JP4339373B2 - 無線ｌａｎ用インフラストラクチャ - Google Patents

Description

本発明は、無線データ通信ネットワークに関し、特に、このようなネットワークを使用して移動データ処理ユニットと中央コンピュータの間の通信を行うための装置に関する。

本発明の譲受人は、ＩＥＥＥ標準802.11の通信プロトコルに従うスペクトラム24システムとして知られている無線データ通信システムを提供する。実行されているシステムでは、移動ユニットが、アクセスポイントを経由して中央コンピュータとデータ通信を行う。アクセスポイントは、イーサネット（登録商標。以下同様。）配線式ネットワークによりコンピュータと通信する。各移動ユニットは、自身を１つのアクセスポイントと関連付ける。秩序を維持し、無線通信を減らすためには、各アクセスポイントは、中央コンピュータからイーサネットリンクを通って受取った通信のどれが、その特定のアクセスポイントに関連付けられた移動ユニット宛てであるかを求めなければならない。この要求により、アクセスポイントにかなりの計算能力が必要で、そのコストが増加する。

さらに、セルフサービスショッピングシステム、病院システム、多くのユーザーへのページング又は音声データリンクを含むシステム、又は電子棚ラベルとの通信をサポートするシステム等の複数のユーザーからの大量のデータ通信をサポートしなければならない用途では、データ通信トラフィックをサポートするため、追加のアクセスポイントが必要であり、システム全体のコストが増加する。

作動可能なアクセスポイントのコストは、あるアクセスポイントに関連付けられた移動ユニット宛てのものを選択するため、その複雑さと、データパケットの高速通信の要求により高くなるだけでなく、アクセスポイントの位置への電力の導入のためかかるコストと、アクセスポイントの回路用にＡＣ電力をＤＣ電力に変換する電源のコストにもよる。アクセスポイントのハードウェアとアンテナを物理的に取り付けることでもさらにコストがかかる。

それゆえ、本発明の目的は、低コストのアクセスポイントを有する無線データ通信ネットワークを提供し、能力が増し、妥当なコストで複合的に設置される、信頼性ある無線データ通信を経済的に提供するようにすることである。

本発明により、移動ユニットと中央コンピュータの間でアクセスポイントによりデータ通信が提供される無線データ通信システムが改善される。この改善によれば、幾つかのアクセスポイントは、少なくとも１つのデータスイッチングハブにより前記コンピュータに接続され、前記データスイッチングハブは、通信の宛先アドレスデータに従って、ハブに接続したアクセスポイントへデータ通信を選択的に提供するように構成される。データスイッチングハブはまた、データスイッチングハブのポートに接続した各アクセスポイントから受取った通信の中の出所アドレスデータをモニターするように構成されても良い。スイッチングハブはまた、出所アドレスデータをポートと関係付けるルーティングリストを保持するように構成することもできる。スイッチングハブは、そのリストを使用して、アクセスポイントにデータ通信を選択的に提供するように構成される。

本発明によれば、無線データ通信で使用するアクセスポイントが提供され、移動ユニットと無線データ通信するアクセスポイントは、そのアクセスポイントに選択的にデータ通信を提供するため、少なくとも１つのデータスイッチングハブに接続される。送信機/受信機が、移動ユニットとの無線データ通信を提供する。ケーブルによりスイッチングハブとデータ通信するため、データインターフェースが提供される。データインターフェースと送信機/受信機の間でデータを連結するため、プロセッサが提供され、またケーブルから作動電力を受取り、インターフェースに電力を提供するため電源が提供される。

本発明によれば、移動ユニットと中央コンピュータの間でデータ通信を行う方法が提供される。この方法は、配線式データ通信ネットワークにより、中央コンピュータを少なくとも１つのスイッチングハブに接続し、複数のアクセスポイントをそのスイッチングハブのポートに接続するステップを備える。移動ユニットは、自身を選択した１つのアクセスポイントと関連付ける。宛先アドレスを含むデータ通信パケットが、配線式通信ネットワーク上に提供される。スイッチングハブが、ポートをアクセスポイント及びアクセスポイントと関連付けられた移動ユニットに関係付けるルーティングリストを保持する。スイッチングハブは、ルーティングリストに従って、データ通信パケットを配線式データ通信ネットワークからアクセスポイントへ中継するように作動する。スイッチングハブからアクセスポイントにより受取られたデータ通信は、無線通信により関連付けられた移動ユニットへ送られる。

この方法の別の装置では、データ通信は、１つの移動ユニットから無線通信により、関連付けられたアクセスポイントへ提供され、パケットは、移動ユニットに対応する宛先アドレスと出所アドレスを含む。アクセスポイントは、データ通信パケットをスイッチングハブ上のポートへ中継し、スイッチングハブは、アクセスポイントから受取ったデータ通信パケットを、宛先アドレスに従って、配線式データ通信ネットワークへ又は他のアクセスポイントへ中継する。スイッチングハブはまた、スイッチングハブのポートをデータパケットの出所アドレスと関係付けることにより、スイッチングハブにおいてルーティングリストを更新する。

本発明によれば、少なくとも１つのコンピュータと、複数の移動ユニットとの間のデータ通信を提供するデータ通信システムが提供される。このシステムは複数のアクセスポイントを備え、その各々が提供された無線データ通信用に構成され、また配線式データインターフェースを有する。また複数の移動ユニットが提供され、その各々が、自身を１つのアクセスポイントと関連付け、それと無線データ通信を行うように構成される。第１配線式データポートと複数の追加の配線式データポートとを有する少なくとも１つのスイッチングハブが提供され、各追加の配線式データポートが、１つのアクセスポイントの配線式データインターフェースに接続される。最後に、少なくとも１つのコンピュータとスイッチングハブの第１配線式ポートとの間で配線式データ通信を提供する配線式データ通信ネットワークが提供される。

このようなデータ通信システムでは、データは、配線式データ通信ネットワーク上を、各々が宛先アドレスデータを有するデータパケットとして通信され、スイッチングハブは、宛先アドレスデータが、追加の配線式ポートに関連付けられたルーティングリストと対応するなら、宛先アドレスデータを調べ、データパケットを１つの追加の配線式ポートに提供するように構成される。好適な実施例では、データは、アクセスポイントから配線式データインターフェースを通って、データパケットとして、スイッチングハブの追加の配線式データポートの１つへ通信される。データパケットは出所アドレスデータを含み、スイッチングハブは出所アドレスデータを調べ、対応する出所アドレスデータをルーティングリストの追加のポートと関連付けるように構成される。好適な装置では、アクセスポイントは、複数導線のケーブルでスイッチングハブのデータポートに接続され、またケーブルはアクセスポイントに電力を与えるように構成することができる。電力は、スイッチングハブに隣接する電力供給モジュールを使用して供給することができる。又は、電力供給モジュールは、スイッチングハブの内側に収容することもできる。

本発明のより良い理解のため、又他の目的のため、図面と共に次の発明の詳細な説明を参照し、またその範囲は特許請求の範囲に記述する。

図１に、中央コンピュータ10と複数の移動ユニット（ＭＵ）12との間でデータ通信を提供する本発明による無線データ通信システムを示す。このシステムは、アクセスポイント（ＡＰ）14を使用して、ＩＥＥＥ基準802.11の周波数ホップ拡散スペクトル通信プロトコルを使用して移動ユニット12と無線パケット通信を提供し、それにより移動ユニット12の無線モジュールは、データ通信のため、アクセスポイント14からのポーリング信号をモニターして、アクセスポイントと関連付ける。移動ユニットの無線モジュールとアクセスポイントとは、例えば、スペクトラム24システムで使用されるのと同じである。

従来のシステムでは、各アクセスポイントは、イーサネット配線式ネットワーク上で中央コンピュータに接続されていた。アクセスポイントは、関連付けられた移動ユニットの識別を求め、ネットワーク上のデータパケットから、そのアクセスポイントと関連付けられた移動ユニットに宛てられたパケットを抽出することを要求された。この要求により、アクセスポイントにかなりの負荷がかかり、アクセスポイントのコストが増加することになる。

図１のシステムでは、中央コンピュータ10は、イーサネット配線式ネットワーク18上でインテリジェントスイッチングハブ16と通信する。代りにトークンリングネットワークを使用することもできる。スイッチングハブ16は、各パケットの宛先を求め、パケットの宛先がアクセスポイント14と関連付けられた移動ユニット12であれば、パケットをアクセスポイント14へ送る。この機能を達成するため、ハブは、移動ユニット12と各ハブのポートに従って移動ユニットと関連付けられたアクセスポイント14とのルーティングリストを保持するインテリジェントハブである。これらのリストは、図２のパケット処理プロセスを使用して生成され、ステップ30で、ハブプロセッサが、その１つのポートに受取った各パケットのパケット出所アドレスデータと、パケット宛先アドレスデータとを読取る。ステップ32で、出所アドレスデータが使用され、データの出所アドレスとハブポートを識別するルーティングリスト34を更新する。ステップ36で、パケットの宛先アドレスデータが使用され、ルーティングリスト34のそのアドレスと関連付けられたポートに従って、どのポートへパケットを送るかを求める。ステップ38で、パケットは適当なポートへ送られる。

実際には、ハブは、そのハブ16に接続されたアクセスポイント14、及びそのハブ16に接続されたアクセスポイント14と関連付けられた移動ユニットの出所リスト34のみを保持すれば良い。従って、もしイーサネット18上のハブで、そのハブと関連付けられない宛先アドレスを有するパケットが受取られたなら、出所アドレスはリスト34に保持する必要はない。ハブは、パケットの宛先アドレスが、リスト34上に識別された場合のみ、パケットをアクセスポイントへ送り、そうでなければパケットは無視される。パケットがアクセスポイントに接続する通信ライン20と関連付けられたハブポートで受取られるとき、出所アドレスはリスト34内のハブポートと関連付けられる。パケットは、宛先アドレスに従ってイーサネット接続18又は他のポートへ送られる。

ハブ16により保持されたリストを更新するためには、初めに移動ユニットをアクセスポイントと関連付けるときに、移動ユニット又は新しく関連付けられたアクセスポイントが、移動ユニットに対応するメッセージの出所アドレスを含むハブ16への同報通信メッセージ等のメッセージパケットを提供すると有利である。このメッセージを受取ると、ハブは、そのリストを更新して、移動ユニットのアクセスポイントが接続されるポートとの関連付けを含むようにする。

ハブ16で宛先アドレスを求め、移動ユニット12のハブ16のポートに接続するアクセスポイント14との関連付けを、ハブ16のルーティングリスト34に保持することにより、アクセスポイントに要求される機能は大きく減少する。アクセスポイントは、単に導管のように作用し、通信ライン20上に受取ったパケットのＲＦ伝送を送り、関連付けられた移動ユニット12からの伝送を受取り、ハブ16にイーサネットパケットを供給する。さらに、アクセスポイント14は、スペクトラム24システムで適用されるような移動ユニットの関連付け機能を提供する必要があり、また省電力モードにある関連付けられた移動ユニット12のために代理のポーリング応答を提供しても良い。

アクセスポイント14は、通常は関連付けられた移動ユニットへの通信の導管として機能するが、幾つかの限定されたデータパケットの選択が可能である。特に、例えば、アクセスポイント14は、移動ユニットに受取られる必要のないルーター同報通信メッセージ等のある種の同報通信メッセージを中継しないようにすることができる。他の装置では、１つのハブに複数のアクセスポイントを並列に接続してもよく、この場合は、アクセスポイントは、他のアクセスポイントと関連付けられた移動ユニットに向けられたメッセージを中継しないように構成することができる。

図８は、スペクトラム24システムで使用する無線モジュール50のブロック線図である。このモジュールは、2.4GHzの周波数帯域でＩＥＥＥ標準802.11を利用する周波数ホップ拡散スペクトル通信を行うため、マイクロプロセッサとプログラムを含む構成要素を備える。無線モジュール50は、シンボルテクノロジーのギャラクシーファームウェアの下で作動し、スペクトラム24システムのインターフェースプロトコルと関連付けられた80C188プロセッサ60を備える。フアームウェアは、フラッシュメモリー62に記憶され、ＳＲＡＭ64が、処理メモリーとデータバッファー機能を与える。インターフェース58は、S24ＤＲＶＰの低レベルでポーリングされたインターフェースモジュールであっても良い。

無線モジュール50をユニットとして使用して、図３に簡単にしたアクセスポイントの構成を示す。無線モジュール50は、そのＰＣＭＣＩＡインターフェース58を通ってデータバス71に接続され、このデータバスは、プロセッサ72と、ＳＲＡＭ70と、Cirrusが製造するＣＳ8900イーサネットコントローラであるイーサネットインターフェースモジュール74とに接続される。プロセッサ72へのファームウェハは、バス56に結合したメモリー62に提供されても良く、又はフラッシュメモリー62からＳＲＡＭ70へブートされても良い。プロセッサ72は、イーサネットコントローラ74と共に、ＤＲＡＭを通ってアクセス可能なメモリー空間の一部として動作し、イーサネットコントローラ74と無線モジュール50間でメッセージをバッファー70経由で転送する。

他の装置を図５に示す。図５のアクセスポイント14’では、無線モジュール50の構成要素は改変されて、インターフェース84のＤＭＡチャンネルを通ってＡＳＩＣ84経由でイーサネットコントローラ74へ直接のインターフェースを提供する。無線モジュールとインターフェースの転送は、ＣＰＵ78により処理され、これは、フラッシュメモリー82上の結合したファームウェアと共に、拡大ＳＲＡＭ80を使用して提供される。

図９に、アクセスポイント14"としての更に他の装置を示す。アクセスポイント14"では、ＣＰＵと、ＡＳＩＣと、イーサネットコントローラ機能とは、ＣＰＵ90により与えられ、１つのプロセッサのみが必要である。

本発明の更に他の態様では、簡単にされたアクセスポイント14,14'、14"は、イーサネットケーブルから電力を供給される。特に、アクセスポイントとのイーサネットデータ通信は、イーサネットケーブル20上の４組のワイヤーのうち２つで行われる。ケーブル20の残りの２つの組は、アクセスポイントにＤＣ電力を供給するため使用される。図７を参照すると、ハブ16は、ケーブル18へのイーサネットポートと、例えばアクセスポイント14への接続のためケーブル20への７つの追加のイーサネットポートを有する標準設計のインテリジェントスイッチングハブ40を備える。ＤＣ電カモジュール42が、ハブ40のアクセスポイントポートとケーブル20の間に接続され、ケーブル20の別のワイヤーの組に例えば12から50ボルトのＤＣ電力を供給する。ＤＣ電力モジュールは、ハブの内側に組込むこともできる。

各アクセスポイントは、ＤＣ−ＤＣ電源76を備え、アクセスポイントのロジックと無線回路を動作させるため、ケーブル20からのＤＣ電圧を適当なレベル例えば５ボルトに変換する。

図１０にアクセスポイントに電力を供給する他の装置を示す。チョーク回路42が、スイッチングハブ40からアクセスポイント14へのケーブル20の間に挟まれる。電源41からのＤＣ電力は、ハブ40にも供給され、例えば図１３に示すように、チョーク回路42を使用してケーブル20に結合し、該チョーク回路はカリフォルニア州サンディエゴのパルスからモデルＰ0421として得られる。この回路を使用して、ＤＣ電力がケーブル20の全てのラインへ送られる。回路42のキャパシターが、ハブ40とアクセスポイント14においてＤＣ電源をデータポートから分離し、一方誘導回路により、電源が高周波数データ信号をロードするのを防止する。

本発明の態様を使用して、アクセスポイントのコスト、複雑さ、大きさが著しく減少する。アクセスポイントは、１次電源に接続しないことを要し、イーサネットケーブル20によってのみハブ16に接続される。さらに、図１１に示すように、簡単なアンテナ102をモジュール内に又は直接モジュール上に取り付けて、携帯テーププレイヤーの大きさの簡単なパッケージを提供し、ベルクロ又は接着剤により壁又は天井に簡単に取り付けられるようにすることができる。アクセスポイントは、ケーブルをハブ16に適合させるため１組のケーブルソケット104,106を備えても良く、また追加のアクセスポイント又はハブ16の同じポートに接続される他のデバイスを適合させるための拡張ケーブルを備えることもできる。ソケット104と106は、並列に配線される。

他の装置では、図１２に示すように、アクセスポイント14には、コネクタージャック108を設けることもでき、該コネクタージャックは、壁又は表面取付けユニット112上のソケット110に受けられる。

図４と６は、本発明のシステムが使用されて、どのように設備で拡張したアクセスポイントの設置が行われるかを示す。図４は、オフィスビル、又は病院等の多層階ビルにおける設置を示し、ここではアクセスポイント（Ａ）14は、１つの階の多くの部屋に設置し、各階のハブ（Ｈ）16に接続される。範囲と容量が改善された。

図６は、大きな店舗例えば、無線通信の携帯端末又は電子棚ラベルを使用して無線データ通信を行うセルフサービスショッピングシステムを使用する店舗における設置を示す。アクセスポイントは、店舗内でデッドゾーンがないように多くの位置に設けることができ、別のアクセスポイントをチェックアウト場所の近くに設けて、その領域の大きな使用要求の可能性を処理することができる。

本発明の好適な実施例と考えられることを記述してきた。当業者は、本発明の精神と範囲から離れずに、改変と代替を行えることは明らかであろう。このような改変と代替は、本発明の範囲に入る限り、本発明の請求の範囲に含むことを意図している。

本発明による無線通信システムのブロック線図である。 図１のシステムのハブの処理を例示するフローチャートである。 図１のシステムに使用できるアクセスポイントの１実施例を示すブロック線図である。 図１のシステムの使用を示すビルディングの断面図である。 図１のシステムに使用できるアクセスポイントの他の実施例を示すブロック線図である。 図１のシステムの使用を示すビルディングの上面図である。 アクセスポイントのケーブルへの電力供給を示すブロック線図である。 図３のアクセスポイントと共に使用する従来技術による無線モジュールを示すブロック線図である。 図１のシステムに使用できるアクセスポイントの更に他の実施例を示すブロック線図である。 アクセスポイントにＤＣ電力を供給する１つの装置を示すブロック線図である。 本発明の１実施例によるアクセスポイントの囲みの斜視図である。 アクセスポイントの囲みの他の実施例の側面図である。 本発明を実施するのに有用なチョーク回路の回路図である。

符号の説明

10 中央コンピュータ
12 移動ユニット（ＭＵ）
14 アクセスポイント（ＡＰ）
16 インテリジェントスイッチングハブ
18 イーサネット配線式ネットワーク

Claims (5)

1. 複数の遠隔ユニットと中央コンピュータの間でデータ通信を提供する無線データ通信システムにおいて、
   無線標準プロトコルを使用して、複数の遠隔ユニットとの間で無線通信する複数のアクセスポイントと、
   前記複数のアクセスポイントに前記複数の遠隔ユニットを関係付ける、データスイッチングハブ内のルーティングリストに基づいて、前記複数のアクセスポイントへデータを送るデータスイッチングハブと、を備え、前記ルーティングリストは、アクセスポイントを それぞれの遠隔ユニットと関係付ける間に生成され、
   前記データスイッチングハブを前記中央コンピュータへ接続する配線式ネットワークと、
   を備え、
   各々のアクセスポイントは、遠隔ユニットを識別する通信で、宛先アドレスデータに関 係なく、前記遠隔ユニットへのデータ通信の導管を提供することを特徴とするシステム。
2. 請求項１に記載したシステムであって、前記無線標準プロトコルは、ＩＥＥＥ標準802.11の通信プロトコルであるシステム。
3. 請求項１に記載したシステムであって、前記配線式ネットワークは、イーサネット配線式ネットワークであるシステム。
4. 請求項１に記載したシステムであって、前記アクセスポイントは、前記複数の遠隔ユニットとの間で、2.4GHzの周波数帯域でデータを送受信するシステム。
5. 請求項１に記載したシステムであって、更に、無線標準プロトコルを使用して、前記複数の遠隔ユニットとの間で無線通信する第２の複数のアクセスポイントと、
   前記第２の複数のアクセスポイントに前記複数の遠隔ユニットを関係付けるルーティングリストに基づいて、前記第２の複数のアクセスポイントへデータを送る第２のデータスイッチングハブと、を備えるシステム。

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