値とは、例えば、ノードの重み、接続する等距離の各エッジ（リンク）の重みの値等をベクトル化し、ベクトル同士の内積を算出することで得られるものである。ただ、相関値の決め方はこれに限らずに建築物によっても適切な方法が選ばれて使用されるものである。
【００９０】
両グラフの相関値を算出する処理を実行して相関値が求まると、ステップＳ２４７では新規の建築物のグラフＧｓの各ノード毎に相関値が規定以上、例えば最も相関値が大きいデータベース内の部分グラフＧｋ（ｋ，ｊ，ｎ）を抽出する。
【００９１】
例えば、最も相関値が大きいデータベース内の部分グラフＧ（ｋ，ｊ，ｎ）が抽出されると、ステップＳ２４８では新規の建築物のグラフGsの各ノードｋに対する部分グラフＧｋ（ｋ，ｊ，ｎ）を合成する処理を実行する。一つの方法として、ノードｋを中心に部分グラフＧｋ（ｋ，ｊ，ｎ）を配置し、重複するノードは、相関値の高い部分グラフＧ（ｋ，ｊ，ｎ）に含まれるノードとエッジ（リンク）を優先する等の方法が有利である。
【００９２】
以上のような処理を実行することにより、グラフ検索部１０４は既存のデータベースに含まれる部分グラフのうちで相関値の大きいものを抽出することができるものである。
【００９３】
図１４は表示部１０５において、これらの相関値の高い部分グラフを合成して表示した一例を示す図である。参照番号２５０は新規に基地局の配置を実施したい建築物の間取りを示している。そしてこの間取り図に重畳されてデータベースから抽出された相関値の高い部分グラフによって構成される構造物データ（例えば３次元構造物データ）の範囲と各相関値を示している。
【００９４】
参照番号２５１はデータベース内に記憶されている建築物Ａの一部に対応する部分グラフであり、その相関値は９０％である。
【００９５】
また、参照番号２５２はデータベース内に記憶されている建築物Ｂの一部に対応する部分グラフであり、その相関値は８０％であり、参照番号２５３はデータベース内に記憶されている建築物Ｂの一部に対応する部分グラフであり、その相関値は５０％であり、参照番号２５４はデータベース内に記憶されている建築物Ｃの一部に対応する部分グラフであり、その相関値は５０％であることを示している。
【００９６】
そして、各部分グラフに配置されている無線基地局を新規の建築物に配置すべき無線基地局とみなして無線ネットワークを構築するものである。
【００９７】
そのことを図１５は説明しており、建築物Ａにおける基地局アンテナ２５５、建築物Ｂにおける基地局アンテナ２５６、及び建築物Ｃにおける基地局アンテナ２５７を表示した例である。尚、図１５中で薄いハッチングした領域と濃いハッチングした領域は相関性を視覚的に表現したものであり、濃い領域の方が相関性が高いことを示しているが、ハッチングした領域は異なった色によって相関性の高低を表現するようにしても良い。
【００９８】
以上のように、本発明の第一の実施例によれば、建屋内の無線ネットワークシステムの構築において、過去に配置済みの建築物の構造条件から、新規に配置したい建築物の構造条件に類似した条件を検索することにより、過去の基地局の配置情報を利用して新規の建築物への基地局の配置を容易に得ることができるものである。
【００９９】
尚、本実施例においては単独の装置について説明したが、データセンターにデータベースを構築して多くの業者からのデータを蓄積しておき、ネットワークを用いてデータベースに接続して上述したような処理を実行するようにしても良いものである。この場合は多くのデータが蓄積されるのでより類似度の高い部分グラフが得られるようになる。
【実施例２】
【０１００】
図１６は図１に示す第一の実施例に加えて伝搬情報合成部１０６を持つことが特徴となっている。伝搬情報合成部１０７は既設の建築物に関するグラフと、伝搬環境の測定値をデータベースに登録する際に次のような処理を実施する。
【０１０１】
既にデータベースに登録されているおけるグラフから、相関値の高い部分グラフと、伝搬環境の測定値を取得する。
【０１０２】
次に、相関値の高い部分グラフと、既設の建築物における部分グラフをノードとエッジ（リンク）毎に比較して規定値以上に異なるノードもしくはエッジ（リンク）を抽出する。
【０１０３】
次に、データベースから得られた伝搬環境測定値と、今回登録する伝搬環境測定値を比較し、その差異が規定値以下であれば、相互の部分グラフ同士を統合して、相違部分として抽出されたノード、エッジ（リンク）は、影響の少ない誤差要因としてデータベースに登録する。
【０１０４】
逆に、前記伝搬環境測定値の差異が規定値以上となる場合は、影響の大きい誤差要因としてデータベースに登録する。
【０１０５】
以上のように行なうことにより、データベースの誤差要因等について、ロバストネス性を高めることが可能となる。
【符号の説明】
【０１０６】
１…無線環境検索装置、１０１…入力部、１０２…グラフ生成部、１０３…記憶部、１０４…グラフ検索部、１０５…表示部、１０６…伝搬情報合成部、１０７…伝搬推定部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は建築物等の建屋内における無線ネットワークシステムに使用する無線基地局の配置設計を支援する建築物における無線基地局の配置支援装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所望の無線局間で通信を行う場合に、当該無線局間に中継局として複数の無線局を設置し、マルチホップ通信によってデータの授受を行うマルチホップ無線ネットワーク通信技術がある。
【０００３】
マルチホップ通信とは直接相手と無線通信するのではなく、中継局を介して無線通信を行うもので、電波障害物がある場合等に有効な通信技術である。
【０００４】
特に近年では、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の無線通信機器の低コスト化や、主にディジタル機器用の近距離無線通信規格であるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、主に家電向けの短距離無線通信規格であるＺｉｇＢｅｅなどのセンサネット技術の標準化に伴い、産業分野における無線技術応用の期待が高まり、応用事例が増えつつある。
【０００５】
マルチホップ無線ネットワークは、産業分野、例えば、電力・交通などの社会インフラ事業や、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）システムや、ＰＡ（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）システムなどの製造業の監視/制御ネットワークへの適用によって監視/制御用ケーブルの削減に寄与するものと期待されている。
【０００６】
また、有線ケーブルを無線化することにより、ケーブルの敷設コストや定期点検時のメンテナンスコストの低減を計ることができる。
【０００７】
更には、無線技術を活用することで、事業者は機器の追加や機器の構成の変更といった運用の変化に対して、より柔軟に対応することが可能となる。
【０００８】
このように、無線ネットワークシステムは多くの長所を有しているが、その反面、産業分野において無線によるリアルタイム通信を適用する場合には、高い信頼性が要求され、無線ネットワークに障害が発生した場合でも迅速な対応が要求される。
【０００９】
例えば、マルチホップ通信により、複数系統、たとえば2系統の通信経路を確保することで要求仕様を満たす無線ネットワークを構築する場合、片方の通信経路に障害が起きた時点で、一方の通信経路の信頼性に落ちてしまう。このため、できるだけ通信経路構築時に障害の影響を受け難い、良好な通信経路を設計することが必要となる。
【００１０】
更に、産業分野においては、特に、建築物の建屋内における無線ネットワークの通信経路の構築設計が重要となる。
【００１１】
建築物の建屋内における無線環境は、建築物の間取り、天井の高さや、壁、天井、床の材料特性、ドアや窓等の開口の大きさ、建築物の内部に存在する什器や機器等の影響を大きく受け、無線ネットワークを構築するサイト毎に異なる特性を示すので、これらを考慮した無線ネットワークの構築設計をしなければならない。
【００１２】
この対応としては、無線ネットワークを構築しようとするサイト内において、無線局を設置可能な各所での電波の伝搬状態を実際に測定し、その測定結果に基づいて無線基地局を配置設計していくことが望ましい。
【００１３】
しかしながら、建築物の建屋内の空間の隅々にわたって電波の伝搬状態の実測を行うことは費用や時間の関係から困難である。そこで、上記のような網羅的な電波の伝搬状態の測定を行う代わりに、既に無線ネットワークを構築済みの建築物における無線局の配置設計を基に、新規に導入を予定している建築物における無線基地局の配置設計を行っていくことが実際的で有効である。
【００１４】
本発明はこのような既に構築済みの無線ネットワークを利用して新たな建築物の無線ネットワークを構築する技術に関するものである。
【００１５】
電波伝搬推定に、さまざまな場所での実測値に基づく統計モデルを用いる手法があるが、この他に、例えば電波伝搬特性の推定方法として、特開２００９−２９６５７２号公報(特許文献１)等によって電波伝搬特性の推定方法が提案がなされている。この技術は広い地域に無線基地局を開設する場合に既存の電波伝搬特性を用いて無線基地局の開設場所を類推するものである。
【００１６】
しかしながら、建築物内ではサイト毎の構造上の違いが大きく、高い信頼性が必要となる無線ネットワークシステムの構築にはサイト特有の伝搬環境を考慮した無線ネットワーク設計を行うことが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００９−２９６５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記特許文献１に開示される電波伝搬特性推測支援システムでは、地域の属性情報とこの地域における電波伝搬特性を推定するために有用な参考情報とを対応付けて記憶し、属性情報入力部は、電波伝搬特性を推定したい地域の属性情報を入力するようになっている。
【００１９】
また、出力部は、記憶部に記憶されている情報を検索して、属性情報入力部により入力された属性情報に合致する属性を有する地域を特定し、特定した地域に対応付けられている参考情報を出力する。
【００２０】
このように特許文献１に記載の技術は、きわめて広域で移動体通信事業を行う場合の大規模の無線通信システムであって、開かれた大きな空間に関する電波伝搬特性推測手法である。
【００２１】
しかしながら、建築物の建屋内の電波伝搬では、上述の広域の開かれた大きな空間ではなくて狭い閉じられた空間でしかも多くの付帯構造物条件があることから、上述した技術では限界があり、また実際には適用できないものであった。
【００２２】
すなわち、これらの付帯構造物条件である建築物の間取りや壁、床の形状等の構造体条件や、これら構造体の材料の材料条件等も電波伝搬特性に大きな影響を与えるため、これらの情報を加味してやらないと精度の良い無線基地局の配置設計ができないという課題があった。
【００２３】
本発明の目的は、新規に建築物に無線ネットワークを構築するときに信頼性の高い無線ネットワークを構築するための無線基地局の配置支援装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の特徴は、少なくとも既存の建築物の間取り、既存の建築物の構造物の属性及び既存の建築物内の無線基地局の配置位置等を記憶した記憶手段と、新規の建築物の間取りや新規の建築物の構造物の属性に基づき、新規の建築物を構成する空間の一部をノードとし、ノードに隣接する他のノード間で電波が伝わる伝播路をエッジ（リンク）とし、ノードとエッジ（リンク）のリンク情報を付加してグラフを生成するグラフ生成手段と、グラフ生成手段によって生成された新規の建築物に関するグラフのうちの一部である部分グラフと、グラフ生成手段によって生成されて記憶手段に記憶されている既存の建築物に関するグラフのうちの一部である部分グラフとの相関関係を評価し、相関度が高い既存の部分グラフを抽出するグラフ検出手段と、新規の建築物の間取りを表示すると共に、グラフ検出手段で抽出された既存の建築物の部分グラフから無線基地局の配置位置を抽出して表示する表示手段を備えたところにある。
【００２５】
尚、ここで新規の建築物とは新規に無線ネットワークを構築する場合の建築物をさしており、既存の建築物であっても新たに無線ネットワークを構築する場合は新規の建築物を意味している。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、建築物の建屋内に新規の無線ネットワークを構築する際に、無線ネットワークを構築した過去の建築物の構造条件から、無線ネットワークを新規に構築する建築物の構造条件に類似した無線ネットワークを抽出し、この抽出された過去の無線ネットワークに使用した無線基地局の配置情報を利用して新規の無線ネットワークの無線基地局の配置に使用することができ、信頼性の高い無線ネットワークを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例になる無線基地局の配置支援装置の構成を示す構成図である。
【図２】建築物の特定床面における間取り図の例を示す間取り図である。
【図３】建築物の特定床面の構造体毎の属性を記述した図である。
【図４】建築物の特定床面の無線基地局の属性を記述した図である。
【図５】建築物の特定床面の受信アンテナの属性を記述した図である。
【図６】建築物の特定床面の間取りの一例を示した間取り図である。
【図７】図６に示した間取りにおいてのノードの存在状況をしめす間取り図である。
【図８】図６に示したノードの属性を記述した図である。
【図９】図６に示した各ノードを結ぶエッジ（リンク）の存在状況を示す間取り図である。
【図１０】図９に示したエッジ（リンク）の属性を記述した図である。
【図１１】建築物の特定床面のノードとエッジ（リンク）を求めるためのグラフ生成方法を示すフローチャートである。
【図１２】図１１で示すフローチャートによって得られたノードとエッジ（リンク）の関係を表すトポロジーの一例を示す図である。
【図１３】新規と既存の建築物の相関を求め、相関性が高い既存の建築物のグラフを抽出する方法を示すフローチャートである。
【図１４】図１３で求められた相関性の高いグラフを新規建築物の間取り図上に配置して表示した一例を示す図である。
【図１５】図１３で求められた相関性の高いグラフを新規建築物の間取り図上に配置して無線基地局を表示した一例を示す図である。
【図１６】本発明の他の一実施例になる無線基地局の配置支援装置の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２８】
以下、本発明の一実施例を図面に従い詳細に説明すると、図１は本発明の第一の実施例に係る無線環境検索装置１００の構成例を示した図である。
【００２９】
無線環境検索装置１００は入力部１０１、グラフ生成部１０２、記憶部１０３、グラフ検索部１０４及び表示部１０５により構成され、夫々は信号ライン１０６により結ばれ、信号の受け渡しが行なわれる構成となっている。
【００３０】
入力部１０１は無線ネットワークを構築しようとしている新規の建築物の３次元構造物、また既に無線ネットワークを構築済みで、無線伝搬環境が既知の建築物の３次元構造物、及び無線基地局のアンテナ配置並びに無線基地局からの無線電波の送信電力分布の入力等の諸々の入力を受け付ける。
【００３１】
図２に典型的な建築物の３次元構造物の一例を示しており、図２の例はビル等の特定階の床構造部であり、この特定階の床構造部に無線ネットワークを構築しようとしている。この床構造部は無線ネットワークの構築のために各構造物に座標が割り付けられている。
【００３２】
例えば、この建築物の床構造部は、付帯構造物である壁面Ｗ１〜Ｗ４、床Ｆ、天井（図示せず）、窓（図示せず）及び柱Ｐ１〜Ｐｎ等の構造物で構成され、更にこの床構造部には壁やパーティションによって区切られた室内に設置される機器装置Ｍや什器（図示せず）などの付帯構造物も存在する。
【００３３】
無線ネットワークを構築しようとしている特定階の床構造部は予め定義する３次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）によって、床構造部を形成する上記壁面Ｗ、窓、柱Ｐ等の基本構造物や、場合によっては機器装置Ｍや什器、アンテナＡＰ１、ＡＰ２及び受信局ＳＴ１〜ＳＴｎ等の配置位置が記述されるようになっている。
【００３４】
ここで、Ｘ成分は床の長さ方向の座標を表し、Ｙ成分は床の幅方向の座標を表し、Ｚ成分は床の高さ方向の座標を表している。
【００３５】
例えば左下角を３次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の基点とし、壁面Ｗ、床Ｆ、天井、窓、柱Ｐ、室内に設置される装置Ｍ、什器、基地局アンテナＡＰ及び受信アンテナＳＴ等の構造物の座標位置が予め定義されるようになっている。
【００３６】
図３は上述した図２に示す構造物等を座標で表現した３次元構造情報の一例であり、例えば（１）構造物の種類、（２）構造物の名称、（３）３次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、及び（４）形状が３次元情報として記憶されている。これは無線環境検索装置１００の記憶部１０３を利用して記憶される。
【００３７】
尚、ここでは壁、柱等のように形状が直方体の構造物については対角の２点の座標位置を特定する形で３次元構造情報が表現されている。図３において、例えば図２の下側の壁Ｗ１は始点の座標が（０ ０ ０）にあり、その終点を（１６ ０．５ ３）とする、長さが１６ｍ、厚さ（幅）が０．５ｍ、高さが３ｍの直方体構造であることを示している。同様に図２の右側の壁Ｗ２、上側の壁Ｗ３及び左側の壁Ｗ４も上記のように定義されている。
【００３８】
また、床構造部の床の基点部分の柱Ｐ１は、始点の座標が（０ ０ ０）にあり、その終点を（１ １ ３）とする、長さが１ｍ、厚さ（幅）が１ｍ、及び高さが３ｍの直方体構造を示している。
【００３９】
同様に柱Ｐ１に隣接する柱Ｐ２は、始点の座標が（３ ０ ０）にあり、その終点を（４ １ ３）とする長さが１ｍ、厚さが１ｍ、及び高さが３ｍの直方体構造である。他の柱Ｐｎについても同様の定義がなされている。
【００４０】
機器装置Ｍや什器（図示せず）についても、上記したものと同様に３次元座標と形状について記述されている
ここで、図３には３次元構造情報の例を示しているが、これらの構造物毎に、その電気的特性である（５）誘電率、透磁率、導電率等の少なくとも１つが併せ記憶されている。これは、特許文献１のような広い空間を対象とする場合と異なるところであり、建築物内部の電波伝搬特性を推定するために重要なパラメータである。
【００４１】
つまり、構造物が壁Ｗである場合に、その材料の電気的特性である誘電率、透磁率、導電率等が記憶されている。もちろん、その他の構造物が柱である場合にも同様に記憶されている。
【００４２】
また、図２に示すＡＰ１及びＡＰ２は基地局アンテナの配置位置を示しており、これらの基地局アンテナＡＰ１及びＡＰ２から放射される無線電波により、この特定床構造部の無線ネットワークが構築される。
【００４３】
基地局アンテナＡＰ１及びＡＰ２の３次元情報は、例えば図４にあるようにダイポールアンテナや、平面アンテナ等の（１）アンテナの種類、（２）名称や、（３）送信電力、（４）３次元座標値（Ｘ,Ｙ,Ｚ）、（５）チルト角、（６）アジマス角等のアンテナの設置角度が記述されている。
【００４４】
例えば、図４において図２の右上にある基地局アンテナＡＰ１はダイポールアンテナを使用し、送信電力が１３ｄＢｍ、座標が（１０ １５ ２．７）の位置に、チルト角、アジマス角ともに０度で設置されることを示している。
【００４５】
同様に、図２の左下にある基地局アンテナＡＰ２は平面アンテナを使用し、送信電力が１３ｄＢｍ、座標が（１ ３ ２．７）の位置に、チルト角が０度、アジマス角が９０度で設置されることを示している。
【００４６】
また図２に白丸で示す受信アンテナＳＴは受信アンテナの位置を表しており、各受信アンテナＳＴ１〜ＳＴnにより、基地局アンテナＡＰ１及びＡＰ２からの受信電力を測定したポイントを示している。
【００４７】
図５は、受信アンテナＳＴによる電波伝搬特性の測定値を表す一例であり、各受信アンテナにおける（１）名称、（２）受信アンテナＳＴの３次元座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、（３）各基地局アンテナＡＰ１、ＡＰ２からの受信電力値を表している。
【００４８】
したがって、これらの情報は上述したように無線環境検索装置１００の記憶部１０３を利用して記憶される。
【００４９】
ここで、図３、図４及び図５に示すような付帯構造物、基地局アンテナＡＰ、受信アンテナＳＴ等の３次元情報は入力装置１０１を利用して入力される。
【００５０】
入力部１０１はキーボード等から作業員が手入力するものや別の記憶メディア（ＤＶＤ、ＣＤ、フラッシュメモリ等）から転送入力されるものであっても良く、その他の装置に接続されてこれらの情報を自動的に得られるものであってもよい。
【００５１】
例えばＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）装置に接続して、ＣＡＤ図面を３次元構造情報として利用してもよい。また、レーザーレンジスキャナ、３次元認識カメラなどに接続して、空間情報の入力装置として利用することも可能である。
【００５２】
グラフ生成部１０２は３次元構造物によって形成される空間に対してノードを定義し、更にこの定義されたノード間を結ぶエッジ（リンク）を定義することにより、グラフ情報を生成するように機能付けされている。
【００５３】
グラフ生成部１０２の機能について図６に示す建築物の間取り図をもとに説明する。図６は入力部１０１によって入力されて記憶部１０３に記憶されている３次元構造物を上面から見た間取り図を示しており、２次元で図示しているが３次元構造物により構成されるものである。（ただし、本実施例は３次元データに限定するものではなく、２次元データにおいても本発明の有効性は変わらない。）
図６において、参照番号２０１、２０２は壁面を示し、壁面２０１，２０２の途中には柱２０３が配置され、この柱２０３とは別に床面にも柱２０４が配置されている。ここで、壁２０１，２０２や柱２０３、２０４はこれ以外にも多く配置されているが、図面上では参照番号は省略しており、これらの壁や柱等は代表して参照番号を付している。
【００５４】
床面には室内を区切るパーティション２０５、２０６，２０７が配置され、これらの部屋には什器の一部である机２０８、２０９が配置されている。この場合もパーティションや什器はこれ以外にも多く配置されているが、図面上では参照番号は省略している。
【００５５】
このような間取り図に対して、グラフ生成部１０２は電波が遮られることなく、或いは遮られても影響がそれほど大きくなく伝わる空間を抽出する。ここで、電波が遮られることがないということは構造物がないということである。ただし、対象とする無線周波数の波長の２〜５倍程度の物体は無視することも可能である。
【００５６】
グラフ生成部１０２によって得られる、電波が遮られることなく、或いは遮られても影響がそれほど大きくなく伝わる空間の例を図７に示している。
【００５７】
図７において上記した空間は破線で囲まれた領域で示してあり、参照番号を付した空間２１０〜空間２１７はその代表例を示している。このような空間を抽出する方法として、空間を均一に細かく分割するボクセル分割法や、構造物を構成する各面の境界に注目して、空間を分割する手法、例えばkD−tree分割法等を用いることにより空間の特徴を調べることが可能である。尚、参照番号２１０は建築物の外部空間を示している。
【００５８】
そして、グラフ生成部１０２はこのような各空間をノードとして定義しており、図８に各ノードの属性を示している。各ノードに対して、ノード内の空間における（１）始点の３次元空間座標値（ｍ）、及び（２）各軸方向（３次元方向）の長さ（ｍ）を示している。
【００５９】
また、（３）什器等と示した値は、各ノードの空間内に含まれる什器等の体積を示しており、（４）重みは、たとえば、各ノードの空間内の体積から什器等の体積を除き、空間内の電波伝搬のしやすさを表す値を定めている。また、この重みは什器の材料等によっても電波伝播のしやすさが異なるので、材料によっても重みを修正することも考慮される。
【００６０】
また、グラフ生成部１０２は各ノードをつなぐエッジ（リンク）を演算する機能を有しており、各ノードにおける各境界面の方向について、ノード間に存在する構造物を調べ、この構造物を間にして配置するノードに対してエッジ（リンク）を演算して生成する。これらのエッジ（リンク）の演算に際しては、図３等に記述されている構造物の夫々の属性を利用して演算されるものである。
【００６１】
尚、この演算においては図３に示す属性をすべて利用するものではなくても良く、要はエッジ（リンク）を適切に求められるものであれば良いものである。
【００６２】
各ノードにおける各境界面について、構造物で覆われる部分が境界面をすべて覆っていなければ残りの面積は開口面積とみなし、開口部を挟んで配置するノードに対してこれらを結ぶエッジ（リンク）を生成する。
【００６３】
例えば、図７にあるノード２１２に着目すると、ノード２１２とノード２１１の間、ノード２１２とノード２１３の間、ノード２１２とノード２１４の間、ノード２１２とノード２１５の間、ノード２１２とノード２１６の間、及びノード２１２とノード２１７の間にエッジ（リンク）が確立できる。
【００６４】
すなわち、図７及び図９においてノード２１２の上側の境界面に対しては壁２０２の部分と、柱２０３の部分を介してノード２１０と隣接するため、これらにはそれぞれエッジ（リンク）２２０及びエッジ（リンク）２２１が生成される。
【００６５】
同様に、ノード２１２の右側の境界面に対しては、パーティション２０５を介してノード２１１、ノード２１４及びノード２１５と隣接するため、これらにはそれぞれエッジ（リンク）２２２、２２３及び２２４が生成される。
【００６６】
また、ノード２１２の下側の境界面に対しては、ノード２１６との間にパーティション２０７が存在するため、ノード２１６との間にエッジ（リンク）２２５が生成される。
【００６７】
ここで、ノード２１２の下側の境界面は、パーティション２０７の面積によってすべてが覆われることなくノード２１７と繋がっているので、ノード２１２に直接的駅に隣接する開口部分としてノード２１７との間にエッジ（リンク）２２６が生成される。また、たとえば、壁２０２に窓が設けられていたり、パーティション２０６にドアがあったりする場合は、この部分にたいしてもエッジ（リンク）が生成される。
【００６８】
同様にノード２１２とノード２１３に対してエッジ（リンク）２２７〜エッジ（リンク）２２９が生成される。
【００６９】
図１０は図９に示した各エッジの記述状態を示してり、（１）エッジの名称、（２）ノードの始点と終点、（３）始点の境界面方向（４）遮蔽か開口しているかの遮蔽種別、（５）遮蔽している構造物の種類、（６）エッジの重み等が各エッジに対して定義されている。
【００７０】
次のこのようなエッジ（リンク）を作成するための工程を図１１に示すフローチャートに基づき説明する。図１１において、ステップＳ２３０ではグラフ生成のために図６に示すような間取り図を記憶部１０３から読み出しグラフ生成部１０２に展開する。
【００７１】
次に、ステップＳ２３１に進んで空間解析処理を実行するが、これは上述したよう読み出された間取り図から電波が遮られることなく、或いは遮られても影響がそれほど大きくなく伝わる空間を抽出する。
【００７２】
空間が抽出されるとステップＳ２３２に進んで、抽出された空間に対応する各ノードを生成する。
ノードが生成されるとステップＳ２３３に進んでそのノードの属性を定義する。この属性は図８にあるようにノード毎にそのノードの位置、大きさ、什器の存在及び重みが記述されている。
【００７３】
次に、ステップＳ２３２、ステップＳ２３３でノードｋが生成され、その属性が決定されるとステップＳ２３４に進んで基準となるノードｋの各境界面方向を決定し、更にステップＳ２３５に進んで存在する構造物に関して図３に記述してあるような属性を用いて解析を行なう。
【００７４】
その結果に基づいて、ステップＳ２３６では基準となるノードに対する構造物ｊの方向にあるノードを決定し、ステップＳ２３７でエッジ（リンク）を生成する。
【００７５】
一方、ステップＳ２３８において各境界面方向に窓やドア等の開口があると判断されると、ステップＳ２３９でこの開口を通るノードとのエッジ（リンク）を生成する。
【００７６】
このようにして、図１０に示されるようなエッジ（リンク）の定義が完成されるとステップＳ２４０に進んでグラフの保存処理を行なう。
【００７７】
また、図１２にはこれらのノードとエッジ（リンク）の関係をグラフとして表したトポロジーを示しており、各ノードは、３次元構造の場合は各６方向の境界面に対してそれぞれ一つ以上のエッジ（リンク）を持ち、ノード間の電波が遮蔽されるか否かの情報を持つものである。
【００７８】
以上のようにして、図６にあるような３次元（もしくは２次元）の構造物が与えられるとグラフ生成部１０２は空間解析を行ってグラフを生成する。
【００７９】
生成されたグラフは、既に無線ネットワークを構築済みの建築物であれば、図４に示したような建築物内の基地局アンテナ配置データ及び図５に示した受信アンテナの伝搬環境測定値と共に記憶部１０３にデータベースとして保持する。これらは後述するグラフ検索部１０４の既知のグラフとして使用される。
【００８０】
そして、これらのデータベースは無線ネットワークを構築するたび毎に更新されて蓄積されていくものである。したがって、このデータベースを拡充すればする程より精度の高いデータが蓄積されていき、後述するようなグラフ検索での相関度を高くできるものである。
【００８１】
次に、グラフ検索部１０４の処理を説明するために、図１３にグラフ検索部１０４のフローチャートの一例を示している。
【００８２】
新規の無線ネットワークを構築する場合はステップＳ２４１で新規の建築物を表すグラフＧｓを検索する。そして、この場合は図１１に示したような処理によって各ノードに対応したエッジ（リンク）を生成する。
【００８３】
次に、ステップＳ２４２ではグラフＧｓ内の各ノードｋについて以下に述べる処理を実行する。
【００８４】
すなわち、ステップＳ２４３では各ノードｋに関して、ｎ個のエッジ（リンク）まで許した部分グラフＧｓ(ｋ，ｎ)を抽出する処理を実行する。ここで、部分グラフＧｓ（ｋ，ｎ）は、各ノードｋを中心として、ノードｋからｎ個のエッジ（リンク）を隔てたノードまでを含むグラフＧｓの部分グラフを示すものである。
【００８５】
このような部分グラフは図１２に示すような関係を表現している。尚、ｎは予め定めた値であっても、１から最大のNまで繰り返し実施してもよい。
【００８６】
次に、ステップＳ２４４では既存のデータベース内の各グラフＧｊについてステップＳ２４３に示す処理と同様の処理を実行することを示している。
【００８７】
次にステップＳ２４５はデータベース内の或るグラフＧｊ含まれる各ノードｉについて、このノードｉを中心とした部分グラフＧｊ（ｉ，ｎ）を抽出する処理を実行する。この処理はステップＳ２４３で求めた部分グラフＧＳ（ｋ，ｎ）と類似の部分グラフＧｊ（ｉ，ｎ）を抽出するものである。
【００８８】
したがって、データベースの充足度が高いほどより類似した部分グラフＧｊ（ｉ，ｎ）が得られるものである。この場合、データベース内の部分グラフＧｊ（ｉ，ｎ）は一個の場合もあるし、場合によっては複数の部分グラフＧｊ（ｉ，ｎ）が抽出されてくるものである。
【００８９】
上記した処理によって新規の建築物の部分グラフＧＳ（ｋ，ｎ）とデータベース内の類似の部分グラフＧｊ（ｉ，ｎ）が求まると、ステップ２４６において両グラフの相関値を算出する処理を実行する。ここで両部分グラフ間の相関値とは、例えば、ノードの重み、接続する等距離の各エッジ（リンク）の重みの値等をベクトル化し、ベクトル同士の内積を算出することで得られるものである。ただ、相関値の決め方はこれに限らずに建築物によっても適切な方法が選ばれて使用されるものである。
【００９０】
両グラフの相関値を算出する処理を実行して相関値が求まると、ステップＳ２４７では新規の建築物のグラフＧｓの各ノード毎に相関値が規定以上、例えば最も相関値が大きいデータベース内の部分グラフＧｋ（ｋ，ｊ，ｎ）を抽出する。
【００９１】
例えば、最も相関値が大きいデータベース内の部分グラフＧ（ｋ，ｊ，ｎ）が抽出されると、ステップＳ２４８では新規の建築物のグラフGsの各ノードｋに対する部分グラフＧｋ（ｋ，ｊ，ｎ）を合成する処理を実行する。一つの方法として、ノードｋを中心に部分グラフＧｋ（ｋ，ｊ，ｎ）を配置し、重複するノードは、相関値の高い部分グラフＧ（ｋ，ｊ，ｎ）に含まれるノードとエッジ（リンク）を優先する等の方法が有利である。
【００９２】
以上のような処理を実行することにより、グラフ検索部１０４は既存のデータベースに含まれる部分グラフのうちで相関値の大きいものを抽出することができるものである。
【００９３】
図１４は表示部１０５において、これらの相関値の高い部分グラフを合成して表示した一例を示す図である。参照番号２５０は新規に基地局の配置を実施したい建築物の間取りを示している。そしてこの間取り図に重畳されてデータベースから抽出された相関値の高い部分グラフによって構成される構造物データ（例えば３次元構造物データ）の範囲と各相関値を示している。
【００９４】
参照番号２５１はデータベース内に記憶されている建築物Ａの一部に対応する部分グラフであり、その相関値は９０％である。
【００９５】
また、参照番号２５２はデータベース内に記憶されている建築物Ｂの一部に対応する部分グラフであり、その相関値は８０％であり、参照番号２５３はデータベース内に記憶されている建築物Ｂの一部に対応する部分グラフであり、その相関値は５０％であり、参照番号２５４はデータベース内に記憶されている建築物Ｃの一部に対応する部分グラフであり、その相関値は５０％であることを示している。
【００９６】
そして、各部分グラフに配置されている無線基地局を新規の建築物に配置すべき無線基地局とみなして無線ネットワークを構築するものである。
【００９７】
そのことを図１５は説明しており、建築物Ａにおける基地局アンテナ２５５、建築物Ｂにおける基地局アンテナ２５６、及び建築物Ｃにおける基地局アンテナ２５７を表示した例である。尚、図１５中で薄いハッチングした領域と濃いハッチングした領域は相関性を視覚的に表現したものであり、濃い領域の方が相関性が高いことを示しているが、ハッチングした領域は異なった色によって相関性の高低を表現するようにしても良い。
【００９８】
以上のように、本発明の第一の実施例によれば、建屋内の無線ネットワークシステムの構築において、過去に配置済みの建築物の構造条件から、新規に配置したい建築物の構造条件に類似した条件を検索することにより、過去の基地局の配置情報を利用して新規の建築物への基地局の配置を容易に得ることができるものである。
【００９９】
尚、本実施例においては単独の装置について説明したが、データセンターにデータベースを構築して多くの業者からのデータを蓄積しておき、ネットワークを用いてデータベースに接続して上述したような処理を実行するようにしても良いものである。この場合は多くのデータが蓄積されるのでより類似度の高い部分グラフが得られるようになる。
【実施例２】
【０１００】
図１６は図１に示す第一の実施例に加えて伝搬情報合成部１０６を持つことが特徴となっている。伝搬情報合成部１０７は既設の建築物に関するグラフと、伝搬環境の測定値をデータベースに登録する際に次のような処理を実施する。
【０１０１】
既にデータベースに登録されているおけるグラフから、相関値の高い部分グラフと、伝搬環境の測定値を取得する。
【０１０２】
次に、相関値の高い部分グラフと、既設の建築物における部分グラフをノードとエッジ（リンク）毎に比較して規定値以上に異なるノードもしくはエッジ（リンク）を抽出する。
【０１０３】
次に、データベースから得られた伝搬環境測定値と、今回登録する伝搬環境測定値を比較し、その差異が規定値以下であれば、相互の部分グラフ同士を統合して、相違部分として抽出されたノード、エッジ（リンク）は、影響の少ない誤差要因としてデータベースに登録する。
【０１０４】
逆に、前記伝搬環境測定値の差異が規定値以上となる場合は、影響の大きい誤差要因としてデータベースに登録する。
【０１０５】
以上のように行なうことにより、データベースの誤差要因等について、ロバストネス性を高めることが可能となる。
【符号の説明】
【０１０６】
１…無線環境検索装置、１０１…入力部、１０２…グラフ生成部、１０３…記憶部、１０４…グラフ検索部、１０５…表示部、１０６…伝搬情報合成部、１０７…伝搬推定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも既存の建築物の間取り、前記既存の建築物の構造物の属性及び前記既存の建築物内の無線基地局の配置位置等を記憶した記憶手段と、
新規の建築物の間取りや前記新規の建築物の構造物の属性に基づき、前記新規の建築物を構成する空間の一部をノードとし、前記ノードに隣接する他のノード間で電波が伝わる伝播路をエッジ（リンク）とし、前記ノードと前記エッジ（リンク）のリンク情報を付加してグラフを生成するグラフ生成手段と、
前記グラフ生成手段によって生成された前記新規の建築物に関するグラフのうちの一部である部分グラフと、前記グラフ生成手段によって生成されて前記記憶手段に記憶されている既存の建築物に関するグラフのうちの一部である部分グラフとの相関関係を評価し、相関度が高い既存の部分グラフを抽出するグラフ検出手段と、
前記新規の建築物の間取りを表示すると共に、前記グラフ検出手段で抽出された既存の建築物の部分グラフから前記無線基地局の配置位置を抽出して表示する表示手段とを備えたことを特徴とする建築物における無線基地局の配置支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載の建築物における無線基地局の配置支援装置において、
前記グラフ生成手段は、前記新規の建築物の間取り、ノード、エッジ（リンク）及び前記ノードと前記エッジ（リンク）のリンク情報を前記記憶手段に記憶させることを特徴とする建築物における無線基地局の配置支援装置。
【請求項３】
請求項２に記載の建築物における無線基地局の配置支援装置において、
前記グラフ検出手段は前記新規の建築物及び前記既存の建築物の間取りに関する複数の部分グラフを抽出し、
前期表示手段は前記新規の建築物の間取りを表示すると共に、前記既存の建築物の複数の部分グラフから複数の無線基地局の配置位置を抽出して前記間取り上に表示することを特徴とする建築物における無線基地局の配置支援装置。
【請求項４】
請求項２に記載の建築物における無線基地局の配置支援装置において、
前記記憶手段に記憶されている建築物の構造物の属性は、構造物毎に誘電率、透磁率、導電率等の少なくとも１つである電気的特性が併せ記憶されていることを特徴とする建築物における無線基地局の配置支援装置。
【請求項５】
請求項１に記載の建築物における無線基地局の配置支援装置において、
前期表示手段は相関性の高さを色の濃さ、或いは色の種類によって表現することを特徴とする建築物における無線基地局の配置支援装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記グラフ生成手段によって得られたグラフを前記記憶手段に登録する際に、新規に登録するグラフと、既に登録されているグラフの全体もしくはグラフの一部との相違点を抽出し、前記無線局配置の違いが規定値より小さい場合は、誤差要因の小さい相違点として登録し、規定値より大きい場合は、誤差要因の大きい相違点として登録する伝搬情報合成部を備えていることを特徴とする建築物における無線基地局の配置支援装置。
【請求項１】
少なくとも既存の建築物の間取り、前記既存の建築物の構造物の属性及び前記既存の建築物内の無線基地局の配置位置等を記憶した記憶手段と、
新規の建築物の間取りや前記新規の建築物の構造物の属性に基づき、前記新規の建築物を構成する空間の一部をノードとし、前記ノードに隣接する他のノード間で電波が伝わる伝播路をエッジ（リンク）とし、前記ノードと前記エッジ（リンク）のリンク情報を付加してグラフを生成するグラフ生成手段と、
前記グラフ生成手段によって生成された前記新規の建築物に関するグラフのうちの一部である部分グラフと、前記グラフ生成手段によって生成されて前記記憶手段に記憶されている既存の建築物に関するグラフのうちの一部である部分グラフとの相関関係を評価し、相関度が高い既存の部分グラフを抽出するグラフ検出手段と、
前記新規の建築物の間取りを表示すると共に、前記グラフ検出手段で抽出された既存の建築物の部分グラフから前記無線基地局の配置位置を抽出して表示する表示手段とを備えたことを特徴とする建築物における無線基地局の配置支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載の建築物における無線基地局の配置支援装置において、
前記グラフ生成手段は、前記新規の建築物の間取り、ノード、エッジ（リンク）及び前記ノードと前記エッジ（リンク）のリンク情報を前記記憶手段に記憶させることを特徴とする建築物における無線基地局の配置支援装置。
【請求項３】
請求項２に記載の建築物における無線基地局の配置支援装置において、
前記グラフ検出手段は前記新規の建築物及び前記既存の建築物の間取りに関する複数の部分グラフを抽出し、
前期表示手段は前記新規の建築物の間取りを表示すると共に、前記既存の建築物の複数の部分グラフから複数の無線基地局の配置位置を抽出して前記間取り上に表示することを特徴とする建築物における無線基地局の配置支援装置。
【請求項４】
請求項２に記載の建築物における無線基地局の配置支援装置において、
前記記憶手段に記憶されている建築物の構造物の属性は、構造物毎に誘電率、透磁率、導電率等の少なくとも１つである電気的特性が併せ記憶されていることを特徴とする建築物における無線基地局の配置支援装置。
【請求項５】
請求項１に記載の建築物における無線基地局の配置支援装置において、
前期表示手段は相関性の高さを色の濃さ、或いは色の種類によって表現することを特徴とする建築物における無線基地局の配置支援装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記グラフ生成手段によって得られたグラフを前記記憶手段に登録する際に、新規に登録するグラフと、既に登録されているグラフの全体もしくはグラフの一部との相違点を抽出し、前記無線局配置の違いが規定値より小さい場合は、誤差要因の小さい相違点として登録し、規定値より大きい場合は、誤差要因の大きい相違点として登録する伝搬情報合成部を備えていることを特徴とする建築物における無線基地局の配置支援装置。
【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】
【図１５】
【図１６】
【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】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−１１０４９６（Ｐ２０１３−１１０４９６Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２４１６（Ｐ２０１１−２５２４１６）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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