JP2022003738A - ネットワークシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】見通し環境を確保できない建物内の環境でもアクセスポイントを密に配置せず、安定した無線通信環境を実現するネットワークシステムを提供する。【解決手段】ネットワークシステムは、アクセスポイントと、前記アクセスポイントに接続され、無線通信用の第1の電波、およびアクセスポイント間接続用の第2の電波を伝送し、かつ放射する伝送路型アンテナと、を備える。【選択図】図1
Description
この発明は、無線通信に係るネットワークシステムに関する。
従来、無線通信用のアクセスポイントを多数接続し、広域な無線通信環境を構築するための技術として、バックホール技術が広く用いられている(例えば特許文献1,2を参照)。ただし、特許文献1,2のような有線バックホール接続では、アクセスポイント間にLANケーブルを配線する必要があり、配線工事のコストが増大する、あるいは機器の設置自由度が失われる懸念がある。
非特許文献1乃至3には、無線バックホール技術によりアクセスポイント間のLANケーブルを不要とする構成が開示されている。ただし、無線バックホール技術は、アクセスポイント間に壁、床、または天井等の障害物があると通信の不具合が生じやすく、通信範囲が縮小される懸念がある。これに対し、特許文献3には、アクセスポイント間の通信経路を、あらかじめ複数設定しておくことが開示されている。また、特許文献4には、通信経路に障害が発生した場合に、新たな通信経路の再設定を行なうことなく他の通信経路に切換えることが記載されている。
特許文献5には、スモールセルまたはフェムトセルと呼ばれる様な、複数のアクセスポイントを密に配置する方法が開示されている。しかし、この様な方法では、無線通信用の電波とアクセスポイント間接続用の電波(バックホール用電波)の干渉、またはチャンネル数の枯渇、等の問題が生じる。特許文献5では、周波数の自動選択技術が開示されているが、処理が複雑になり、システムが煩雑化する。
・シャープ株式会社,"QX-C300",[online],[令和2年6月19日検索],インターネット<URL:https://jp.sharp/business/smartnetwork/products/qxc300.html>
・PicoCELA株式会社," PCWL-0410",[online],[令和2年6月19日検索],インターネット<URL:https://www.picocela.com/pcwl0410-release/>
・RuckusSecurity.com," Ruckus Solutions - Backhaul",[online],[令和2年6月19日検索],インターネット<URL:https://www.ruckussecurity.com/Solutions-Backhaul.asp>
無線バックホールは、障害物の無い見通し環境が必要である。しかし、建物内では無線バックホールを安定的に構築できるほどの見通し環境を得ることが難しい。また、多数のアクセスポイントを密に配置すると、干渉およびチャンネル数の枯渇問題が生じる。
そこで、この発明は、見通し環境を確保できない建物内の環境でもアクセスポイントを密に配置せず、安定した無線通信環境を実現するネットワークシステムを提供することを目的とする。
この発明のネットワークシステムは、アクセスポイントと、前記アクセスポイントに接続され、無線通信用の第1の電波、およびアクセスポイント間接続用の第2の電波を伝送し、かつ放射する伝送路型アンテナと、を備える。
この発明によれば、見通し環境を確保できない建物内の環境でもアクセスポイントを密に配置せず、安定した無線通信環境を実現することができる。
図1は、ネットワークシステム1を構築した建物50の概略を示す斜視図である。図1の例における建物50は、1階のフロア50A、2階のフロア50B、3階のフロア50C、および4階のフロア50Dを有する。なお、図1では、建物50の一部を透過している。
1階のフロア50Aには、無線通信用のアクセスポイント15Aが設置されている。また、4階のフロア50Dには、アクセスポイント15Bが設置されている。アクセスポイント15Aおよびアクセスポイント15Bは、互いに見通すことができない第1の環境(フロア50A)および第2の環境(フロア50D)に配置されている。アクセスポイント15Aは、LANケーブル20を接続し、外部の通信網に接続する。
アクセスポイント15Aは、端末との無線通信に用いる第1の電波を放射する。フロア50Aに配置されている端末60Aは、アクセスポイント15Aの第1の電波を受信することで、アクセスポイント15Aと無線LANによる通信を行なうことができる。
アクセスポイント15Aには、伝送路型アンテナ10が接続される。伝送路型アンテナ10は、建物50内の複数のフロアにまたがって配置される。すなわち、第1の環境および第2の環境にまたがって配置される。図1の例では、伝送路型アンテナ10は、全てのフロアにまたがって配置されている。アクセスポイント15Bは、伝送路型アンテナ10に接続される。伝送路型アンテナ10は、第1アクセスポイントであるアクセスポイント15Aと、第2アクセスポイントであるアクセスポイント15Bと、を接続する。
伝送路型アンテナ10は、電波を伝送する伝送路の機能と、電波を送信および受信するアンテナの機能と、を有する。図1の例では、伝送路型アンテナ10は、導波管アンテナを構成する。導波管アンテナは、例えば建築中に用いられる金属パイプ等からなる。円筒形の金属パイプは、導波管として機能する。また、円筒形の金属パイプは、電波結合用のスロットを設けることで、アンテナとしても機能する。なお、金属パイプは導波管としてのみ機能してもよい。この場合、金属パイプにアンテナユニットを接続することで、伝送路型アンテナとして機能する。なお、伝送路型アンテナは、導波管アンテナに限らず、例えば、誘電体アンテナ、マイクロストリップアンテナ、または漏れ波ケーブル等であってもよい。
例えば、5GHzの電波の波長は、約60mmである。したがって、建物50は、天井および床をつなぐ直径約60mmほどの開口部さえあれば、伝送路型アンテナを複数のフロアにまたがって配置できる。例えば、直径約60mm程度の金属パイプは、5GHzの電波を伝送かつ放射する導波管アンテナとして機能する。一般に、建築中の建物は、足場用の金属パイプが複数のフロアをまたいで配置されている。したがって、建築中の建物であれば、当該金属パイプは、伝送路型アンテナ10として機能する。ただし、本発明のネットワークシステムは、建築中の建物に設置される例に限らない。
アクセスポイント15Aは、伝送路型アンテナ10を介して、無線通信用の第1の電波およびアクセスポイント間接続用(バックホール用)の第2の電波を送受信する。第1の電波および第2の電波は、例えば周波数が異なる。
図2は、アクセスポイント15Aおよび伝送路型アンテナ10の接続を示す概略図である。図3は、アクセスポイント15Aの構成を示すブロック図である。なお、アクセスポイント15Aおよびアクセスポイント15Bは同じ構成を有し、伝送路型アンテナ10との接続態様も同様である。そのため、図2および図3では、代表してアクセスポイント15Aについて説明する。
アクセスポイント15Aは、LED等の表示器31、スイッチ等の操作部32、CPU33、RAM34、フラッシュメモリ35、LAN端子36、同軸端子37、および無線通信部38を備えている。
CPU33は、フラッシュメモリ35に記憶されている動作用プログラムをRAM34に読み出して、アクセスポイント15Aを制御する。LAN端子36は、LANケーブル20に接続され、外部の通信網に接続される。なお、アクセスポイント15Bは、直接外部の通信網には接続されないため、LAN端子36には何も接続されない。
同軸端子37は、同軸ケーブル21および合成器17を介して伝送路型アンテナ10に接続される。合成器17は、第1周波数F1の第1の電波、第2周波数F2の第2の電波を合成する。ただし、合成器17は、伝送路型アンテナ10の導波管に複数の周波数の電波を結合させることができれば、本発明において必須の構成ではない。例えば、アクセスポイント15Aが複数の周波数を合成した電波を送信する場合、合成器17は必須ではない。
また、第1の電波および第2の電波は、同じ周波数であってもよい。第1の電波および第2の電波は、同じ周波数であっても例えば時分割で送信することができる。あるいは、第1の電波および第2の電波は、変調方式を変更する、あるいは異なる符号(例えばPN符号)を重畳させることでも区別することができる。第1の電波および第2の電波が同じ周波数であれば合成器17は不要である。
アクセスポイント15Bの同軸端子37も、アクセスポイント15Aと同様に、合成器17および同軸ケーブル21を介して伝送路型アンテナ10に接続される。これにより、アクセスポイント15Bは、伝送路型アンテナ10を介して、アクセスポイント15Aから第1の電波および第2の電波を受信する。アクセスポイント15Bの無線通信部38は、第1の電波をフロア50Dに放射する。フロア50Dに配置されている端末60Dは、アクセスポイント15Bの放射する第1の電波を受信することで、アクセスポイント15Bと無線LANによる通信を行なうことができる。
また、伝送路型アンテナ10は、アクセスポイント15Aから送信される第1の電波および第2の電波をアンテナ101から放射する。図1の例では、伝送路型アンテナ10は、フロア50Bおよびフロア50Cにおいて、アンテナ101から第1の電波および第2の電波を放射する。フロア50Bの端末60Bは、フロア50Bに配置されているアンテナ101から放射される第1の電波を受信する。また、フロア50Cの端末60Cは、フロア50Cに配置されているアンテナ101から放射される第1の電波を受信する。
これにより、アクセスポイント15Aの無線通信部38から発せられる電波がフロア50Bおよびフロア50Cに届かなくとも、端末60Cおよび端末60Dは、アクセスポイント15Aと無線LANによる通信を行なうことができる。
伝送路型アンテナ10のアンテナ101から放射される電波の電力は、電波を放射した分だけ低下するため、高層階になるほど低下する。しかし、アクセスポイント15Aおよびアクセスポイント15Bは、伝送路型アンテナ10を介して有線接続され、バックホール用の第2の電波が有線で伝送される。したがって、アクセスポイント15Bからは、再び高い電力で無線通信用の第1の電波を放射することができる。
すなわち、本実施形態のネットワークシステム1は、アクセスポイント15Aおよびアクセスポイント15Bの間では、伝送路型アンテナ10を介して有線バックホールを構築する。また、アクセスポイント15Aが配置されたフロア50Aでは、アクセスポイント15Aにより無線LAN環境を構築する。アクセスポイント15Bが配置されたフロア50Dでは、アクセスポイント15Bにより無線LAN環境を構築する。さらに、アクセスポイントの配置されていないフロア50Bおよびフロア50Cでは、伝送路型アンテナ10のアンテナ101により無線LAN環境を構築する。
よって、本実施形態のネットワークシステムは、見通し環境を確保できない建物内の環境でもアクセスポイントを密に配置せず、干渉やチャンネル数の枯渇等の問題なく、安定した無線通信環境を実現することができる。
図4は、変形例1に係るネットワークシステム1Aを構築した建物50の概略を示す斜視図である。変形例1のネットワークシステム1Aは、フロア50Bにアクセスポイント15Cを配置し、フロア50Dにアクセスポイント15Dを配置している。アクセスポイント15Cおよびアクセスポイント15Dは、伝送路型アンテナ10に無線を介してアクセスポイント15Aまたはアクセスポイント15Bに接続される第3アクセスポイントである。
アクセスポイント15Cは、伝送路型アンテナ10のアンテナ101から放射される第2の電波(バックホール用の電波)か、またはアクセスポイント15Aの送信する第2の電波を受信する。また、アクセスポイント15Dは、アクセスポイント15Bから送信される第2の電波を受信する。
これにより、ネットワークシステム1Aは、アクセスポイント15Aおよびアクセスポイント15Cの間で、無線バックホールを構築する。また、ネットワークシステム1Aは、アクセスポイント15Bおよびアクセスポイント15Dの間で、無線バックホールを構築する。
図5は、バックホールのネットワーク構造を示すブロック図である。上述の様に、アクセスポイント15Cは、伝送路型アンテナ10のアンテナ101から放射される第2の電波(バックホール用の電波)、またはアクセスポイント15Aの送信する第2の電波を介して無線バックホールを構築する。アクセスポイント15Dは、アクセスポイント15Bから送信される第2の電波を介して接続され、無線バックホールを構築する。
アクセスポイント15Aは、外部の通信網に接続されるコア機器である。また、伝送路型アンテナ10を介して有線接続されるアクセスポイント15Aおよびアクセスポイント15Bは、それぞれ基幹アクセスポイントとなる。アクセスポイント15Dは、アクセスポイント15Bの下位に接続されるスレーブ機器となる。アクセスポイント15Cは、アクセスポイント15Aの下位に接続されるスレーブ機器となる。つまり、第1基幹アクセスポイントであるアクセスポイント15Aおよび第1スレーブアクセスポイントであるアクセスポイント15Cにより第1ネットワークが構築され、第2基幹アクセスポイントであるアクセスポイント15Bおよび第2スレーブアクセスポイントであるアクセスポイント15Dにより第2ネットワークが構築される。ただし、仮にアクセスポイント15Cが、アクセスポイント15Aよりもアクセスポイント15Bの電波を高い電力で受信する場合、アクセスポイント15Cは、アクセスポイント15Bの下位に接続されるスレーブ機器となる。
ここで、アクセスポイント15Aおよびアクセスポイント15Bは、有線バックホールで接続される。したがって、アクセスポイント15Bがアクセスポイント15Aから受信する電波の電力は、無線バックホールで接続されるアクセスポイント15Cおよびアクセスポイント15Dが他のアクセスポイントから受信する電波の電力よりもはるかに高い。したがって、アクセスポイント15Bが他のアクセスポイントの下位に接続されるスレーブ機器となることはない。また、アクセスポイント15Cおよびアクセスポイント15Dは、相対的に電力の低い無線バックホールで接続されるため、基幹アクセスポイントとなることはない。
この様に、ネットワークシステム1の各アクセスポイントは、電波強度に基づいて、基幹アクセスポイントとなるか、スレーブ機器となるか、を自動的に判断する。例えば、伝送路型アンテナ10を介して有線バックホールで接続されるアクセスポイントは、自動的に基幹アクセスポイントとなり、無線バックホールで接続されるアクセスポイントは、スレーブ機器となる。スレーブ機器にさらに無線バックホールで接続されるアクセスポイントは、さらに下位のスレーブ機器となる。
あるいは、ネットワークシステム1を構築する管理者が、ネットワークシステムの構築時に、各アクセスポイントを基幹アクセスポイントとするか、スレーブ機器とするか、手動で設定してもよい。
変形例1に係るネットワークシステム1では、基幹アクセスポイントは、強い電波強度でバックホール接続されるため、高い通信速度を確保することができる。また、高層階に設置されるアクセスポイントであっても、経由する基幹アクセスポイントの数は少ないため、干渉やチャンネル数の枯渇等の問題なく、高い通信速度を確保することができる。一方で、無線バックホールで接続される各フロア内のアクセスポイントは、高い設置自由度を有するため、簡単に無線通信環境を拡大することができる。
次に、図6は、変形例2に係るネットワークシステム1Bを構築した建物53の概略を示す斜視図である。建物53は、建物50に対して、さらに高層のフロア50Eおよびフロア50Fを有する。変形例2のネットワークシステム1Bは、変形例1のネットワークシステム1Aに対して、さらに、フロア50D、フロア50Eおよびフロア50Fにまたがって設置される伝送路型アンテナ10Aを備える。伝送路型アンテナ10Aは、伝送路型アンテナ10と同じ構成を有する。また、フロア50Fには、アクセスポイント15Eが設置される。
アクセスポイント15Dは、伝送路型アンテナ10Aに接続される。アクセスポイント15Dは、伝送路型アンテナ10Aを介して第1の電波および第2の電波を送信する。フロア50Eおよびフロア50Fのアンテナ101は、第1の電波および第2の電波を放射する。
アクセスポイント15Eは、伝送路型アンテナ10Aのアンテナ101から放射される第2の電波(バックホール用の電波)を受信する。これにより、ネットワークシステム1Bは、アクセスポイント15Dおよびアクセスポイント15Eの間で、伝送路型アンテナ10Aを介して無線バックホールを構築する。アクセスポイント15Eは、アクセスポイント15Dのスレーブ機器となる。すなわち、アクセスポイント15Dおよびアクセスポイント15Eで、新たなネットワークが構築される。この場合、アクセスポイント15Dは、基幹アクセスポイントとなり、アクセスポイント15Eは、スレーブアクセスポイントとなる。変形例2では、アクセスポイント15A(またはアクセスポイント15B)を基幹アクセスポイントとする第1ネットワークと、アクセスポイント15Dを基幹アクセスポイントとする第2ネットワークが無線接続される。
変形例2のネットワークシステム1Bによれば、例えば、伝送路型アンテナ10を設置した位置においてフロア50Dからフロア50Eまで伝送路型アンテナ10を配置することが難しい場合でも、フロア50D内で無線バックホールで接続したアクセスポイント15Dの位置から別の伝送路型アンテナ10Aを用いて、さらなる高層階に有線バックホールおよび無線バックホールを構築することができる。これにより、ネットワークシステム1Bは、伝送路型アンテナの設置自由度を向上させ、設置場所の制限を緩和することができる。また、ネットワークシステム1Bにおいても、アクセスポイント15Eを密に配置せず、干渉やチャンネル数の枯渇等の問題なく、通信速度を確保することができる。
図7は、変形例3に係るネットワークシステム1Cを構築した建物53の概略を示す斜視図である。変形例3のネットワークシステム1Cは、ネットワークシステム1Bに対して、アクセスポイント15Bおよびアクセスポイント15DがLANケーブル20Aを介して有線接続される。変形例3ではアクセスポイント15A(またはアクセスポイント15B)を基幹アクセスポイントとする第1ネットワークと、アクセスポイント15Dを基幹アクセスポイントとする第2ネットワークが有線接続される。
これにより、ネットワークシステム1Cは、フロア50Dにおいて見通し環境を確保できない場合でも、アクセスポイント15Bおよびアクセスポイント15D間の安定したバックホール接続を確保することができる。
なお、アクセスポイント15Bおよびアクセスポイント15Dは、フロア50Dに設置された伝送路型アンテナを介して有線接続されてもよい。この場合、アクセスポイント15Bを基幹アクセスポイントとする第1ネットワークと、アクセスポイント15Dを基幹アクセスポイントとする第2ネットワークが伝送路型アンテナを介して有線接続される。伝送路型アンテナを介して接続しても、フロア50Dにおいて見通し環境を確保できない場合で、アクセスポイント15Bおよびアクセスポイント15D間の安定したバックホール接続を確保することができる。
図8は、変形例4に係るネットワークシステム1Dを構築した建物50および建物55の概略を示す斜視図である。変形例4のネットワークシステム1Dは、図1のネットワークシステム1に対して、アクセスポイント15Aは、建物50に設置されたアクセスポイント15Fと無線バックホールで接続される。アクセスポイント15Fは、LANケーブル20Bを介して外部の通信網に接続される。
この様に、コア機器のアクセスポイント15Fは他の建物に設置し、当該コア機器のアクセスポイントから無線バックホールで接続されるアクセスポイント15Aを起点にして、建物50内のネットワークを構築してもよい。これにより、仮に建物50に対してLANケーブルを配置することが難しい場合でも、他の建物55に設置したアクセスポイント15Fを介して、ネットワークシステムを構築することができる。この場合も、見通し環境を確保できない建物内の環境でアクセスポイントを密に配置せず、干渉やチャンネル数の枯渇等の問題なく、安定した無線通信環境を実現することができる。
(その他の例)
本実施形態に示したアクセスポイントは、端末60A〜60Dから得た情報をサーバに送信してもよい。サーバに送信する情報は、端末60A〜60Dの位置情報を含んでいてもよい。位置情報は、建物内の位置情報である。建物内の位置情報とは、端末のいるフロア(何階のフロアにいるか)を示す情報、またはフロア内のどの位置にいるかを示す情報を含む。何階のフロアにいるかを示す情報は、接続されるアクセスポイントによって判断される。
本実施形態に示したアクセスポイントは、端末60A〜60Dから得た情報をサーバに送信してもよい。サーバに送信する情報は、端末60A〜60Dの位置情報を含んでいてもよい。位置情報は、建物内の位置情報である。建物内の位置情報とは、端末のいるフロア(何階のフロアにいるか)を示す情報、またはフロア内のどの位置にいるかを示す情報を含む。何階のフロアにいるかを示す情報は、接続されるアクセスポイントによって判断される。
例えば、図1において、端末60Aおよび端末60Bは、アクセスポイント15Aに接続される。端末60Aは、アクセスポイント15Aの送信する電波を受信するため、電波強度が高くなる。端末60Bは、アンテナ101から放射する電波を受信するため、端末60Aよりも電波強度が低くなる。したがって、アクセスポイント15Aは、端末60Aが同じフロア(フロア50A)にいると判断し、端末60Bが別のフロア(フロア50B)にいると判断する。
フロア内の位置も電波強度に基づいて求められる。電波強度の高い端末ほどアクセスポイントに近い位置にいる。したがって、電波強度は、アクセスポイントとの距離を示す情報となる。図1の例では、1つのアクセスポイントであるが、少なくとも3つのアクセスポイントをフロア内に設置すれば、各アクセスポイントからの距離を求めることで、フロア内の端末の位置を一意に求めることができる。
1,1A,1B,1C,1D…ネットワークシステム
10,10A…伝送路型アンテナ
15A,15B,15C,15D,15E,15F…アクセスポイント
17…合成器
20,20A,20B…LANケーブル
21…同軸ケーブル
31…表示器
32…操作部
33…CPU
34…RAM
35…フラッシュメモリ
36…LAN端子
37…同軸端子
38…無線通信部
50,53,55…建物
50A,50B,50C,50D,50E,50F…フロア
60A,60B,60C,60D…端末
101…アンテナ
10,10A…伝送路型アンテナ
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20,20A,20B…LANケーブル
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50,53,55…建物
50A,50B,50C,50D,50E,50F…フロア
60A,60B,60C,60D…端末
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Claims (13)
- 第1アクセスポイントおよび第2アクセスポイントを含むアクセスポイントと、
前記第1アクセスポイントおよび前記第2アクセスポイントに接続され、無線通信用の第1の電波、およびアクセスポイント間接続用の第2の電波を伝送し、かつ放射する伝送路型アンテナと、
を備えたネットワークシステム。 - 請求項1に記載のネットワークシステムであって、
前記第1の電波または前記第2の電波は、互いに複数の異なる周波数の電波である、
ネットワークシステム。 - 請求項1に記載のネットワークシステムであって、
前記第1の電波および前記第2の電波は、同一の周波数の電波を含む、
ネットワークシステム。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のネットワークシステムであって、
無線を介して前記第1アクセスポイントまたは前記第2アクセスポイントに接続する第3アクセスポイントを備えた、
ネットワークシステム。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のネットワークシステムであって、
前記伝送路型アンテナに有線で接続される第1基幹アクセスポイント、および当該第1基幹アクセスポイントに無線で接続される第1スレーブアクセスポイントで構築される第1ネットワークと、
前記伝送路型アンテナに有線で接続される第2基幹アクセスポイント、および当該第2基幹アクセスポイントに無線で接続される第2スレーブアクセスポイントで構築される第2ネットワークと、
を含む、ネットワークシステム。 - 請求項5に記載のネットワークシステムであって、
前記第1ネットワークおよび前記第2ネットワークは、互いに無線接続される、
ネットワークシステム。 - 請求項5に記載のネットワークシステムであって、
前記第1ネットワークおよび前記第2ネットワークは、互いに有線接続される、
ネットワークシステム。 - 請求項7に記載のネットワークシステムであって、
前記第1ネットワークおよび前記第2ネットワークは、前記伝送路型アンテナで接続される、
ネットワークシステム。 - 請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のネットワークシステムであって、
端末から得た情報をサーバに送信する、
ネットワークシステム。 - 請求項9に記載のネットワークシステムであって、
前記情報は、前記端末の建物内の位置情報を含む、
ネットワークシステム。 - 請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載のネットワークシステムであって、
前記アクセスポイントは、前記無線通信の電波強度に基づいて、当該アクセスポイントが基幹アクセスポイントであるか否かを判断する、
ネットワークシステム。 - 請求項1乃至11のいずれか1項に記載のネットワークシステムであって、
前記第1アクセスポイントおよび前記第2アクセスポイントは、互いに見通すことのできいない第1の環境および第2の環境にそれぞれ配置され、
前記伝送路型アンテナは、前記第1の環境および前記第2の環境をまたいで配置される、
ネットワークシステム。 - 前記アクセスポイントは、外部の通信網に接続されるコア機器を含み、
前記第1アクセスポイントまたは前記第2アクセスポイントは、前記コア機器に無線を介して接続される、
請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載のネットワークシステム。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020107964A JP2022003738A (ja) | 2020-06-23 | 2020-06-23 | ネットワークシステム |
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