JP2008258923A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 建造物内で満遍なく通信エリアを確保することができる、漏洩伝送路の敷設の制約が少ない無線通信システムを提供する。
【解決手段】 本発明の無線通信システムは、（１）基地局装置と、（２）基地局装置にアンテナとして接続された漏洩伝送路と、（３）漏洩伝送路に近接するように設置され、漏洩伝送路を介して基地局装置と無線通信を行う漏洩伝送路エリア内装置と、（４）漏洩伝送路エリア内装置と接続し、基地局装置に信号を与えたり、又は、基地局装置から信号を取り出したりすることができる漏洩伝送路エリア外装置とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、漏洩伝送路をアンテナとして用いた無線通信システムに関する。

従来、ビル等の建築物の高さ方向に沿って漏洩伝送路を敷設し、無線基地局装置のアンテナとして用いる技術が知られている。例えば、特許文献１では、図８に示すように、複数本の漏洩ケーブル１００を建築物の高さ方向に沿って敷設し、各漏洩ケーブル１００の基端にそれぞれ光−電気変換器１１０を設け、これら光−電気変換器１１０と屋内携帯情報端末装置１３０との間を光通信ケーブル１４０によって接続する技術が記載されている。
特開２００３−１６９００５

しかしながら、従来の技術においては、無線基地局からの信号は漏洩伝送路を伝わる距離に比例して伝送損失が大きくなり、建築物の高層へ行くほど漏洩伝送路から放射される電力が小さくなるため、通信範囲が狭まるといった課題があった。

このような課題を解決するために、各フロアで満遍なく無線通信エリアを確保すれば良く、特許文献１は、上述のように、複数の漏洩ケーブルを敷設することにより各フロアで満遍なく無線通信エリアを確保することを記載している。しかし、複数の漏洩ケーブルを敷設することは、コストや手間が大きくかかってしまう。また、既設のビルなどでは、漏洩ケーブルを敷設できる空間などが限定されており、各フロアで満遍なく無線通信エリアを確保する本数だけ、漏洩ケーブルを敷設できないことも生じる。

そのため、建造物内でほぼ満遍なく通信エリアを確保することができる、漏洩伝送路の敷設の制約が少ない無線通信システムが望まれている。

本発明の無線通信システムは、上記課題を解決するために、（１）基地局装置と、（２）前記基地局装置にアンテナとして接続された漏洩伝送路と、（３）前記漏洩伝送路に近接するように設置され、前記漏洩伝送路を介して前記基地局装置と無線通信を行う漏洩伝送路エリア内装置と、（４）前記漏洩伝送路エリア内装置と接続し、前記基地局装置に信号を与えたり、又は、前記基地局装置から信号を取り出したりすることができる漏洩伝送路エリア外装置とを有する。

本発明によれば、建造物内で満遍なく通信エリアを確保することができる、漏洩伝送路の敷設の制約が少ない無線通信システムを提供できる。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による無線通信システムの第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、第１の実施形態に係る無線通信システム１００の全体構成と、各構成要素の設置位置とを示す説明図である。

第１の実施形態に係る無線通信システム１００は、高層ビル１に関連して設けられるものであり、無線基地局装置２、同軸ケーブル３、漏洩伝送路４、無線中継装置６、端末装置８を有する。

無線基地局装置２は、例えば、高層ビル１の最下層又は最上層に設置される（図１は最下層に設置した例を示している）。端末装置８は、固定設置のものであっても良く、移動可能なものであっても良い。無線基地局装置２及び端末装置８間で、例えば、既知の無線ＬＡＮ方式（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した方式）に準拠して通信を行うものである。

漏洩伝送路４は、無線基地局装置２のアンテナとして機能するものであり、同軸ケーブル３を介して、無線基地局装置２と接続されている。漏洩伝送路４は、高層ビル１の高さ方向に沿って敷設されたものであり、各フロアの中央部を通っている。漏洩伝送路４を、例えば、エレベータ空間や階段の空間に敷設するようにしても良い。

漏洩伝送路４が無線基地局装置２のアンテナとして機能することにより、無線基地局装置２の無線通信エリア５が漏洩伝送路４によって形成される。漏洩伝送路４から放出される電力は、漏洩伝送路４の断面方向に同心円状に広がる。また、漏洩伝送路４を伝送する際に損失があるため、漏洩伝送路４の終端側ほど放出される電力が小さくなる。そのため、無線通信エリア５は、漏洩伝送路４を中心に半径Ｒ１の円状に広がり、高層ビル１の下層ほど無線通信エリア５（Ｒ１）が大きく、上層へ行くほど無線通信エリア５（Ｒ１）は小さくなる。

図１では、１個の無線中継装置６を示しているが、無線中継装置６はフロア毎に設けられているものである。なお、端末装置８が存在することがあり得ないフロアがあれば、そのフロアには無線中継装置６を設置しないようにしても良い。

無線中継装置６は、無線基地局装置２の無線通信エリア５がフロア全域をカバーしていないことを補償するために設けられた中継装置である。無線中継装置６は、無線基地局装置２の無線通信エリア５内に設置され、無線基地局装置２と同一の通信周波数で通信を行うものである。無線中継装置６は、いわゆるリピータ機能（ＷＤＳ；Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）を有するものであり、無線基地局装置２との間で、既知のアクセスポイント間通信方式に従って、無線通信を実行するものである。

ここで、無線中継装置６の無線通信エリア７は、当該無線中継装置６が設置されているフロア全域をカバーするようになされている。無線中継装置６の無線通信エリア７は、無線中継装置６を中心に同心円状に広がり、半径Ｒ２の通信エリアをもつ。半径Ｒ２は、無線中継装置６の特性（送信電力や受信感度など）に依存し、設置する階層によらずに一定にできる。

なお、図１とは異なるが、同一のフロアに、複数の無線中継装置６を、各無線通信装置の無線通信エリアが一部重複するようにいもづる方式に設けて（例えば、直線状に間欠的に配置して）、フロア全域をカバーするようにしても良い。また、指向性を有する無線中継装置６を適用する場合には、無線基地局装置２の無線通信エリア５内に、指向方向が異なる複数の無線中継装置６を設けて、フロア全域をカバーするようにしても良い。

無線中継装置６は、自己の無線通信エリア７内に位置している無線機能を持った端末装置８からの信号を、そのまま無線基地局装置２へ伝送し、逆に、無線基地局装置２からの信号を、自己の無線通信エリア７内に位置している端末装置８へそのまま伝送する。これにより、端末装置８は無線通信基地局２との通信が可能となる。

なお、無線中継装置６を、無線基地局装置２の通信エリア限界Ｒ１等の漏洩伝送路４から遠い位置へ設置した場合、端末装置８と無線中継装置６の通信よりも、無線中継装置６と無線基地局装置２の通信速度が遅くボトルネックになる可能性がある。例えば、無線基地局装置２は、受信電力が弱い場合には、その場合でも通信を有効にできるように、リンク速度（スループット）を低速に切り替えるので、無線中継装置６と無線基地局装置２の通信速度の方が遅くなることもあり得る。そのため、無線中継装置６を、漏洩伝送路４に近接した、無線基地局装置２から供給される電力が高い位置に設置し、無線中継装置６と高速な無線通信を確保することが好ましい。

図２は、端末装置８と無線通信基地局２との通信におけるシーケンス例を示すシーケンス図である。

端末装置８が、無線通信基地局２へ宛てたデータ要求命令（無線信号）を送信すると（Ｓ１）、自己の無線通信エリア７内にその端末装置８が位置している無線中継装置６が、そのデータ要求命令（無線信号）を捕捉し、リピート機能によってそのまま無線送信する。無線中継装置６が、無線基地局装置２の無線通信エリア５内に設けられているため、無線中継装置６がリピート機能によってそのまま無線送信したデータ要求命令は、漏洩伝送路４、同軸ケーブル３を順次介し、無線基地局装置２によって受信される（Ｓ２）。

この要求命令に応じ、無線基地局装置２がデータを出力（送信）すると、同軸ケーブル３を介して漏洩伝送路４に与えられ、漏洩伝送路４から放射（無線送信）され、無線中継装置６がそのデータ（無線信号）を捕捉する（Ｓ３）。そして、無線中継装置６がリピート機能によってデータをそのまま無線送信し、端末装置８によって受信される（Ｓ４）。

第１の実施形態の無線通信システム１００によれば、漏洩伝送路４によって形成される無線基地局装置２の無線通信エリア５内に、無線中継装置６を設置してフロア全域をカバーするようにしたので、漏洩伝送路４を用いたことによる、無線基地局装置２の直接の無線通信エリア５が階層毎に相違することが問題となることはない。言い換えると、無線中継装置６の特性によって、無線基地局装置２の無線通信エリア（７）が決まるため、階層によらず、一定の通信エリアを確保することができる。

また、漏洩伝送路４の敷設本数が１本で済むため、コストや設置の手間を省くことができる。さらに、敷設本数が１本で済むため、建設予定や建設中の高層ビル１だけでなく、既に建設された高層ビル１に対しても、第１の実施形態の無線通信システム１００を容易に適用することができる。例えば、漏洩伝送路４をエレベータ空間や階段の空間に敷設するようにすれば、既に建設された高層ビル１に対しても、第１の実施形態の無線通信システム１００を適用できる。

さらに、上述のような効果を生じさせる中心の構成要素である、無線中継装置６には、リピート機能を有する市販の無線ＬＡＮのアクセスポイント装置を適用でき、入手などが容易であり、システムの低廉化に寄与している。

第１の実施形態に係る無線通信システム１００の利用形態としては、例えば、以下のようなシステムを挙げることができる。端末装置８でデータを収集し、無線基地局装置２に接続されたデータベース（図示せず）にデータを格納することや、無線基地局装置２に接続されたサーバ（図示せず）にデータを送り、解析し、端末装置８で解析結果を受取るシステムを挙げることができる。

例えば、端末装置８として、温度、湿度などの、空調設備や熱源設備などの所定特性を検知するセンサを搭載した通信端末を適用し、無線基地局装置２が、センサからの情報を収集してデータベースに与えたりするような、建物に関するセンサネットワークに、第１の実施形態の無線通信システム１００を適用可能である。

以上のように、端末装置８からデータをアップロードする方向での利用に、第１の実施形態の無線通信システム１００は有用である。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による無線通信システムの第２の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図３は、第２の実施形態に係る無線通信システム１００Ａの全体構成と、各構成要素の設置位置とを示す説明図であり、第１の実施形態との同一、対応部分には同一符号を付して示している。

第２の実施形態に係る無線通信システム１００Ａは、無線中継装置６及び端末装置８間の接続がＬＡＮケーブル９を介してなされる点が第１の実施形態と異なっており、その他の構成は、第１の実施形態と同様である。すなわち、第２の実施形態では、端末装置８は、ＬＡＮケーブル９による有線接続により無線中継装置６と通信を行うようになされている。

端末装置８が通信可能な通信エリアは、ＬＡＮケーブル９の長さによって決まる。例えば、安価で一般的に利用されている１００ｂａｓｅ−Ｔｘといったケーブルを使用した場合、最大伝送距離は１００ｍであるため、無線基地局装置２の通信エリア限界Ｒ１より十分な通信エリアを確保することができる。

第２の実施形態によっても、上述した第１の実施形態と同様な効果を奏することができる。

（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明による無線通信システムの第３の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図４は、第３の実施形態に係る無線通信システム１００Ｂの全体構成と、各構成要素の設置位置とを示す説明図であり、第１の実施形態との同一、対応部分には同一符号を付して示している。

第３の実施形態に係る無線通信システム１００Ｂは、第１の実施形態の無線中継装置６に代え、無線端末装置１０を備え、また、端末装置８に代え、端末制御装置１２を備えている。

無線端末装置１０は、無線基地局装置２の通信エリア５内に設置され、漏洩伝送路４を介して、無線基地局装置２と無線通信を行うものであり、無線基地局装置２との関係では、無線端末として動作するものである。また、無線端末装置１０は、端末制御装置１２によって、無線端末としての動作がリモートコントロールされるものである。

図５は、無線端末装置１０の内部構成を示すブロック図である。無線端末装置１０は、無線基地局装置２との無線通信処理（変復調や、符号化、復号化、電力増幅など）を実行する第１の無線通信部２０と、端末制御装置１２との無線通信処理を実行する第２の無線通信部２１と、無線基地局装置２や端末制御装置１２との通信処理を制御する通信制御部２２と、無線基地局装置２や端末制御装置１２からの信号を解析し、処理内容を分析する被リモートコントロール部２３とを有する。被リモートコントロール部２３には、無線端末装置１０などに提供する画像情報やデータなどの記憶部が含まれている。

端末制御装置１２は、無線通信機能をもち、無線端末装置１０の通信エリア１１内で無線端末装置１０をリモートコントロールするものである。端末制御装置１２は、例えば、無線通信機能を有するパソコン（例えば、ＬＡＮカードが装着されたパソコン）などが該当し、無線端末装置１０の動作をコントロールするものである。なお、端末制御装置１２の詳細構成の図示は省略する。

無線端末装置１０は、無線基地局装置２と通信可能であるため、端末制御装置１２は、無線端末装置１０をリモートコントロールし、無線基地局装置２の通信エリア外においても無線基地局装置２からデータを引き出すことが可能である。

図６は、端末制御装置１２が無線基地局装置２からデータを引き出す際のシーケンス例を示すシーケンス図である。

端末制御装置１２は、無線基地局装置２からデータを引き出すことが必要になったときには、無線端末装置１０の操作権を要求する信号（無線信号）を送信する（Ｓ１０）。端末制御装置１２が無線端末装置１０の通信エリア１１内に存在するので、操作権を要求する信号（無線信号）は、無線端末装置１０によって捕捉される。

第２の無線通信部２１から操作権を要求する信号が与えられた通信制御部２２は、他の端末制御装置１２に操作権を付与していないことを確認し、第２の無線通信部２１から肯定応答（ＯＫ）を送信させると共に（Ｓ１１）、被リモートコントロール部２３から、操作用の画面情報を取り出し、第２の無線通信部２１から送信させる（Ｓ１２）。無線端末装置１０から送信された肯定応答（ＯＫ）や操作用の画面情報は、端末制御装置１２によって受信される。

端末制御装置１２に表示された操作用の画面に基づいて、利用者が、無線基地局装置２からの所望データを要求すると、端末制御装置１２は、リモートコントロール先の無線端末装置１０に対し、無線基地局装置２から所望データを取り出すことを要求する命令（例えば、画面上の操作されたアイコンを規定している）を送信する（Ｓ１３）。

第２の無線通信部２１からデータ要求命令の信号が与えられた通信制御部２２は、被リモートコントロール部２３にその信号を引き渡し、被リモートコントロール部２３は、無線基地局装置２から所望データを取り出すことの要求であることを認識し、通信制御部２２経由で、第１の無線通信部２１から、無線基地局装置２に対するデータ要求を送信させる（Ｓ１４）。以上のようにして、無線端末装置１０から無線送信されたデータ要求は、漏洩伝送路４、同軸ケーブル３を順次介し、無線基地局装置２によって受信される。

無線基地局装置２は、このデータ要求に応じたデータを送信する（Ｓ１５）。無線基地局装置２から出力されたデータは、同軸ケーブル３を介して漏洩伝送路４に与えられ、漏洩伝送路４から放射（無線送信）され、無線端末装置１０がそのデータ（無線信号）を捕捉する。

第１の無線通信部２０からデータが与えられた通信制御部２２は、被リモートコントロール部２３にそのデータを引き渡し、被リモートコントロール部２３は、そのデータを含めた画面情報を形成し、通信制御部２２経由で第２の無線通信部２１から送信させる（Ｓ１６）。無線端末装置１０から送信された、要求データを含む画面情報は、端末制御装置１２によって受信され、適宜表示される。

以上のように、第３の実施形態に係る無線通信システム１００Ｂの利用形態としては、例えば、無線基地局装置２に接続されたデータベース（図示せず）に格納されたデータを端末制御装置１２で閲覧する場合を挙げることができる。このように、無線基地局装置２からデータをダウンロードする方向での利用に、第３の実施形態に係る無線通信システム１００Ｂは有用である。

この第３の実施形態の無線通信システム１００Ｂによれば、漏洩伝送路４によって形成される無線基地局装置２の無線通信エリア５内に、無線端末装置１０を設置してフロア全域をカバーするようにしたので、漏洩伝送路４を用いたことによる、無線基地局装置２の直接の無線通信エリア５が階層毎に相違することが問題となることはない。言い換えると、無線端末装置１０の特性によって、無線基地局装置２の無線通信エリア（１１）が決まるため、階層によらず、一定の通信エリアを確保することができる。

また、漏洩伝送路４の敷設本数が１本で済むため、コストや設置の手間を省くことができる。さらに、敷設本数が１本で済むため、建設予定や建設中の高層ビル１だけでなく、既に建設された高層ビル１に対しても、第３の実施形態の無線通信システム１００Ｂを容易に適用することができる。

さらに、第３の実施形態の無線通信システム１００Ｂによれば、無線基地局装置２及び端末制御装置１２間の通信には、無線端末装置１０及び端末制御装置１２間のリンクが確立されることを要するので、無線基地局装置２及び無線端末装置１０の通信内容を受信可能な端末制御装置１２は、リンクが確立されたものだけとなり、第１及び第２の実施形態より、セキュリティ面を高くすることができる。

（Ｄ）他の実施形態
上記各実施形態の説明においても、種々変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。

上述した第３の実施形態に対する変形実施形態として、図７に示すように、無線端末装置１０及び端末制御装置１２間をＬＡＮケーブル９によって有線接続したものを挙げることができる。

上記各実施形態では、ビル１内の漏洩伝送路が１本のものを示したが、大型ビルの場合には、無線中継装置６や無線端末装置１０を適用することを前提としていても、ビルの右サイド及び左サイドのように、複数本の漏洩伝送路を設けるようにしても良い。また、無線基地局装置２を、４０階建てのビルの２０階に設置した場合には、１〜１９階用の漏洩伝送路と、２０〜４０階用の漏洩伝送路とが別体のものであっても良い。

また、上記各実施形態では、漏洩伝送路４を鉛直方向（ビルの長手方向）に沿って設けたものを示したが、鉛直方向から多少傾斜しているものであっても良い。

さらに、上記各実施形態では、各フロアの無線中継装置６や無線端末装置１０の通信能力（通信エリアの半径）が同じものを示したが、漏洩伝送路４の通信エリアが狭いフロアの無線中継装置６や無線端末装置１０の通信能力ほど大きくするようにしても良い。

さらにまた、上記各実施形態では、本発明の無線通信システムをビルに適用したものを示したが、船舶やダムなどの他の建造物に適用することができる。

第１の実施形態に係る無線通信システムの全体構成と、各構成要素の設置位置とを示す説明図である。 第１の実施形態における端末装置と無線通信基地局との通信シーケンス例を示すシーケンス図である。 第２の実施形態に係る無線通信システムの全体構成と、各構成要素の設置位置とを示す説明図である。 第３の実施形態に係る無線通信システムの全体構成と、各構成要素の設置位置とを示す説明図である。 第３の実施形態に係る無線端末装置の内部構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る端末制御装置が無線基地局装置からデータを引き出す際のシーケンス例を示すシーケンス図である。 第３の実施形態の変形実施形態を示す説明図である。 従来の無線通信システを示す説明図である。

符号の説明

１…高層ビル、２…無線基地局装置、３…同軸ケーブル、４…漏洩伝送路、６…無線中継装置、８…端末装置、９…ＬＡＮケーブル、１０…無線端末装置、１２…端末制御装置、１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ…無線通信システム。

Claims (6)

1. 基地局装置と、
   前記基地局装置にアンテナとして接続された漏洩伝送路と、
   前記漏洩伝送路に近接するように設置され、前記漏洩伝送路を介して前記基地局装置と無線通信を行う漏洩伝送路エリア内装置と、
   前記漏洩伝送路エリア内装置と接続し、前記基地局装置に信号を与えたり、又は、前記基地局装置から信号を取り出したりすることができる漏洩伝送路エリア外装置と
   を有することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記漏洩伝送路が建造物の長手方向に沿って敷設され、前記漏洩伝送路エリア内装置が、長手方向の直交方向で前記建造物を区画した各区画にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記漏洩伝送路エリア内装置と前記漏洩伝送路エリア外装置とが無線接続するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
4. 前記漏洩伝送路エリア内装置と前記漏洩伝送路エリア外装置とが有線接続するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
5. 前記漏洩伝送路エリア内装置は、前記基地局装置と前記漏洩伝送路エリア外装置とで授受する信号を単に中継するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無線通信システム。
6. 前記漏洩伝送路エリア内装置は、前記漏洩伝送路エリア外装置によって遠隔操作されるものであり、前記漏洩伝送路エリア外装置による遠隔操作に応じて、前記基地局装置と信号を授受することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無線通信システム。

Images