JP2006238088A - 通信システム及び乗用移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】通信を行う部屋内の配線によるトラブルをなくしながら高速な通信を可能にする。
【解決手段】 建物１０の各部屋には、中継ユニット１５を設けてある。中継ユニット１５は、無線カード２２が装着されＰＣ１７との間で無線によるデータ通信を行う。各中継ユニット１５は、建物外部からのガラス光ファイバ１２が接続された情報分電盤１１にプラスチック製の光ファイバ１６で接続してある。光ファイバ１６は、建物１０の壁１０ａａ，床下、天井を通してあり、部屋に露呈しないようにされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、室内や構内等の通信に用いる通信システムおよびそれを用いた乗用移動体に関するものである。

インターネットを利用したデータ通信が広く普及している。このインターネットへの接続は、例えば電話回線を利用するＡＤＳＬでの接続は、住宅などの建物内に引き込まれた電話線にスプリッタ、モデム，パーソナルコンピュータを順次に接続する。また、モデムにルータやハブ等を介して、複数のパーソナルコンピュータ等を接続する場合も多々ある。このようなスプリッタ、モデム，パーソナルコンピュータ，ルータ，ハブ等の通信用の装置はケーブルによってそれぞれ接続される。最近では、家庭用電気製品にインターネットを介した通信機能を搭載する試みもなされている。また、光ファイバをはじめとする有線通信と無線通信の組合せ通信方式が多く提唱されている（例えば、特許文献１）。
特開平６−１９７０７１号公報

インターネットの普及やデータ量の増大により、一般家庭等においても高速な通信インフラが望まれている。上記のようなケーブルを用いた接続では、安定した高速通信を行うことができる反面、室内・構内に配置したコンピュータ等の機器にそれぞれケーブルを接続する必要があり、ケーブルによって接続機器の配置が制限される上、ケーブルが室内に露呈して見苦しいという問題があった。また、接続したケーブルに引っかかって機器を壊したり、ケガをしたりすることがあるという問題もある。他方、例えば上記のようなモデムやルータに無線ＬＡＮ用のアクセスポイントを接続する手法があるが、送信される電波等の各種精密機器などへの干渉の観点から送信出力の制限されており、その無線によるデータ通信は、家具や壁による信号の減衰が大きく通信範囲が制限される上、高速な通信を期待することはできなかった。また、特許文献１に開示される有線通信と無線通信の組合せ通信方式は、携帯電話をはじめとした広域用の屋外向け用途であり、その出力の大きさから無線局の使用は法令等で制限される上、送信される電波等の各種精密機器への干渉の観点から送信出力が制限されてしまう。

本発明は上記問題を解消するためになされたもので、高速な通信を可能にしながら煩雑な配線を避けることができる通信システムおよび乗用移動体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の通信システムでは、データ通信用の無線装置及び光信号と無線信号との相互の信号変換を行う変換装置とを有する中継ユニットと、無線信号を用いて中継ユニットとの間でデータ通信を行う無線機能を有する端末機器と、一端が中継ユニットに接続され、データ伝送を光信号で行う光ファイバとからなる内部ネットワークと、
外部ネットワークに接続されるとともに、中継ユニット他端が接続され、外部ネットワークからの信号を前記光ファイバ用の光信号に変換し、前記光ファイバを介して前記中継ユニットに送出し、前記光ファイバを介して受信する前記中継ユニットからの光信号を外部ネットワーク用の信号に変換して外部ネットワークに送出することにより、前記内部ネットワークと外部ネットワークとの両者間のデータ中継を行うネットワーク接続手段とを備えたものである。

請求項２記載の通信システムでは、光ファイバを、グレーデッドインデックス型としたものである。請求項３記載の通信システムでは、中継ユニットの無線装置を着脱自在とし、異なる通信規格の無線装置による通信を許容したものであり、請求項４記載の通信システムでは、無線装置を装着するためのスロットを設けたものである。

請求項５記載の通信システムでは、無線装置を、データを広い周波数帯に拡散して通信を行う超広帯域無線によりデータ通信を行うようにしたものであり、請求項６記載の通信システムでは、無線装置を、ミリ波帯を使用して無線によりデータ通信を行うようにしたものである。請求項７記載の通信システムでは、無線装置を、その送信出力が１００ｍＷ以下である無線方式によりデータ通信を行うようにしたものである。

請求項８の乗用移動体は、上記のように構成される通信システムを備えたものである。

本発明によれば、外部ネットワークと接続されるネットワーク接続手段と中継ユニットとの間を光ファイバを用いて通信し、中継ユニットと端末機器との間では無線信号で通信を行うようにしたから、高速な通信を可能にしながら、端末機器を接続するケーブルがなくすことができ、データ通信用のケーブルが接続不要であることからレイアウトの自由度が増し、脱着操作も不要であるため携帯機器の操作に好適である上、部屋の美観を損なうことがないとともに、ケーブルに引っかかって機器を壊したり、ケガをしたりすることを防止できる。

図１に本発明を屋内に適用した通信システムの概略を示す。戸建て住宅や、集合住宅，ビルなどの建物１０には情報分電盤１１を設けてある。情報分電盤１１は、建物１０内に構築された内部ネットワークと外部ネットワークとを接続し、内部ネットワークと外部ネットワークとの両者間のデータ中継を行う。内部ネットワークは、建物１０内の各部屋もしくは各戸がつながっており、各部屋もしくは各戸の端末機器が内部ネットワーク，情報分電盤１１を通じて外部ネットワークに接続される。情報分電盤１１には、外部ネットワークとして、通信速度が高速な例えばガラス光ファイバ１２を介して外部サーバ１３を接続してある。

情報分電盤１１は外部ネットワークと内部ネットワーク間での相互通信の中継を行うためのルーティング機能を有しているが、この他にも効率の良い通信を行うためサーバ機能やファイアウォール等のセキュリティ機能などを備えていても良い、また、情報分電盤１１は、集合住宅やビルでは、その建物に１個の情報分電盤１１を設けてもよいが、階ごとあるいは１戸ごとに情報分電盤１１を設けてもよいし、複数の情報分電盤をカスケード接続していても良い。さらには、内部ネットワークにＬＡＮを接続するように、内部ネットワーク内にさらに内部ネットワークが構築される形態があっても良い。

内部ネットワーク内に接続される端末機器を利用する部屋には、それぞれ中継ユニット１５を設けてある。各中継ユニット１５と情報分電盤１１とは、それぞれ光ファイバ１６で接続されている。この光ファイバ１６は、建物１０の床下，天井裏，壁１０ａの内部を通して、部屋の外部から部屋に達するように敷設してある。なお、内部ネットワークの通信はすべて光信号でなくともよく、機能、レイアウト等の問題がなければ情報分電盤１１より分配される一部の通信データはメタルケーブルや無線で分配されてもよい。

光ファイバ１６は、工事の際の取り回しが容易であり、曲げに強いプラスチック製となっている。このプラスチック製の光ファイバ１６としては、ＳＩ型（Step Index）型を用いることもできるが、広帯域で高速通信が可能なＧＩ（グレーデッドインデックス）型のものが好適であり、この例でも例えば１Ｇｂｐｓ以上の通信速度が得られるＧＩ型を用いている。

端末機器としてのパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという）１７は、中継ユニット１５と光ファイバ１６とから構成される通信システム、情報分電盤１１、ガラス光ファイバ１２を介して外部サーバ１３との間でデータ通信を行う。端末機器としては、パーソナルコンピュータ１７等の他に、ＰＤＡ等の各種情報機器や例えばインターネットに接続する機能を持った冷蔵庫、テレビ、ビデオレコーダ、エアコン等のいわゆるインターネット家電といわれる機器等であってもよい。また、端末機器としては、双方向のデータ通信を行うものに限らず受信あるいは送信だけを行うものであってもよい。

図２に示すように、中継ユニット１５は、ユニット本体２１と、無線装置としての無線カード２２とからなる。ユニット本体２１は、その前面パネル２１ａを部屋に露呈するようにして、壁１０ａに埋め込まれている。前面パネル２１ａには、無線カード２２を挿入するカードスロット２３を設けてある。無線カード２２は、例えばＰＣカードタイプのものを用いており、無線通信のための各種回路を内蔵したカード部２２ａにアンテナ部２２ｂを一体に設けてある。

無線カード２２は、アンテナ部２２ｂが部屋に露呈した状態にして、カードスロット２３に装着される。無線カード２２を装着することにより、中継ユニット１５が複数の端末機器と通信可能なアクセスポイントとして機能する。なお、中継ユニット１５は、部屋内の家具などによる電波の減衰を避け、ＰＣ１７との間の通信を良好に維持するために比較的に高い位置に設けてある。また、中継ユニット１５を天井に設けてもよい。

図３に示すように、ＰＣ１７の本体１７ａには、無線カード２５を挿入するカードスロット２６を設けてある。無線カード２５は、無線カード２２と同様にＰＣカードタイプのものであって、カード部２５ａにアンテナ部２５ｂを一体に設けた形状になっている。ＰＣ１７は、無線カード２５をカードスロット２６に装着することによって、中継ユニット１５との間でデータ通信を行う。

無線カード２２と無線カード２５とは、通信規格が同一であれば、各種の通信規格のものを利用できる。通信規格としては、光ファイバによる通信速度を活かすためにも、通信速度が高速なものがよい。高速な通信規格としては、例えばデータを１ＧＨｚ程度の広い周波数帯域に拡散して通信を行うUWB（超広帯域無線）を利用できる。このUWBのうちでも、通信距離が３ｍ以内で１Ｇｂｐｓ以上の通信速度を得ることができるものが特に好ましい。また、ミリ波帯を利用した通信規格も好ましい。ミリ波帯を利用した通信規格では、例えば通信距離を２ｍ以内とすることにより、５００Ｍｂｐｓ以上を期待することができる。

また、高速な通信速度は期待できないが、使いやすさ、対応する機器の種類が多い等の理由からIEEE802.11a/b/gのような無線ＬＡＮの通信規格、Bluetooth，ZigBee等の通信規格も利用することもできる。無線装置の送信出力は、その他の各種電子機器等への影響などを考慮して低電力、例えば１００ｍＷ以下とするのも好ましく、低電力化によって通信可能エリアが狭くなる場合には中継ユニット１５を適当な間隔をあけて複数配置するなどで対処することが可能である。なお、電波に代えて赤外線を用いて通信を行ってもよい。

上記のように中継ユニット１５は、無線カード２２をカードスロット２３に装着する構造とすれば、通信相手となるＰＣ１７等の端末機器側の無線規格に応じた無線カード２２を用いることで対応が可能であり、端末機器側の無線規格に制限がない。また、中継ユニット１５の無線カード２２と端末機器側の無線カード２５とを一致させれば種々の通信規格を選択して利用できるため、用途や通信の安定性，速度などに応じた最適な通信規格を利用できる。

なお、中継ユニット１５に特定の無線装置を固定的に内蔵させてもよい。さらに、カードスロットを複数設けたり、複数の規格に対応した無線カードを用いるなどして、複数の通信規格に対応させてもよい。

図４にブロック図を示すように、情報分電盤１１には、光カプラ３１を内蔵してある。この光カプラ３１には、ガラス光ファイバ１２と、各部屋からの光ファイバ１６をそれぞれ接続してある。この光カプラ３１は、内部ネットワークと外部ネットワークで用いられる通信信号の形式や光信号の光源波長の変換機能を有するものである。すなわち、光カプラ３１は、ガラス光ファイバ１２用の光信号と各光ファイバ１６用の光信号との間で相互変換する。また、光カプラ３１は、ガラス光ファイバ１２からの光信号を変換して各光ファイバ１６に分岐して入力し、また各光ファイバ１６からの光信号を変換して１本のガラス光ファイバ１２に入力する。さらに、光カプラ３１は、建物１０内の複数の中継ユニット１５を介して接続される各端末機器間で通信が可能なように、上記の光信号の変換過程で異なる光ファイバ１６の相互間で光信号の入出力をする。

中継ユニット１５は、カードスロット２３に装着された無線カード２２と、光モデム３２とから構成されており、光ファイバ１６を介して光モデム３２を情報分電盤１１に接続してある。光モデム３２は、光ファイバ１６からの光信号を電気信号に変換して無線カード２２に出力し、また無線カード２２から入力される電気信号を光信号に変換して光ファイバ１６に出力する。

無線カード２２は、光モデム３２から電気信号として入力されるデータを、その通信規格に応じた無線信号に変換してアンテナ部２２ｂから送信し、逆にアンテナ部２２ｂで無線信号として受信したデータを電気信号に変換して光モデム３２に送る。

ＰＣ１７は、ＰＣ回路部３３と、カードスロット２６に装着された無線カード２５とからなる。ＰＣ回路部３３は、これまでのパーソナルコピュータと同じ回路構成であり、ＣＰＵ，メモリ、ハードディスク，各種インタフェース，モニタ，キーボード等から構成される。無線カード２５は、無線カード２２と同様にＰＣ回路部３３との間で電気信号によってデータを入出力し、ＰＣ回路部３３からのデータを無線信号に変換してアンテナ部２５ｂから送信し、アンテナ部２５ｂで受信した無線信号のデータを電気信号に変換してＰＣ回路部３３に出力する。

上記の構成の作用について説明する。ＰＣ１７と外部サーバ１３との間でデータ通信を行う場合には、そのＰＣ１７を使用する部屋の中継ユニット１５のカードスロット２３に無線カード２２を装着する。また、ＰＣ１７のカードスロット２６には、中継ユニット１５に装着した無線カード２２と同じ規格の無線カード２５を装着する。カードスロット２３のインタフェースをPCカード(PCMCIAカード)規格のような汎用性のあるものを用いることで、無線カード２２，２５の通信規格は、前述のように用途や通信の安定性，速度などに応じて種々のものを選択できる。

上記のように各無線カード２２，２５を装着した状態で、例えばＰＣ１７から外部サーバ１３にアクセスすると、ＰＣ回路部３３からのデータが無線カード２５によって無線信号に変換されて送信され、それが無線カード２２によって受信される。無線カード２２によって受信されたデータは、光モデム３２で光信号に変換されてから、光ファイバ１６を介して、情報分電盤１１に送られる。そして、そのデータの光信号は、情報分電盤１５の光カプラ３２を介してガラス光ファイバ１２に送り込まれ、外部サーバ１２に送信される。

一方、外部サーバ１３からＰＣ１７に送信されるデータは、ガラス光ファイバ１２を介して光信号として情報分電盤１１に送信され、光カプラ３２を介して光ファイバ１６に送り込まれる。そして、光信号は、光ファイバ１６に接続された光モデム３２で電気信号に変換されて無線カード２２に入力される。これにより、外部サーバ１７からのデータは、無線信号として無線カード２２によって送信され、そのデータが無線カード２５によって受信されてＰＣ回路部３３に入力される。

上記のようにして、外部サーバ１３とＰＣ１７との間でデータ通信が行われる。この通信中では、無線による接続であるから、ＰＣ１７を部屋内で自由に移動させることができ、通信用のケーブルを気にする必要がなく、そのようなケーブルに引っかかることもない。また、建物１０内を光ファイバ１６で配線してあるため、ＵＷＢ等の通信規格を利用すれば非常に高速なデータ通信をすることができる。さらには、通信用ケーブルの抜き差しがないため、ケーブルの断線やコネクタの接触不良などがなく、通信障害が発生しにくいので安定した通信を行うことができ、携帯機器等を端末とする場合は、送受信をしながら中継ユニット間の移動も可能となる。

さらに病院をはじめとする精密機器が多く配置されている施設や防爆設備などでは、伝播する高周波成分の他の機器への影響や電源線などからの通信波への影響により、メタルケーブルによる高速通信は配線やレイアウトの制限を受けてしまう。しかし、上記のように光ファイバを用いた光通信であればこれらの影響は少なくなるうえ、電界発生部分は情報分電盤やサーバとその送受信設備部分と、中継ユニットで示される小型の中継局のみとなり、電磁波シールドなども最小限で済むほか、端末機器との無線通信は低出力であるため、特に好ましく用いることができる。

上記実施形態では、建物に本発明の通信システムを適用した場合について説明したが、本発明は、建物などの各部屋に中継ユニットをノードとして設置し、各中継ユニットをプラスチック光ファイバでサーバと接続することによって、各部屋のノード間で相互にデータ通信を行う場合にも利用できる。

また、本発明は自動車や飛行機、船等の乗用移動体にも適用できる。移動体には、ネットワーク接続手段としての例えば無線送受信設備を介して、移動体内に構築し内部ネットワークと、移動体外部のネットワークを接続することにより、移動体の客室等に配置した中継ユニットを介して外部とのデータ通信を乗客，乗員等に提供することができる。乗客，乗員の端末機器と中継ユニットとの間では、汎用の通信規格を用いることにより、乗客，乗員等は特殊な無線機能を端末機器に必要とせずにデータ通信等を享受できるようになり好ましい利用形態となる。また、ネットワーク接続手段が、強力な出力を必要とする場合であっても、その設備を航行関連機器などへの悪影響を及ぼさない箇所に集約して配置することができるとともに、乗客，乗員への影響を排除することが可能である。さらには、端末機器への影響をも排除可能であるから、それらに対しては低出力で高速無線通信を提供することができる。

本発明を実施した通信システムの概略を示す説明図である。 中継ユニットとそれに装着する無線カードを示す斜視図である。 パーソナルコンピュータとそれに装着する無線カードを示す斜視図である。 通信システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 建物
１１ 情報分電盤
１５ 中継ユニット
１６ 光ファイバ
１７ パーソナルコンピュータ
２２，２５ 無線カード
３２ 光モデム

Claims (8)

1. データ通信用の無線装置及び光信号と無線信号との相互の信号変換を行う変換装置とを有する中継ユニットと、無線信号を用いて中継ユニットとの間でデータ通信を行う無線機能を有する端末機器と、一端が中継ユニットに接続され、データ伝送を光信号で行う光ファイバとからなる内部ネットワークと、
   外部ネットワークに接続されるとともに、中継ユニット他端が接続され、外部ネットワークからの信号を前記光ファイバ用の光信号に変換し、前記光ファイバを介して前記中継ユニットに送出し、前記光ファイバを介して受信する前記中継ユニットからの光信号を外部ネットワーク用の信号に変換して外部ネットワークに送出することにより、前記内部ネットワークと外部ネットワークとの両者間のデータ中継を行うネットワーク接続手段とを備えたことを特徴とする通信システム。
2. 前記光ファイバは、グレーデッドインデックス型であることを特徴とする請求項１記載の通信システム。
3. 前記中継ユニットは、無線装置が着脱自在であり、異なる通信規格の無線装置による通信が許容されることを特徴とする請求項１記載の通信システム。
4. 前記中継ユニットは、前記無線装置を装着するためのスロットを設けたことを特徴とする請求項３記載の通信システム。
5. 前記無線装置は、データを広い周波数帯に拡散して通信を行う超広帯域無線によりデータ通信を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の通信システム。
6. 前記無線装置は、ミリ波帯を使用して無線によりデータ通信を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の通信システム。
7. 前記無線装置は、その送信出力が１００ｍＷ以下である無線方式によりデータ通信を行うことを特徴とする請求項５または６記載の通信システム。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の通信システムを備えた乗用移動体。
   

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