JP2009049544A - 無線中継器 - Google Patents

Abstract

【課題】異種無線方式を相互に接続し、これを超えてデータの送受信やデバイス制御を可能としたことにより、複数の無線方式で接続される無線機器に対してデータを送受信し、またこれらの相互間のデータの送受信が可能な無線中継器を提供する。
【解決手段】イーサネットまたはＩＥＥＥ８０２．１１ｘ上に構築されたＩＰ通信網に対してデータを送受信するＩＰ接続部１３０と、短距離無線に対してデータを送受信する短距離無線接続部１３２、１３４と、短距離無線における無線機器のデバイスＩＤと当該無線機器のＩＰ通信におけるＩＰアドレスとを対応づけたテーブル２００とを備え、ＩＰ通信網上のＩＰ機器１００から短距離無線における無線機器１０４に割り当てられたＩＰアドレスを指定して通信の要求があったとき、ＩＰ機器１００から受信したデータを無線機器１０４に送信し、無線機器から受信したデータをＩＰ機器１００に送信することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、異種無線間通信を中継するための無線中継器に関する。

近年の無線技術の発展はめざましく、コンピュータ技術およびデジタル技術の発展と共に高度に成長し様々な方式が提案されている。例えば無線ＬＡＮの企画に採用されているＩＥＥＥ８０２．１１ｘ（１１ａ、１１ｂ、１１ｇ、１１ｈなど）、短距離無線（ＰＡＮ：Personal Area Network）と呼ばれているブルートゥース（登録商標）やＩＥＥＥ８０２．１５．４、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）などがある。

これらの無線はそれぞれが通信速度や通信範囲、接続方式などを異にし、用途によって使い分けられている。無線通信は配線が不要であり、近年小型化していることに相俟って、ますます用途が拡大してきている。例えば大量のデータを授受する場合にはＩＥＥＥ８０２．１１ｘが好ましいが、消費電力が大きいために電源供給が必要となる。省電力で継続的にデータを授受するのであればブルートゥースが適しており、単発的にデータを授受するのであればＩＥＥＥ８０２．１５．４や赤外線が適している。

上記のように様々な方式の無線方式がそれぞれに適した用途に用いられる中で、包括的な無線ネットワークの構成（トポロジ）を構築する必要性が生じてきている。無線接続は同一の方式において接続することを想定しており、異種無線方式において相互に接続できるようにはなっていない。

また短距離通信はアドホック通信やマルチホップ接続によってメッシュネットワークなどの複雑系ネットワークを形成しうるように設計されているものが多い。しかし、これらもあくまでも同一の方式において接続するものであって、異種無線方式において相互に接続しうるものではない。

従来からも、異なる方式の無線を接続する構成が提案されている。特許文献１（特開２００６−２７９９２３）には、個々の無線ルータに有線または無線の通信インターフェースを複数備える構成が開示されている。特許文献１によれば、上記構成によりさまざまなＩＰベースの通信に関連するＵＭＴＳ（３Ｇ）、ＩＥＥＥ８０２．ｘｘ、ＧＳＭ、ブルートゥースなどのモバイル通信標準のホストに基づく通信を同時にサポートできるとしている。
特開２００６−２７９９２３

しかし、上記特許文献１に記載された構成にあっては、複数のＩＰルータからなるネットワークに複数の無線ルータが接続されてはいるものの、複数のアクセスポイントをＩＰネットワークを用いて接続しているに過ぎない。このため、ネットワーク内に異なる無線方式が存在していることは確かであるが、異種無線方式において相互に接続することを可能としたものではない。

本発明は、異種無線方式を相互に接続し、これを超えてデータの送受信やデバイス制御を可能としたことにより、複数の無線方式で接続される無線機器に対してデータを送受信し、またこれらの相互間のデータの送受信が可能な無線中継器を提供することを目的としている。

本発明にかかる無線中継器の代表的な構成は、イーサネットまたはＩＥＥＥ８０２．１１ｘ上に構築されたＩＰ通信網に対してデータを送受信するＩＰ接続部と、短距離無線に対してデータを送受信する短距離無線接続部と、短距離無線における無線機器のデバイスＩＤと当該無線機器のＩＰ通信におけるＩＰアドレスとを対応づけたテーブルとを備え、ＩＰ通信網上のＩＰ機器から短距離無線における無線機器に割り当てられたＩＰアドレスを指定して通信の要求があったとき、ＩＰ機器から受信したデータを無線機器に送信し、無線機器から受信したデータをＩＰ機器に送信することを特徴とする。

上記構成によれば、無線機器のデバイスＩＤをＩＰアドレスによって特定することができ、また無線中継器においてデータをルーティングすることにより、ＩＰ機器から無線機器に対して直接データを送受信し、また制御することが可能となる。

さらに短距離無線において接続可能な無線機器を探索する機器探索部と、探索した無線機器のデバイスＩＤに対してＩＰアドレスを割り当てるアドレス割当部を備え、テーブルは動的に生成および変更されることを特徴とする。

デバイスＩＤとＩＰアドレスを対応づけたテーブルをアドレス割当部のスクリプトによって動的に生成することにより、無線機器の移動および増減に対して柔軟に対応することが可能となる。

本発明にかかる無線中継器の他の代表的な構成は、イーサネットまたはＩＥＥＥ８０２．１１ｘ上に構築されたＩＰ通信網に対してデータを送受信するＩＰ接続部と、短距離無線に対してデータを送受信する短距離無線接続部と、短距離無線における無線機器のデバイスＩＤと通信相手たるＩＰ機器のＩＰアドレスとを対応づけたテーブルとを備え、無線機器から受信したデータをテーブルを参照してＩＰ機器に送信することを特徴とする。

上記構成によれば、無線機器から無線中継器に送信されたデータ、ゲーブルにおいて対応づけられたＩＰアドレスを有するＩＰ機器にルーティングすることができる。これにより短距離通信で接続された無線機器から、サーバやコンピュータなどのＩＰ機器にデータを送信することができる。

本発明にかかる無線中継器の他の代表的な構成は、第１無線方式によって通信を行う第１短距離無線接続部と、第１無線方式とは異なる第２無線方式によって通信を行う第２短距離無線接続部と、第１無線方式によって接続する第１無線機器のデバイスＩＤと第２無線方式によって接続する第２無線機器のデバイスＩＤとを対応づけたテーブルとを備え、第１無線機器から受信したデータをテーブルを参照して第２無線機器に送信することを特徴とする。

上記構成によれば、無線機器から無線中継器に送信されたデータを、無線方式にかかわらず他の無線機器に送信することができる。これにより異種無線方式の無線機器同士の間でデータを送受信することが可能となる。

本発明にかかる無線中継器の他の代表的な構成は、イーサネットまたはＩＥＥＥ８０２．１１ｘ上に構築されたＩＰ通信網に対してデータを送受信するＩＰ接続部と、短距離無線に対してデータを送受信する短距離無線接続部と、短距離無線における無線機器に有線接続された付属機器と、無線機器のデバイスＩＤと、当該無線機器のデバイスＩＤと関連づけられた付属機器のデバイスＩＤと、これらのデバイスＩＤとＩＰアドレスとを対応づけたテーブルとを備え、付属機器から受信したデータをテーブルを参照してＩＰ機器または短距離無線における他の無線機器に送信することを特徴とする。

上記構成によれば、無線機器に接続された付属機器のデバイスＩＤをＩＰアドレスによって特定することができ、また無線中継器によってデータをルーティングすることにより、ＩＰ機器から無線中継器および無線機器を通して付属機器を制御することができる。

また、短距離無線接続部はメイン基板に対して着脱可能なモジュールに設けられており、１または２以上の異なる方式の無線を選択可能であることが好ましい。これにより、多数の無線方式の中から１または２以上の異なる方式の無線を選択し、これら異種無線方式の間でデータの送受信を行うことが可能となる。

また、短距離無線の無線方式とは、ブルートゥース、８０２．１５．４、またはＩｒＤＡの１または２以上を選択可能であることが好ましい。このように複数の短距離無線を本発明にかかる無線中継器に適用することができる。

本発明にかかる無線中継器によれば、異種無線方式を相互に接続し、これを超えてデータの送受信やデバイス制御をすることが可能となる。したがってＩＰ機器から様々な無線方式で接続される無線機器に対してデータを送受信し、またこれらの無線機器相互間のデータの送受信を行うことが可能となる。

本発明にかかる無線中継器の実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の実施例に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。

図１は無線中継器を用いたネットワークのトポロジを説明する図である。図１に示すように、ネットワーク１０はサーバなどのＩＰ機器１００、無線中継器１０２（１０２ａ〜ｃ）、無線機器１０４（１０４ａ〜ｄ）、および付属機器１０６を含んでいる。ＩＰ機器１００はイーサネット８００を介して無線中継器１０２ａ、１０２ｂに接続されている。

無線機器とは無線通信部を備えた機器であって、例えばハンディターミナル、電子棚札、電子ポップ、その他携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの無線通信端末が挙げられる。付属機器１０６は無線機器に接続される装置であって、例えばセンサなどの計測機器、溶接機、組み立て機器などが挙げられる。

無線中継器１０２ａは、ブルートゥースによって無線機器１０４ａと接続し、８０２．１５．４によって無線機器１０４ｂと接続する。無線中継器１０２ｂは、無線ＬＡＮ規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｂによって無線中継器１０２ｃにアドホック接続し、ブルートゥースによって無線機器１０４ｃに接続する。無線中継器１０２ｃは、８０２．１５．４によって無線機器１０４ｄに接続している。無線機器１０４ｄは、シリアル接続によって付属機器１０６に接続している。

図２は無線中継器の構成を説明するブロック図である。図２に示すように、無線中継器１０２の内部のメイン基板１２０には、全体の制御や処理を行うＣＰＵ１１２、プログラムの動作領域であるＲＡＭ１１４、プログラムや後述するテーブルが格納されているＲＯＭ１１６が設けられている。

メイン基板１２０には、イーサネット８００に接続されるＩＰ接続部１３０が設けられている。第１短距離無線接続部の例としてのブルートゥース通信部１３２はＵＳＢモジュール１２２に設けられ、ＵＳＢコネクタ１２２ａによってメイン基板１２０に着脱可能である。第２短距離無線接続部の例としての８０２．１５．４通信部１３４はサブ基板モジュール１２４に設けられ、コネクタ１２４ａによってメイン基板１２０に着脱可能である。８０２．１１ｂ通信部１３６はＵＳＢモジュール１２６に設けられ、ＵＳＢコネクタ１２６ａによってメイン基板１２０に着脱可能である。

またメイン基板１２０には、２本のダイポールアンテナ１２８が接続されている。本実施形態においてブルートゥース通信部１３２、８０２．１５．４通信部１３４、８０２．１１ｂ通信部１３６はいずれか２つを同時に使用可能であり、それぞれを２本のダイポールアンテナ１２８に接続して送受信を行う。

図３はテーブルの構成を説明するブロック図である。テーブル２００はＲＯＭ１１６に格納されている。テーブル２００はＴＣＰ／ＩＰ通信におけるＡＲＰテーブル（Address Resolution Protocol Table）に似た機能を有しており、テーブル２００は各無線機器１０４についてデバイスＩＤ、割り当てられたＩＰアドレス、および無線機器から自発的に送信する場合のs送信先について登録されている。

なおテーブル２００はあらかじめＩＰ機器１００などから操作することによって各データを登録しておくことでもよいが、無線中継器１０２の機能によって動的に生成することでもよい。ＲＡＭ１１４に呼び出されＣＰＵ１１２によって動作するプログラムは機器探索部２０２およびアドレス割当部２０４を備えている。機器探索部２０２はブルートゥース通信部１３２または８０２．１５．４通信部１３４を用いてビーコンをブロードキャストし、問い合わせパケットを受けることによって機器を探索する。そしてアドレス割当部２０４はＡＣＫによって得たデバイスＩＤに対してＩＰアドレスを割り当てる。アドレス割当部２０４が割当可能なＩＰアドレスは、ＤＨＣＰサーバ（Dynamic Host Configuration Protocol）のようにあらかじめ範囲指定しておくことができる。

図４は、無線中継器がＩＰ機器と無線機器間の接続を説明する図である。本発明の特徴は異種無線方式における相互接続であるが、有線通信もあわせて包括的に説明する。

図４（ａ）はＩＰ機器−無線機器間の接続であって、ＩＰ機器から接続が開始される場合を示している。このときＩＰ機器の例としてのＩＰ機器１００は無線機器１０４ａに割り当てられたＩＰアドレスを指定してデータを送出する。このとき無線中継器１０２ではテーブル２００を参照してＩＰアドレスをデバイスＩＤに変換して接続先を特定し、ＩＰ通信のパケットからデータをデコードし、無線中継器１０２と無線機器１０４ａ間の無線方式のパケットにカプセル化して送出する。この経路が形成されると、無線機器１０４ａから送出されるデータもテーブル２００を参照してデバイスＩＤをＩＰアドレスに変換されて送信され、送受信が可能となる。

図４（ｂ）はＩＰ機器−無線機器間の接続であって、無線機器から接続が開始される場合を示している。すなわちＩＰ機器１００と無線機器１０４ａとの間には、まだ経路が確立されていない状態である。ここで無線機器１０４には、ハンディターミナルやＰＤＡのように相手先を指定することができる機器もあれば、センサのようにデータを出力するだけのものもある。相手先を指定できる機器である場合は、単に自己のデバイスＩＤをＩＰアドレスに変換して通信を行うことができる。

無線機器１０４ａが相手先を指定できない機器である場合は、無線中継器１０２がテーブル２００の「送信先」のカラムを参照し、あらかじめ特定された送信先（例えばＩＰ機器１００）へとデータを送信する。

また送信先については、図では１つの送信先しか示していないが、複数の送信先を登録し、条件によって振り分けることも可能である。条件としては例えば時間帯や、無線機器１０４ａから送られるデータの内容（正常値か異常値かなど）、データパケットのヘッダに含まれるフラグ、無線中継器１０２におけるアプリケーションのイベントフラグなどを用いることができる。そして送信先としては、ＩＰ機器１００の他に、異常値の場合に他の管理者サーバに送信したり、記憶装置（ロガー）に送信して蓄積したりすることができる。

図５は無線機器間の接続を説明する図である。図５（ａ）において、例えば無線機器１０４ｂがセンサであり、無線機器１０４ａが記憶装置（ロガー）である場合、無線機器１０４ｂから無線機器１０４ａへとデータを送信したい場合がある。しかしセンサのように単純な機器は、相手先を指定する機能は有していない場合が多い。そこで無線中継器１０２は、無線機器１０４ｂからデータが送信された場合は、テーブル２００を参照して送信先である無線機器１０４ａのデバイスＩＤを取得する。そして無線機器１０４ｂから例えば８０２．１５．４で受信したデータをデコードし、あらためてパケット化して無線機器１０４ａにブルートゥースによって送信する。逆方向に例えば制御コマンドを送信する場合も同様に、テーブル２００を参照することにより接続先を特定し、無線中継器１０２がデコードおよびパケット化することによってデータを転送する。これにより、異種無線方式間の相互接続が可能となる。

図５（ｂ）は、無線機器間の接続がＩＰ機器からのトリガーによって開始される例を示している。ＩＰ機器１００から無線機器１０４ｂに対して動作開始の指示が送られると、上記の手順によって無線機器１０４ｂから無線機器１０４ａへのデータ送信が開始される。これにより無線機器１０４ｂは常に動作している必要はなく、ＩＰ機器１００からの指示によって動作の開始と停止を制御することができる。なおＩＰ機器１００からテーブル２００を書き換えることにより、無線機器１０４ｂからのデータの送信先を無線機器１０４ａ以外の機器に変更することも可能である。

図６はＩＰ機器−付属機器１０６間の接続を説明する図である。付属機器１０６は従来であれば無線機器１０４ｃに対してデータを送信するのみであるが、本実施形態において無線機器１０４ｃはデータを中継し、無線中継器１０２に向かって送信（転送）可能となっている。そしてＩＰ機器１００から付属機器１０６に割り当てられたＩＰアドレスを指定して通信を開始すると、無線中継器１０２はテーブル２００を参照して付属機器１０６のデバイスＩＤを取得し、無線機器１０４ｃを介して付属機器１０６にデータを送信する。また経路が確立した後に付属機器１０６からデータが送信されてきた場合、無線中継器１０２はテーブル２００を参照してデバイスＩＤをＩＰアドレスに変換して通信を行う。

ここで、ＩＰ機器１００は無線機器１０４ｃにコマンドを送出して付属機器１０６を制御するのではなく、付属機器１０６に直接制御データを送信し、また付属機器１０６から直接データを受け取る点が特徴である。すなわち付属機器１０６は、無線中継器１０２および無線機器１０４ｃを介してＩＰ機器１００に接続されているが、ＩＰ機器１００に直接接続されている状態と等価な接続となっている。

上記説明した如く、本実施形態にかかる無線中継器によれば、異種無線方式を相互に接続し、これを超えてデータの送受信やデバイス制御をすることが可能となる。したがってＩＰ機器から様々な無線方式で接続される無線機器に対してデータを送受信し、またこれらの無線機器相互間のデータの送受信を行うことが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、異種無線間通信を中継するための無線中継器として利用可能である。

無線中継器を用いたネットワークのトポロジを説明する図である。 無線中継器の構成を説明するブロック図である。 テーブルの構成を説明するブロック図である。 無線中継器がＩＰ機器と無線機器間の接続を説明する図である。 無線機器間の接続を説明する図である。 ＩＰ機器−付属機器１０６間の接続を説明する図である。

符号の説明

１０ …ネットワーク
１００ …ＩＰ機器
１０２ …無線中継器
１０４ …無線機器
１０６ …付属機器
１１２ …ＣＰＵ
１１４ …ＲＡＭ
１１６ …ＲＯＭ
１２０ …メイン基板
１２２ …サブ基板モジュール
１２２ａ …コネクタ
１２４ …ＵＳＢモジュール
１２４ａ …コネクタ
１２６ …サブ基板モジュール
１２６ａ …コネクタ
１２８ …ダイポールアンテナ
１３０ …接続部
１３２ …ブルートゥース通信部
１３４ …８０２．１５．４通信部
１３６ …８０２．１１ｂ通信部
２００ …テーブル
２０２ …機器探索部
２０４ …アドレス割当部
８００ …イーサネット

Claims (7)

1. イーサネット（登録商標）またはＩＥＥＥ８０２．１１ｘ上に構築されたＩＰ通信網に対してデータを送受信するＩＰ接続部と、
   短距離無線に対してデータを送受信する短距離無線接続部と、
   短距離無線における無線機器のデバイスＩＤと当該無線機器のＩＰ通信におけるＩＰアドレスとを対応づけたテーブルとを備え、
   ＩＰ通信網上のＩＰ機器から短距離無線における無線機器に割り当てられたＩＰアドレスを指定して通信の要求があったとき、前記ＩＰ機器から受信したデータを該ＩＰアドレスに対応づけられたデバイスＩＤを有する前記無線機器に送信し、前記無線機器から受信したデータを前記ＩＰ機器に送信することを特徴とする無線中継器。
2. さらに短距離無線において接続可能な無線機器を探索する機器探索部と、
   探索した無線機器のデバイスＩＤに対してＩＰアドレスを割り当てるアドレス割当部を備え、
   前記機器探索部が探索したデバイスＩＤと前記アドレス割当部が割り当てたＩＰアドレスによって前記テーブルが動的に構成されることを特徴とする請求項１記載の無線中継器。
3. イーサネット（登録商標）またはＩＥＥＥ８０２．１１ｘ上に構築されたＩＰ通信網に対してデータを送受信するＩＰ接続部と、
   短距離無線に対してデータを送受信する短距離無線接続部と、
   短距離無線における無線機器のデバイスＩＤと通信相手たるＩＰ機器のＩＰアドレスとを対応づけたテーブルとを備え、
   前記無線機器から受信したデータを前記テーブルを参照して前記ＩＰ機器に送信することを特徴とする無線中継器。
4. 第１無線方式によって通信を行う第１短距離無線接続部と、
   前記第１無線方式とは異なる第２無線方式によって通信を行う第２短距離無線接続部と、
   第１無線方式によって接続する第１無線機器のデバイスＩＤと第２無線方式によって接続する第２無線機器のデバイスＩＤとを対応づけたテーブルとを備え、
   前記第１無線機器から受信したデータを前記テーブルを参照して前記第２無線機器に送信することを特徴とする無線中継器。
5. イーサネット（登録商標）またはＩＥＥＥ８０２．１１ｘ上に構築されたＩＰ通信網に対してデータを送受信するＩＰ接続部と、
   短距離無線に対してデータを送受信する短距離無線接続部と、
   短距離無線における無線機器に有線接続された付属機器と、
   前記無線機器のデバイスＩＤと、当該無線機器のデバイスＩＤと関連づけられた前記付属機器のデバイスＩＤと、これらのデバイスＩＤとＩＰアドレスとを対応づけたテーブルとを備え、
   前記付属機器から受信したデータを前記テーブルを参照して前記ＩＰ機器または短距離無線における他の無線機器に送信することを特徴とする無線中継器。
6. 前記短距離無線接続部はメイン基板に対して着脱可能なモジュールに設けられており、１または２以上の異なる方式の無線を選択可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の無線中継器。
7. 前記短距離無線の無線方式とは、ブルートゥース（登録商標）、８０２．１５．４、またはＩｒＤＡの１または２以上を選択可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載の無線中継器。

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