JP2016039544A

JP2016039544A - 無線補助接続装置

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Publication number: JP2016039544A
Application number: JP2014162703A
Authority: JP
Inventors: 健志加畑; Kenji Kahata
Original assignee: ADORIBU KK
Current assignee: ADORIBU KK
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2016-03-22
Also published as: WO2016021226A1

Abstract

【課題】狭い空間内において多数の無線通信端末が通信できるようにする。【解決手段】複数の無線通信端末間の通信接続を補助する無線補助接続装置であって、前記無線通信端末間の通信を経由させるケーブルと、当該ケーブルの末端に構成され、前記無線通信端末の電波を送受信するアンテナ部と、前記無線通信端末が当該アンテナ部との電波以外を検知できないようにする電波遮断部とを備える。前記電波遮断部は、前記無線通信端末全体を電波吸収反射材で覆うように構成することによって、前記無線通信端末が当該アンテナ部との電波以外を検知できないようにする。【選択図】図１

Description

複数の無線通信端末間の通信接続を補助する無線補助接続装置に関する。

現在の無線通信技術では、同じ周波数を別の接続で使用している間に同時に使うことは物理的に不可能である。そこで、無線通信技術では、チャネル方式及び時分割方式の２つの方法を使って、このような衝突を回避している。チャンネル方式は、それぞれの異なる接続で別の周波数（チャンネル）を使うことによって、複数の接続を同時に使用できるようにしている。また、時分割方式では、複数の接続で同じ周波数を使う。この場合、無線通信端末は、あらかじめ定められた間隔で当該周波数が利用されているかどうかをチェックし、空いていれば使う。しかしながら、いずれの方式を使っても、使用できる周波数には限りがあるため、使用したい接続が増えると、接続が困難になる。例えば、２．４ＧＨｚの無線ＬＡＮを日本で利用する場合、有効な無線の到達距離は５０ｍ程度とされている。ただし、無線通信端末は、５０ｍ以内に利用可能なアクセスポイントが１０か所以上設置されていると、最大の接続速度が１割程度低下するとされている。展示会等ではアクセスポイントが１００を超えることが珍しくなく、接続が困難になってしまうことすらある。また、アクセスポイントに対して無線通信端末の数が多すぎる場合も同様の問題が起きる。１つのアクセスポイントに接続できる無線通信端末の数は家庭用で１０台程度、業務用でも５０台程度である。これはアクセスポイントの性能に依存するものだけでなく、無線通信の仕様に依存する部分が大きい。２．４ＧＨｚの無線ＬＡＮの規格である１１ｇの場合、最高で５４Ｍｂｐｓの通信ができることになっている。これを単純に１０台の無線通信端末で利用するとそれぞれの無線通信端末では５．４Ｍｂｐｓとなる。しかしながら実際には、同じ周波数を同時に複数の無線通信端末が使うことはできないため、実効速度はその５０％に満たない。この問題を解決するためにアクセスポイントを増やすと、前述したようなアクセスポイント同士の干渉が発生してしまう。これらのことから、５０ｍ四方で利用可能な無線通信端末は５０台程度とされている。そのため、５０ｍ四方で１００台以上の無線通信端末が同時に利用されようとすると、無線接続ができなくなる事態が発生する。

これらの問題を無線ＬＡＮのみで解決する方法としてビームフォーミングが知られている（特許文献１）。ビームフォーミングは、無線を飛ばす方向及び範囲を限定することで、多数のアクセスポイントを干渉なく設置可能にする技術である。これによってアクセスポイントと多数の無線通信端末との接続を可能にする。ビームフォーミングは、すでに多くのアクセスポイントで実用化されている。そして、ビームフォーミングの効果も、一定の環境下においては十分である。

国際公開２００９−０８７８０８号

しかしながら、ビームフォーミングには２つの大きな弱点がある。１つ目の弱点としては、ビームフォーミングの効果を最大化させるためには、高度な設置技術を要することである。電波は目に見えないため、本当にどちらの方向に電波が飛んでいるかを測定するのは容易ではない。更に、ビームフォーミングといえども、本当にビームのように電波が発信されるわけではなく、円錐状に電波は発信される。そのため、会場の上部（天井など）にアクセスポイントを設置することが望ましいが、建物などの構造によっては、いつでも上部に設置可能というわけではない。２つ目の弱点としては、他のアクセスポイントがない状態でないと所定の性能を発揮できないことである。周囲でビームフォーミングではないアクセスポイントが利用されていると、ビームフォーミングを備えたアクセスポイントも、その対象となる無線通信端末も影響を受けてしまう。以上のように、無線を使った接続は台数が多くなると、接続不良や速度低下を起こすことをまぬがれることはできない。

本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、狭い空間内において多数の無線通信端末が通信をできるようにすることを目的とする。

本発明の代表的な形態は、複数の無線通信端末間の通信接続を補助する無線補助接続装置であって、前記無線通信端末間の通信を経由させるケーブルと、当該ケーブルの末端に構成され、前記無線通信端末の電波を送受信するアンテナ部と、前記無線通信端末が当該アンテナ部との電波以外を検知できないようにする電波遮断部とを備えることを特徴とする。

本発明の代表的な形態によれば、狭い空間内においても多数の無線通信端末が通信できるようになる。

発明の実施の形態の通信システムの構成のブロック図である。無線通信の接続形態の説明図である。本発明の実施の形態の第１の補助接続装置側接続部の構成のブロック図である。本発明の実施の形態のアンテナ部の説明図である。本発明の実施の形態のアンテナ取付部材の説明図である。本発明の実施の形態の第２の補助接続装置側接続部の構成のブロック図である。

本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態の通信システムの構成のブロック図である。通信システムは、複数の無線通信端末１及び無線補助接続装置２を含む。無線通信端末１は、他の無線通信端末１と無線で通信可能な機器であればいかなるものであってもよい。例えば、無線通信端末１は、パソコン、携帯電話、スマートフォン、タブレット、無線ＬＡＮアクセスポイント、ネットワーク家電、スマートウォッチ又はスマートグラスなどである。無線通信端末１が行う無線通信は、無線で情報を送受信できるものであればいかなるものであってもよい。例えば、無線通信は、Wifi、Bluetooth（登録商標）、３Ｇ、 LTE、ZigBeeなどである。また、無線通信は、いかなる接続形態であってもよい。

図２は、無線通信の接続形態の説明図である。無線通信の通信形態には、ハブアンドスポーク、ピアツーピア及びメッシュ状などがある。ハブアンドスポークは、一つの無線通信端末１を中継点として複数の無線通信端末１が接続される接続形態である。ピアツーピアは、２つの無線通信端末１が１対１で接続される通信形態である。メッシュ状は、３台以上の無線通信端末１が相互に接続される通信形態である。

ここで図１に戻る。無線補助接続装置２は、ケーブル３及び複数の補助接続装置側接続部２１を備える。無線補助接続装置２は、複数の無線通信端末１同士をケーブル３を介して接続する。補助接続装置側接続部２１は、無線通信端末１と接続される部分である。そのため、補助接続装置側接続部２１は、無線通信端末１と同数備わる。なお、補助接続装置側接続部２１に関しては、図３から図５で第１の補助接続装置側接続部２１を、図６で第２の補助接続装置側接続部２１を説明する。なお、無線補助接続装置２は、第１の補助接続装置側接続部２１又は第２の補助接続装置側接続部２１のうちのいずれか一方を備えていてもよいし、両方を備えていてもよい。ケーブル３は、無線通信端末１同士の通信を経由させる有線であり、電波を効率よく伝達できればいかなるものであってもよい。例えば、ケーブル３は、同軸ケーブル又はより対線などである。なお、図１では、無線通信端末１及び補助接続装置側接続部２１は、２つを図示しているが、３つ以上であっても良い。また、ケーブル３は、１つを図示しているが、２つ以上であってもよい。

図３は、本発明の実施の形態の第１の補助接続装置側接続部２１の構成のブロック図である。無線補助接続装置２に備わる第１の補助接続装置側接続部２１は、無線通信端末１の端末側接続部１１に固定又は接続される。接続部１１は、無線通信端末１に備わるアンテナ部分であり、内蔵されていてもよいし、外部に装備されていてもよい。また、補助接続装置側接続部２１は、アンテナ部２１１及びアンテナ取付部材２１２を含む。

図４は、本発明の実施の形態のアンテナ部２１１の説明図である。アンテナ部２１１は、無線通信端末１と通信するためのものである。なお、アンテナ部２１１は、無線通信端末１の通信に使われる周波数に対応し、無線通信端末１と通信可能なものであれば、いかなる形状であっても、いかなる形式であってもよい。無線ＬＡＮの場合、無線通信端末１の通信に使われる周波数は、２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚのように複数であってもよい。例えば、アンテナ部２１１は、芯線２１１１、シールド折返２１１２及び補強材２１１３を含む。芯線２１１１は、ケーブル３の芯である。シールド折返２１１２は、ケーブル３のシードル部材が折り返された部分である。例えば、芯線２１１１を１．５ｃｍとし、シールド折返２１１２を１．５ｃｍとすることによって、アンテナ部２１１はダイポールアンテナとなる。補強材２１１３は、アンテナ部２１１を保護するための部材であり、いかなるものであってもよい。例えば、補強材２１１３は、プラスチック、木材又は紙などの素材で作られる。なお、アンテナ部２１１は、ケーブル３の末端を加工して構成されたものでなく、別途作成され、ケーブル３に接続されてもよい。

図５は、本発明の実施の形態のアンテナ取付部材２１２の説明図である。アンテナ取付部材２１２は、無線通信端末１にアンテナ部２１１及びケーブル３を固定するための部材である。例えば、アンテナ取付部材２１２は、粘着テープ、マグネット又は取付金具などを含み、無線通信端末１にアンテナ部２１１及びケーブル３を固定する。具体的には、アンテナ取付部材２１２は、アンテナ部２１１及びケーブル３をくるむような形状で固定され、無線通信端末１の端末側接続部１１に接する部分のみが開放されている。また、アンテナ取付部材２１２は、電波吸収反射材で構成される電波遮断部である。なお、電波吸収反射材は、無線通信を反射及び吸収する素材であればいかなるものであってもよく、金属やカーボンなどの素材である。これによって、アンテナ取付部材２１２は、内部及び外部からの無線通信を遮断又は減衰させる。一方で、アンテナ取付部材２１２は、無線通信端末１の端末側接続部１１に接する部分は解放されているため、無線通信端末１とアンテナ部２１１との通信は通常通り行うことができる。つまり、アンテナ取付部材２１２は、無線通信端末１とアンテナ部２１１との通信のみを可能としている。

図６は、本発明の実施の形態の第２の補助接続装置側接続部２１の構成のブロック図である。無線補助接続装置２に備わる第２の補助接続装置側接続部２１は、無線通信端末１の端末側接続部１１に固定又は接続される。また、第２の補助接続装置側接続部２１は、アンテナ部２１１、アンテナ取付部材２１３及び補助接続装置カバー２１４を含む。アンテナ部２１１は、第１の補助接続装置側接続部２１に備わるもの（図４）と同一なので説明を省略する。アンテナ取付部材２１３は、無線通信端末１にアンテナ部２１１及びケーブル３を固定するための部材である。なお、アンテナ取付部材２１３は、アンテナ取付部材２１２と異なり、電波吸収反射材で構成されていなくてもよく、固定さえできればいかなる部材であってもよい。例えば、アンテナ取付部材２１３は、粘着テープ、マグネット又は取付金具などで、無線通信端末１にアンテナ部２１１及びケーブル３を固定する。補助接続装置カバー２１４は、無線通信端末１及び補助接続装置側接続部２１の全体を覆うためのカバーである。また、補助接続装置カバー２１４は、電波吸収反射材で構成される電波遮断部である。なお、電波吸収反射材は、無線通信を反射及び吸収する素材であればいかなるものであってもよく、金属やカーボンなどの素材である。これによって、補助接続装置カバー２１４は、内部及び外部からの無線通信を遮断又は減衰させる。また、補助接続装置カバー２１は、スリット２１５及び取出口２１６を備える。スリット２１５は、補助接続装置カバー２１の内部の熱を放熱するための切れ目である。なお、スリット２１の放熱効果を高めるために、補助接続装置カバー２１内部にファンが備えられてもよい。また、無線通信端末１に放熱効果のある素材を取り付け、当該素材を補助接続装置カバー２１に接続することによって、放熱効果を高めてもよい。取出口２１６は、ケーブル３を補助接続装置カバー２１の内部から外部に取り出すための穴である。なお、取出口２１６は、ケーブル３だけでなく、電源ケーブル及びＬＡＮケーブルなどが取り出されていてもよい。

本発明の実施の形態によれば、無線通信端末１は、自身に固定又は接続されたアンテナ部２１１からの電波しか検知できない。なぜなら、第１の補助接続装置側接続部２１においてはアンテナ取付部材２１２がアンテナ部２１１以外の電波を遮断するからである。同様に、第２の補助接続装置側接続部２１においては補助接続装置カバー２１４がアンテナ部２１１以外の電波を遮断するからである。つまり、アンテナ取付部材２１２及び補助接続装置カバー２１４は、外部からの電波を遮断し、無線通信端末１がアンテナ部２１１の電波のみを送受信できるようにするためのものでもある。すると、無線通信端末１同士は、ケーブル３を介して通信することが可能となる。つまり、無線補助接続装置２は、アンテナ部２１１及びケーブル３を介して、無線通信端末１同士の電波を中継する。これによって、無線補助接続装置２は、通常の空間伝達の１０倍以上の効率で電波を伝えることができる。更に、無線補助接続装置２は通信の干渉を防ぐことができるため、無線補助接続装置２を多数設置することができ、結果的に無線通信端末１を多数設置することが可能となる。

１無線通信端末
２無線補助接続装置
３ケーブル
２１補助接続装置側接続部
２１１アンテナ部
２１２アンテナ取付部材
２１３アンテア取付部材
２１４補助接続装置カバー
２１５スリット
２１６取出口

Claims

複数の無線通信端末間の通信接続を補助する無線補助接続装置であって、
前記無線通信端末間の通信を経由させるケーブルと、
当該ケーブルの末端に構成され、前記無線通信端末の電波を送受信するアンテナ部と、
前記無線通信端末が当該アンテナ部との電波以外を検知できないようにする電波遮断部と、
を備えることを特徴とする無線補助接続装置。
前記電波遮断部は、前記無線通信端末全体を電波吸収反射材で覆うように構成することによって、前記無線通信端末が当該アンテナ部との電波以外を検知できないようにすることを特徴とする請求項１に記載の無線補助接続装置。
前記電波遮断部は、前記無線通信端末に備わるアンテナ部分を電波吸収反射材で覆うように構成することによって、前記無線通信端末が当該アンテナ部との電波以外を検知できないようにすることを特徴とする請求項１に記載の無線補助接続装置。
前記アンテナ部は、前記ケーブルの末端を加工することによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の無線補助接続装置。