JP2005269169A - 赤外線を用いたデータ配信制御方式、データ配信装置、そのプログラム及びそのデータ配信システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、単方向赤外線通信方式で安定と高速なデータ配信速度と広い配信エリアを提供できることで、人の集まる所に、同時に多数のユーザに高速情報配信を実現できる単方向赤外線通信方式、赤外線送信装置、プログラム及びと赤外線データ配信システムを提供することである。

【解決手段】単方向赤外線通信方式を用いて、単方向赤外線データ配信装置１Aから単方向赤外線通信方式で赤外線の受信できる携帯情報端末１Bへデータを配信する。配信されるデータに配信データの相対データ番号と配信装置アドレスを含むデータの識別キーを付加してそのデータを配信する。通信環境とインプリメントに応じて、配信データを複数のパケットに分割し、各パケットを伝送することがある。また、赤外線送信装置の赤外線発光素子が光ファイバで散光機能をもつ光学体に接続され、自由度の高い赤外線配信アクセスポイントの設置が可能である。

【選択図】図１

Description

本発明は、インタネット等のネットワーク上にあるデジタルデータを配信し，携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistance ）や赤外線通信機能をもつ携帯電話等へ効率よくデータ配信システムに関し，特に，駅、空港、商店街、ショッピンモールおよびほかのの公共性の高い場所で，多数のユーザが同時にかつ非接触でデータを取得するような場合に適した赤外線を用いたデータ配信制御方式、データ配信装置、そのプログラム及びそのデータ配信システムに関する。

携帯情報端末向けの通信手段として、無線ＬＡＮやBluetoothやモバイル通信などが注目されている。しかし、利用者によるアクセスが同時に多発し混在した場合に、アクセスポイントの処理制限または周波数帯域に制限があるため、結局実質に接続速度の低下または接続不能の問題が生じていた。ホットスッポトに無線ＬＡＮやモバイルのアクセスポイントの増加で、上記の問題を改善できるが、電波の干渉問題がある。

無線ＬＡＮとか携帯電話の普及によって、使える電波周波数資源に大きな圧迫になり、一方赤外線通信が１対１の近距離通信だけで使われている。

無線ＬＡＮなどを利用することによって、携帯情報端末の消費電力も大幅に増えて、結局携帯情報端末の利用する時間が大きく短縮された。

大きなシェアをもつ低価格ＰＤＡが上記の無線ＬＡＮまたはモバイル通信機能が搭載されていないから、関連のモジュールを増設しないと、上記の通信サービスを利用することができない。

上記のＰＤＡには、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association）対応した赤外線端子を搭載しているから、ＩｒＤＡで通信サービスを受けることが可能である。

しかしながら、ＩｒＤＡでは、コネクション型の通信をベースにするから、高速通信は、１対１の機器間でコネクションを確立した状態で行われている。また、消費電力を削減するために、通信距離が１メートル以下であって、一つのアクセスポイントには、１のユーザしかと通信ができない。

従来、赤外線発光素子が赤外線通信装置の本体またはその近くに設置されるため、赤外線送信装置の設置について設置自由度が制限される。赤外線発光素子を赤外線送信装置と分離して使用する方法で、赤外線発光素子の設置自由度を増やす。

上記のＩｒＤＡで決められる赤外線通信方式にあては、コネクション型の通信がベースとなっているため、高速通信では、１対１の機器間でコネクションを確立した状態においてデータ通信を行なうから、１対多数の通信ができない。また、通信距離が短いから、広い通信エリアが困難である。赤外線通信で長い通信距離と１対打数の同時高速通信を実現することによって、新しい通信手段を提供することが重要である。

本発明は上記の課題を考慮してなされたものであり、ユーザの携帯情報端末からの応答が非必要であるから、送信側の赤外線送信増幅だけで、長い通信距離または広い通信エリアを確保することができる。

赤外線が障害物を通過することができないから、弱点として一般的に認識された。しかしながら、本発明を利用すれば、この赤外線の特徴を生かして、空間上に干渉ないの多数受信エリアを簡単に作れる。だから、ホットスポットなど公共性の場所に多数のアクセスポイントを提供することができる。

赤外線発光素子が赤外線通信装置の本体またはその近くに設置されるため、赤外線送信装置の設置自由度が制限される。赤外線発光素子を赤外線送信装置と分離して使用する方法があるが、高速赤外線通信を用いる場合、発光素子を赤外線通信装置本体に接続する長い電気ケーブルを使用することによって、電気的なノイズや波形の変形などを生じて、通信品質の著しく低下を避けることができない問題がある。

本発明の送信装置は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光ファイバの使用によって、赤外線発光素子の装着位置に制限されることなく、広範囲にわたって赤外線配信アクセスポイントを設置する可能な単方向赤外線配信装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、赤外線通信によるデータの配信に、受信端末からの受信応答なしの単方向赤外線通信方式を用いて、高速かつ安定にデータを配信することを特徴とする単方向赤外線通信方式を用いる。

上記の単方向赤外線通信方式をもちいる赤外線送信装置で、1対複数の配信を実現できる。

データ配信システムでは、単方向赤外線通信方式によって、単方向赤外線データ配信装置から単方向赤外線通信方式で受信可能な携帯情報端末へデータを配信する。

前記データ配信システムにおいて、単方向赤外線データ配信装置は、配信データを単方向赤外線通信方式により配信するために、必要なデータ配信制御手段を備える。

単方向赤外線通信方式の送信部分では、一つのデータを配信するために、このデータを利用条件または環境に応じる適当なパケットサイズ、または事前に決められたパケットサイズでいくつかのパケットに分割してから、分割されたパケットの数及びパケットの順番を記憶するために各パケットにパケット毎の通し番号を付加してデータを配信する。

単方向赤外線通信方式の送信部分では、複数のデータを配信するときに、各配信データを識別するために、配信データの配信順番と配信装置アドレスを含む配信データの識別キーを構成し、各データにその識別キーを付加してデータを配信する。

単方向赤外線通信方式の受信部分では、配信されたデータを単方向赤外線通信方式により受信するために、必要なデータ受信制御手段を備える。

単方向赤外線通信方式の受信部分では、受信したデータの識別キーとデータの構成情報（上記のパケットの数及び通し番号）を用いて、受信したパケットデータから配信されたデータの再構成作業を事前に決められた手順で行なう。

また、受信されたパケットについてＣＲＣ（cyclic redundancy Checking）など符号訂正手法を用いて送受信の過程で発生したエラーを検出、またはエラーを訂正できる。

配信されたデータを受信装置に正しく再構成された場合、そのデータを受信装置に記憶する。受信したパケットに通信エラーが発生した場合、そのデータを識別するために付加された識別キーを用いて受信装置の一時記憶領域にそのデータを構成するパケットを保管する。データの再配信時に前記受信エラーの発生したパケットのみを再受信し、正しく受信したパケットをもちいて、そのデータを再構成し、受信装置に記憶する。

赤外線送信装置の赤外線発光素子が一つまたは複数の光ファイバの一端に接続され、それぞれの他端に送信エリアに応じるレンズをつけて配信エリアにある携帯情報端末に送信を行い、この赤外線送信装置の赤外線発光素子からの赤外線が光ファイバを経由して赤外線受信できる携帯情報端末に到達できる。

以上説明したように、この発明によれば、急速に普及している携帯情報端末に向け１対多数の同時高速データ配信と広い通信エリアを実現できる。上記の単方向赤外線通信方式を様々なデータ通信サービスにも適用できる赤外線を用いる通信手順を構築することが可能となる。

また、本発明によれば、赤外線発光素子に接続された光ファイバの利用によって、赤外線配信アクセスポイントの設置自由度を多く緩和でき、設置場所のレイアウトに応じる配線を簡単に施される可能になる。

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。図１は，本発明のシステムの原理構成図である。

図１において、１A、１Bはそれぞれ赤外線をもちいて通信を行なう送信装置と受信端末、２Aは赤外線送信チャネル、２Aは赤外線受信チャネル、３Aは送信装置の送信制御部、２Bは受信端末の受信制御部、４Aはデータを送信する送信データ、４Bはデータを受信する受信データを表す。

赤外線送信装置１Aから赤外線受信端末１Bへデータを配信する基本的な応用を例にして、本発明の原理を説明する。

赤外線送信装置１Aから赤外線受信装置１Bへ事前に決められる通信速度でデータを配信する。その通信速度について、インプリメントに依存する。

赤外線受信端末１Bは赤外線送信装置１Aから配信される一つのデータを正確に受信する過程を説明するために、赤外線送信装置１Aが上記のデータを配信する全過程に赤外線受信端末１Bが赤外線送信装置１Aからの全て信号を受信できるものとする。

赤外線送信装置１Aでは、データを配信する前に、配信データを識別するためのデータ識別キーをそのデータに割り当てる。このデータ識別キーは、データの順序を示す通し番号
を、必要の場合、赤外線送信装置１Aを示すアドレスも含んでいる。

ここで、データの順序を示す通し番号の割り当てについて説明する。赤外線送信装置１Aでは、配信されるデータの数が特定できないことがあるから、図２に示すうように有限の通し番号を用いて、配信データを管理する。その通し番号の対応関係を赤外線受信端末に正確に伝えるために、直前に割り当てられる通し番号をいつも赤外線受信端末１Bに配信する。

この直前に割り当てられる通し番号を用いることによって、赤外線受信端末１Bがいつも赤外線送信装置１Aと同じのデータの通し番号をもつことができる。この機能によって、送受信エラーが発生するときに、赤外線受信端末に一時保存されたデータの一部と新たに受信したデータの部分から正確に上記のデータを構成できる。

赤外線送信装置１Aでは、新しい配信データを配信するために、新しい通し番号が割り当てられる度に、この番号で示すデータも変わる。正確にデータを構成すうｒために、そういう変化を赤外線受信端末１Bに伝えなければならない。

大きいデータまたはストリーミングデータを配信するために、事前に決められたパケットサイズでデータをいくつかのパケットに分ける。また、分けられるデータのパケットごとにパケットの順番を示す通し番号を付加する。
図３にあるデータの配信過程を示す。このデータが四つのパケットに分けられ、各パケットが順番に赤外線送信装置１Aから赤外線受信端末１Bへ配信される。

赤外線送信装置１Aの赤外線部２Aの赤外線増幅することによって、長い配信距離または広い配信エリアを実現できる。また、送信部の形または構造を変更によって、特定の配信エリアを実現できる。

送信部２Aは送信装置１Aと一体になることもできし、電気ケーブル又は光ファイバーで送信装置１Aと接続され、それぞれ別の場所に設置されることもできる。

図４は本発明の赤外線送信装置の設置について、光ファイバの利用形態を示す図である。図４に示す赤外線送信装置２００は、赤外線送信装置２００に記憶されるデータを単方向赤外線通信方式で配信し得る機能を備えるものであって、赤外線の送信を行う赤外線発光素子２０１を有する。

赤外線発光素子２０１には、光ファイバ２０３の一端が接続され、光ファイバ２０３の他端は散光端の光学体２０４と結合する赤外線送信装置であって、赤外線発光素子２０１からの赤外線が光ファイバと光学体２０４を経由して、赤外線受信機能をもつ携帯情報端末へ伝達することができる。

赤外線配信装置の設置で、光ファイバーの使用によって、赤外線通信品質の向上と配線コストの削減を実現できる。また、分岐機能をもつ光ファイバー用の接続コネクター２０５を用いて、多数の赤外線アクセスポイントを設置するための配線作業が単純化になる。

一つの送信装置が複数のそれぞれ異なる配信データを配信する赤外線送信部をもつことができる。また、赤外線送信装置１Aには配信データを管理できる機能をもつことができる。

〔実施の形態１〕図５に、実施の形態１の構成例を示す。実施の形態１は、赤外線送信サーバ１０に記憶されておいたデータ１２をモバイル端末１１へ赤外線通信で配信する場合の例である。

赤外線送信サーバ１０は、配信スケジュールによって繰り返してデータ１２を配信している。モバイル端末１１は配信されるデータ１２の全てを受信した時点で、受信を終了する。

〔実施の形態２〕図６に、実施の形態２の構成例を示す。実施の形態２は、配信データ２２がネットワーク２３を経由し、データサーバ２４から赤外線送信装置２０に伝送され、さらに、モバイル端末２１へ配信する場合のの例である。

配信データ２２がデータサーバ２４から送信され、データサーバからの配信スケジュールによって、モバイル端末２１へ赤外線通信で配信される。モバイル端末２１は一定期間に全ての配信データを受信した時点で、受信を終了する。または、一定の時間で配信されているデータを受信してから、受信を終了することがある。

〔実施の形態３〕図７に、実施の形態３の構成例を示す。実施の形態３は、モバイル端末３１が赤外線以外の手段３７でネットワーク３３を経由し、データサーバ３４にあるデータを選択し、赤外線送信装置３０が上記の選択されたデータ３２をデータサーバ３４から取得し、モバイル端末３１へ赤外線通信で配信する場合の例である。即ち赤外線通信とほかの通信のハイブリッド通信方式である。

モバイル端末３１がPHS、無線LANなど赤外線以外の通信手段３７でネットワーク３３にアクセスでき、上記の通信手段でネットワーク３３に繋がっているデータサーバ３４に記憶されておいたデータを選択する。上記選択されたデータがデータサーバ３４からネットワーク３３を経由し、赤外線送信装置３０へ伝送され、赤外線通信でモバイル端末３１へ配信される。さらに、データサーバ３４が通信手段３７でモバイル端末３１に配信に関する配信情報を通知し、モバイル端末が通知されたデータ配信情報に従い、赤外線配信装置から上記のデータ３２を受信する。すべでのデータを受信した時点で、受信を終了する。必要があったら、通信手段３７でデータサーバに受信終了を通知する。

実施の形態２と実施の形態３を結合することによって、不特定ユーザへのデータ配信と特定ユーザへのデータ配信を提供するデータ通信システムの構成もできる。

以下、具体的な本発明の実施例について説明する

図８は、この実施の形態に係る単方向赤外線通信方式を用いるデータ配信システム１００を適用する情報配信システムの構成を示している。

配信データ管理サーバ１０１は、各データ提供者のクライアント端末１０４から送られた配信データを集中管理して、配信のスケジュールまたは受信側の要求に応じて、単方向赤外線配信装置１０２に配信データとスケジュールを伝送する。

単方向赤外線配信装置１０２は、単方向赤外線通信方式を利用して、単方向赤外線通信方式で受信できる携帯情報端末１０３へ配信する。

データ提供者のクライアント端末１０４とデータ管理サーバ１において、データの提供者は、手持ちのパーソナルコンピュータなどを本システム１００のクライアント端末１０４として簡単に利用することが可能である。そして、このクライアント端末４は、配信データと希望時刻などを指定したスケジュールとともにデータ管理サーバ１０１へ送信する。

単方向赤外線配信装置１０２と配信データ管理サーバ１０１間において、配信データサーバ１は、前記データ提供者によりクライアント端末１０４から送信された配信データとスケジュール情報を受信して、管理する。各単方向赤外線配信装置２の現在の配信スケジュールと要求された配信データとスケジュール情報を基にして、各単方向赤外線配信装置２へ配信データを送信する。

単方向赤外線配信装置１０２において、配信データサーバ１０１から送信された配信データをスケジュールに従い、配信データを配信する。

単方向赤外線配信装置１０２と携帯情報端末１０３間において、単方向赤外線通信方式の経路により各携帯情報端末１０３へ送信する。

次に、図９と図１０を参照して、赤外線データ配信システムに適用される単方向赤外線通信方式プロトコルについて詳細に説明する。

図９は、赤外線データ配信システムのための単方向赤外線通信プロトコルの構造を示す図である。この単方向赤外線通信プロトコルをIrFastと名づける。既存の赤外線通信機能をもつ携帯情報端末を利用できるように、本プロトコルのIrFast-PLがIrDA規格の物理層（IrPHY）の規定の一部を採用したが、配信距離の制限を外した。単方向赤外線通信方式のプロトコルとして、アプリケーション層のIrFast-ULとリンクアクセス層のIrFast-LLとを実装している。IrFast-LLとIrFast-ULは、単方向赤外線通信方式でデータ配信を実現するために新たに設計された部分である。

図１０は、図９に示された単方向赤外線通信方式のIrFastのデータフレーム構成を示す図である。図１１は、IrFastのフィールド情報を詳細に示している。

図１０に示すように、BOF、CTL、IrFast有効データフレーム、FCS及びEOFの各フィールドから構成されており、IrFast有効データフレームは、DKEY、PN、TNP、PL及びPDから構成されている。また、DKEYは、SA、RDN及びCDNから構成されている。IrFast−ULの組み立てバッファでは、データを再構成する。

図１０に示すように、IrFast-LLにおいて、BOFは開始フラグを格納するための１Byteのフィールドであり、CTLはデータ受信制御用コマンドを格納するための１Byteのフィールドであり、FCSはフレームチェックシーケンスのための２Byteのフィールドであり、EOFは終了フラグを格納するための１Byteのフィールドである。

IrFast-LLにおいて、DKEYは配信データソースを表すアドレスを格納するための１ByteのフィールドSA、後述する配信データの相対番号RDN及び後述する最新の配信データ番号CDNから構成される３Byteのフィールドである。

TNPは配信データを構成するデータパケットの総数を格納するための１Byteのフィールドであり、このデータパケットの総数により、受信側が配信されているデータのパケット総数を把握でき、配信されているデータの各パケットの全てを受信できたかを確認できる。

PNは配信装置が受信側へ送信する配信データを構成するデータパケット毎に付加するデータパケット毎の通し番号を格納するための１Byteのフィールドであり、この各データのパケット毎の通し番号により、受信側が配信されているデータをIrFast-ULの組み立てバッファで正確に再構成することができる。

PLは配信データを構成する各パケットデータの長さを格納するための２Byteのフィールドである。このデータの長さにより、受信側の受信処理の高速化と受信の信頼性の改善に使われる。

PDは有効データを格納するための2048Byteまでの可変長のフィールドである。

図１２に示すように、配信装置では、配信データにデータ毎に相対番号RDNを付加し、配信しているデータを管理する。8bitの2進数で番号を表すことによって、最大２５６のデータを管理できる。新しいデータに番号をつけるために、古いデータに使われた番号資源を回収し、新しい配信データにこの番号を割り当てる。この更新状況を受信側に伝えるために、最新の配信データ番号CDNを設け、配信データといっしょに受信側に通知する。CDNを用いることによって、配信装置と受信側のデータ相対番号の情報を同期でき、正確な情報配信を保証できる。

本発明のシステムの原理構成図である。 配信装置に配信データ番号の割り当て方法を示す図である。 データを構成するパケットの伝送を示す図である。 赤外線送信装置に光ファイバの利用形態を示す図である。 実施の形態１の構成例である。 実施の形態２の構成例である。 実施の形態３の構成例である。 単方向赤外線通信方式と配信システムを適用したシステム全体構成図である。 単方向赤外線通信方式プロトコルの階層構造図である。 単方向赤外線通信方式のIrFast-LLとIrFast-ULのデータフレームの構成を示す図である。 単方向赤外線通信方式のIrFast-LLとIrFast-ULのフィールド情報である 配信装置の配信データの管理及びデータを識別するためのデータ番号の割り当て方法を示す図である。

符号の説明

１A 赤外線送信装置
１B 赤外線受信端末
２A 赤外線送信部
２B 赤外線受信部
３A 送信制御部
３B 受信制御部
４A 送信データ
４B 受信データ
１００ 単方向赤外線データ配信システム
１０１ 管理サーバ
１０２ 単方向赤外線配信装置
１０３ 携帯情報端末
１０４ データ入力クライアント
２０１ 赤外線発光素子
２０３ 光ファイバ
２０４ 散光機能をもつ光学体
２０５ 光分岐できるコネクター

Claims (13)

1. 赤外線通信によってデータを配信する方法において、応答なしの単方向赤外線通信を利用することを特徴とする赤外線を用いる単方向赤外線通信方式。
   
2. 前記の単方向赤外線通信方式は、一つの配信データを構成するデータソケットの数及びデータソケットごとの通し番号を付加して配信することを特徴とする単方向赤外線通信方式
   
3. 単方向赤外線通信方式によって単方向赤外線データ配信装置から単方向赤外線通信方式で受信可能な携帯情報端末へのデータを配信することを特徴とする単方向赤外線通信方式を用いたデータ配信方法
   
4. 前記データ配信システムにおいて、単方向赤外線データ配信装置は、配信データを単方向赤外線通信方式により配信する単方向赤外線通信配信制御手段を備えることを特徴とする単方向赤外線通信方式
   
5. 前記データ配信システムにおいて、単方向赤外線通信方式は、前記配信されるデータ毎に更に配信データ毎の配信順番と配信装置アドレスに関する情報を含む識別キーを付加して配信することを特徴とする請求項３記載の単方向赤外線通信方式
   
6. 前記単方向赤外線配信装置に、前記一つの配信データを構成するデータソケットの数及びデータソケットごとの通し番号を付加させて配信させるプログラムを含むことを特徴とする単方向赤外線通信方式。
   
7. 前記単方向赤外線配信装置に、前記配信データ毎に配信データ毎の配信順番と配信装置アドレスに関する情報を含む識別キーを付加させて配信させるプログラムを含むことを特徴とする単方向赤外線通信方式。
   
8. 前記単方向赤外線通信方式で受信可能な携帯情報端末において、前記単方向赤外線配信装置から単方向赤外線通信方式により配信されるデータとデータを再構成するための情報を受信する携帯情報端末伝送制御手段を備えることを特徴とする単方向赤外線通信方式
   
9. 前記単方向赤外線通信方式で受信可能な携帯情報端末において、前記単方向赤外線配信装置から配信されるデータと、そのデータを構成するデータソケットの数及びデータソケット毎の通し番号とを受信することを特徴とする単方向赤外線通信方式
   
10. 前記単方向赤外線通信方式で受信可能な携帯情報端末において、前記単方向赤外線配信装置から単方向赤外線通信方式により配信データと、各配信データの配信順番と配信装置アドレスに関する情報を含む識別キーを受信することを特徴とする単方向赤外線通信方式
    
11. 前記単方向赤外線通信方式で受信可能な携帯情報端末において、前記単方向赤外線配信装置から単方向赤外線通信方式により配信されるデータとデータを再構成するための情報を受信させるプログラムを含むことを特徴とする単方向赤外線通信方式
    
12. 前記単方向赤外線通信方式で受信可能な携帯情報端末において、前記単方向赤外線配信装置から単方向赤外線通信方式により配信データと、各配信データの配信順番と配信装置アドレスに関する情報を含む識別キーを受信させるプログラムを含むことを特徴とする単方向赤外線通信方式
    
13. 赤外線送信装置の赤外線発光素子が一つまたは複数の光ファイバの一端に接続され、それぞれの他端に送信エリアに応じるレンズをつけて配信エリアにある携帯情報端末に送信を行い、この赤外線送信装置の赤外線発光素子からの赤外線が光ファイバを経由して赤外線受信できる携帯情報端末に到達することが可能になることを特徴とする単方向赤外線配信装置。
    
    

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