JP6831427B2 - ルータをネットワークに接続する方法 - Google Patents

Description

本発明はルータに関し、より具体的には、ルータをネットワークに接続する方法に関する。

無線ルータとは、ルータの機能を行い、さらに無線アクセスポイントの機能も含む機器である。これはインターネットまたはプライベート・コンピュータ・ネットワークへのアクセスを提供するために使用する。有線のローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、無線専用ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）、または有線／無線混合ネットワークで機能を果たすことができる。特に、無線ルータは少数の有線機器と任意の数の無線機器とを、インターネットへのアクセスのため、ならびにファイル共有および印刷のために、互いに接続する便宜な方法を提供する。

既存の無線ルータは、通例、有線ネットワークとモバイル・ブロードバンド・ネットワークとの両方に接続することを可能にする。このようなルータはインターネット・サービス・プロバイダ、または３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥもしくは同様なセルラーネットワークなどのモバイル・ブロードバンド接続を介して、インターネットに接続することができる。

上記に関連し、既存の無線ルータは、通例、セルラーサービスが存在する任意の場所でモバイル・ブロードバンド・ネットワークへのアクセスを可能にする埋込型セルラーモジュールを含むが、このモバイル・ブロードバンド・ネットワークはインターネット・サービス・プロバイダを通じてのインターネットへの有線または無線接続が利用できないときに望ましい。セルラーモジュールは、通例、コネクタを使用して、ルータのプリント回路基板（ＰＣＢ：ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）に接続される。アンテナ接続を確立するために、ｕ．ＦＬコネクタを使用してセルラーモジュールとルータのＰＣＢとの間にワイヤを手作業で接続するが、半田付け等など、当業界で公知の他の接続手段も利用されてきた。しかし、容易に認識されるように、ｕ．ＦＬコネクタは非常にデリケートで、アンテナ接続が特に難しくなる。ルータハウジングはＰＣＢおよびセルラーモジュールを取り囲む。

モバイル・ブロードバンド・ネットワークへのセルラー接続を有効にするために、ユーザは、通例、ユーザの識別情報およびアカウント情報を含む、より一般的にはＳＩＭカードとも呼ばれる汎用集積回路カード、または他の同様なフォーマットのカードをハウジング内のスロットに挿入する。代わりに、ただしあまり一般的ではないが、ユーザの識別情報およびアカウント情報をセルラーモジュール自体の中に記憶することもできる。いずれの場合も、既存の無線ルータは簡単に消費者による構成またはカスタマイズができない。たとえば、消費者が異なるブロードバンド・ネットワークでの通信ができるようにルータを再構成したい場合、異なるセルラーモジュールおよびＳＩＭカードを設置しなければならない。これには、通常の消費者がもつ域を超えるかなりの程度のスキルが必要である。特に、セルラーモジュールを別のものに交換するには、ハウジングを開けて、既存のセルラーモジュールを取り出してから、新たなセルラーモジュールを設置しなければならない。前述したように、これには、消費者がセルラーモジュールをＰＣＢに実装して、セルラーモジュールとルータのＰＣＢ上のアンテナ端子接続との間に無線接続を手作業で確立する必要があり、かなり手間がかかる上に多大なスキルを要するプロセスである。

米国特許出願公開第２０１４／０３１３８８２号明細書

上記に鑑み、消費者が任意の高速モバイル・ブロードバンド・ネットワークとともに使用するようにルータを簡単かつ迅速に構成することが可能な無線ルータのニーズがある。
本発明の目的は、内部アンテナと外部アンテナとの自動切り替え可能なルータをネットワークに接続する方法を提供することである。

一実施形態によると、ルータをネットワークに接続する方法が提供される。該方法は、内部アンテナ及び外部アンテナと接続するように構成されたセルラーモジュールをルータに設けることと、前記外部アンテナを前記セルラーモジュールに接続するための少なくとも１つのアンテナ端子を前記ルータに設けることと、前記外部アンテナが前記少なくとも１つのアンテナ端子に接続されたときに、前記セルラーモジュールと前記外部アンテナとの間に自動的に接続を確立することと、前記外部アンテナが前記少なくとも１つのアンテナ端子から外されたときに、前記セルラーモジュールと前記内部アンテナとの間に自動的に接続を確立することとを備える。

本発明は、添付の図面を参照して、非制限的な実施形態の以下の説明を読むとよりよく理解されるであろう。

本発明の一実施形態による無線ルータの斜視図である。 図１の無線ルータの斜視底面図である。 図１の無線ルータの拡大斜視底面図である。 図１の無線ルータのプリント回路基板の斜視図である。 図１の無線ルータのプリント回路基板の拡大斜視側面図である。 図１の無線ルータとともに使用される取り外し可能なセルパックの斜視上面図である。 図６の取り外し可能なセルパックの斜視底面図である。 図１の無線ルータの斜視底面図であり、取り外し可能なセルパックを挿入するところを示す。 取り外し可能なセルパックの側面図であり、セルパックを無線ルータに挿入するところを示す。 図１の無線ルータの斜視底面図であり、取り外し可能なセルパックが設置された状態を示す。 無線ルータに設置された取り外し可能なセルパックの側面図である。 図１の無線ルータの底部平面図であり、取り外し可能なセルパックが設置された状態を示す。 その上に取り外し可能なセルパックが設置された状態を示す無線ルータのプリント回路基板の斜視図である。 図１の無線ルータとともに使用するように構成された外部アンテナケーブルの末端の斜視図である。

図１および図２を参照すると、本発明の一実施形態による無線ルータ１０が示されている。無線ルータ１０は一般に当業界で公知のタイプにすることができ、当業界で公知のルータおよび無線アクセスポイントの機能または当業界で公知のルータもしくは無線アクセスポイントの機能を行うように構成される。たとえば、ルータ１０は、コンピュータおよびラップトップ・コンピュータなどの多数のローカル・ネットワーク化された機器に、たとえばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）およびイーサネット（登録商標）により有線および無線のコネクティビティの両方を提供する。また、携帯電話、スマートフォンまたはタブレット・コンピュータなどのモバイル機器をルータ１０に接続することができる。ローカル・エリア・ネットワーク外部のネットワーク・エンティティと通信するために、ルータ１０はＤＳＬ接続または当業界で公知の他の接続を使用して、ＩＳＰネットワークと接続することができる。さらに、ルータ１０は、ＩＳＰネットワークが利用できない場合、以下詳細に述べるハウジング内に内蔵されるセルラーモジュールを利用してモバイル・ブロードバンド・ネットワークと接続することができる。

たとえば、無線ルータ１０は、商用もしくは専用のワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）と１つもしくは複数のＴＣＰ／ＩＰ互換ポートとまたは他の特定用途向けＩ／Ｏファシリティとのブリッジを形成することができる。通例、セルラー無線ルータはＣＰＵと、少なくとも１つのセルラー・トランシーバと、イーサネット（登録商標）ＰＨＹと、一体型セルラーアンテナもしくは外部セルラーアンテナ用の接続ファシリティとを含む。ルータと関連／支援周辺装置とのコネクティビティは、金属回路、光ファイバ、光ブロードキャストまたは無線方法を介することができる。

上記に関連し、ルータ１０はハウジング１２の裏側からアクセス可能な多数のポートを有することができ、一般に当業界で公知の多様な特徴および機能性を提供する。たとえば、図２に図示するように、ルータ１０は電源をルータ１０に接続するためのパワーポート１４と、ＵＳＢポート１６と、複数のＬＡＮポート１８と、ＷＡＮポート２０とを含むことができる。さらに、ルータ１０は、以下詳細に述べるように、外部セルラーアンテナを接続するための一対の端子２２を含むことができる。

図２、図３および図４に最もよく図示されるように、ルータ１０のハウジング１２はその底部に略四角形の凹部または空胴２４が形成される。当業界で公知のタイプの複数のスプリング式または圧縮ＲＦ同軸コネクタ２６がハウジング１２内のプリント回路基板（ＰＣＢ）２８に電気結合されて、ハウジング１２の底板を貫通して凹部２４まで延びている。その中に示されるように、コネクタ２６は１列に整列している。さらに、保持クリップ３０がＰＣＢ２８に固着されて、ハウジング１２の底板を貫通して凹部２４まで延びている。ＲＦコネクタ２６および保持クリップ３０は、以下述べるように、セルラーモジュールをＰＣＢ２８にしっかりと簡単に接続しやすくするように構成される。図４は、ハウジング１２を示さず、ＰＣＢ２８上のスプリング式ＲＦコネクタ２６および保持クリップ３０を示す。好適な実施形態においては、３つのＲＦコネクタ２６がある（ＧＰＳアンテナ接続用に１つ、セルラーアンテナ接続用に２つ）が、本発明のより広い態様を逸脱することなく、これより多いか、または少ないＲＦコネクタを利用してもよい。図５に図示するように、ＰＣＢ２８は外部セルラーアンテナをルータ１０に接続するための一対の端子２２も含む。端子２２はＰＣＢ２８のトレース（図示せず）を通じてＲＦコネクタ２６に電気的に接続される。代わりに、端子２２は１本または複数本の同軸ケーブルを介してＲＦコネクタ２６に電気的に接続することもできる。

図４に最もよく示されるように、保持クリップ３０は、半田付けまたは溶接などの当業界で公知の手段により、スプリング式ＲＦコネクタ２６に隣接してＰＣＢ２８に固定状態に取り付けることができるが、留め具またはネジなどの当業界で公知の他の取付手段も利用してもよい。保持クリップ３０は、好ましくは、ある程度の柔軟性を提供する型打ち、曲げ加工金属または他の弾性材料の比較的薄いものから作られ、ＰＣＢ２８の上に少し離して持ち上げられ、ＰＣＢ２８に実質的に平行に向けられる略平面のベース部分３２と、スプリング式ＲＦコネクタから概ね遠ざかるように、ベース部分３２から延びる湾曲した第２部分３４と、第２部分３４からスプリング式ＲＦコネクタ２６の概ね上の地点まで延びる傾斜した第３部分３６と、傾斜した第３部分３６から概ね上向きにＲＦコネクタ２６から遠ざかるように延びるタブ３８とを含む。保持クリップはスプリング式ＲＦコネクタ２６の対向する両側に、ＰＣＢ２８から上向きに延びて間隔を隔てて配置された一対の位置決め用突起３９も含むことができ、その目的は以下述べる。

ここで図６および図７を参照すると、ルータ１０とともに使用するように構成される取り外し可能なセルパック４０が示されている。セルパック４０は、セルラーモジュール４４を取り囲む略四角形のハウジング４２を含む。セルラーモジュール４４は当業界で公知の任意のタイプにすることができ、セルラーサービスが存在する任意の場所でモバイル・ブロードバンド・ネットワークへのアクセスを提供するように構成される。セルラーモジュールは、たとえば、ミニＰＣＩエクスプレス・モジュール（ｍＰＣＩｅ：Ｍｉｎｉ ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ Ｍｏｄｕｌｅ）などの任意の相互接続標準に基づくことができる。図示するように、セルラーモジュール４４はハウジング４２内のスロットから延びる複数の電気端子４６を有し、ＰＣＢ２８の対応するポート４８によって受容されるように構成される。ポート４８は、好ましくは、セルラーモジュールと同じ相互接続標準で構成する。図７に最もよく示されるように、ハウジング４２の底部の端子４６の反対側に、複数の開口４９が形成される。これらの開口４９は、以下述べるように、セルラーモジュール４４の底部との接続を確立するために、したがってアンテナ接続を確立するために、そこからＰＣＢ２８のスプリング式ＲＦコネクタ２６を受容するように構成される。例示の目的で、図７は、ＲＦコネクタ２６および保持クリップ３０をセルパック４０に関して図示しているが、これらのコンポーネントは実際にはＰＣＢ２８の一部を形成する。代替実施形態において、スプリング式ＲＦコネクタ２６は、ＰＣＢ２８ではなく、セルパック４０と一体化することもできる。

これも図６および図７に図示されるように、セルパック４０のハウジング４２は、セルラーモジュールの端子４６がハウジング４２から延びているところとは反対側の端部に、傾斜面４７を有する。ハウジング４２の底部は、以下述べるように、保持クリップ３０の位置決め用突起３９を受容するように構成される間隔を隔てて配置された一対の位置決め用開口４５も形成される。

さらに図６および図７に示されるように、セルパック４０は、当業界で公知の通り、ユーザ識別情報およびアカウント情報を含むＳＩＭカード５４、５６または他の同様なデバイスを受容するために、その側面に形成される一対のスロット５０、５２も含む。代わりに、ユーザおよびアカウント情報はセルラーモジュール４４自体に記憶することもできる。ＳＩＭカードを利用する場合、カード５４、５６は、特定のキャリアのセルラーネットワークへの接続を可能にするために、セルラーモジュール４４と電気的に連結されるように構成される。２つのスロット５０、５２は一対のＳＩＭカードを受容するように示されているが、本発明のより広い態様を逸脱することなく、セルパック４０は２つより多いまたは少ないスロットで構成することもできる。

重要なことに、図８〜図１３に図示するように、セルパック４０はセルラーモジュール４４およびＳＩＭカード５４、５６を、ルータ１０から迅速かつ簡単に設置し取り出すことができる単一ユニットに組み入れる。重要なことに、ＳＩＭカード（より正確には、汎用集積回路カード）は、セルラーモジュール４４のコアを画定する回路基板と直接連結される。より具体的には、ＳＩＭカードはセルラーモジュール４４の背面に形成されるコネクタと直接嵌合するように構成される。これは、代わりに、通例ＳＩＭカードがルータ１０のＰＣＢ２８と（また、コネクタを通じて間接的にセルラーモジュールと）連結される既存の機器とは対照的である。

ルータ１０は有効にするＳＩＭカードの選択が可能なように（２つを利用する場合）、内部または外部の制御機能も備えて構成される。好適な実施形態においては、セルパック４０自体が、どちらのＳＩＭカードを有効にするかを制御するように構成される制御モジュールまたはプロセッサを内蔵する（内部制御）。代わりに、制御モジュールは、セルパック４０の外部で、ルータ１０のＰＣＢと一体化することもできる（外部制御）。

図８および図９に図示するように、セルパック４０をルータ１０に挿入するために、まず、セルパック４０を凹部２４に斜めに入れて、セルラーモジュール４４の電気端子４６をＰＣＢ２８からルータハウジング１２内の凹部２４まで延びるポート４８に挿入する。次いで、図１０および図１１に図示するように、セルパック４０の前端部を下側に押す。セルパック４０を下側に押すと、セルパックの底部の前縁が保持クリップ３０のタブ３８に接触し、タブ３８を矢印Ａ（図９に図示する）の方向に、ハウジング４２の先端がタブ３８を通り越すまで外側に偏倚する。ハウジング４２がタブ３８を通り越すと、クリップ３０は図１１に図示するその原位置に跳ね返る。図７および図１１に図示するように、この位置で、セルパック４０の傾斜面４７は保持クリップ３０の傾斜部分３６の下にある。同時に、保持クリップ３０の位置決め用突起３９が、セルパック４０のハウジング４２内の対応する位置決め用開口４５に受容される。これは、セルラーモジュール４４のアンテナ接点をＰＣＢ２８上のスプリング式ＲＦコネクタ２６と整列させる機能を果たす。

重要なことに、クリップ３０の傾斜部分３６がセルパック４０のハウジング４２の傾斜面４７と係合し、クリップ３０の位置決め用突起３９をハウジング４２の対応する位置決め用開口４５内に受容されることは、セルパック４０をルータハウジング１２の凹部２４内にしっかりと確実に保持することを確保する。さらに、これらの位置決め用特徴および保持特徴は、セルラーモジュール４４とＰＣＢ２８上のＲＦコネクタ２６とのアンテナ接続が実質的に垂直で、確実でしっかりしていることを確保するが、これは最適な性能に欠かせない。図１０、図１２および図１３は、セルパック４０がルータハウジング１２の凹部２４内の設置位置にあるところを示している（図１３はハウジング１２を省略して設置位置を示す）。

上記に関連し、消費者が既存のセルパックでは不可能な別のブロードバンド・ネットワークに接続するためにセルパック４０を交換したい場合、または欠陥のあるセルラーモジュールを交換したい場合、保持クリップ３０のタブ３８をつかみ、それを外向きに押さえてから、セルパックを凹部２４から持ち上げることによって、既存のセルパックを簡単に取り出すことができる。こうして、新たな／異なるセルラーモジュールを内蔵する新たなセルパックを、上記述べたように、迅速かつ簡単に設置することができる。容易に認識されるように、本発明のセルパックは、既存の機器では必要な、セルラーモジュールとＰＣＢとの間に半田付けするかまたはその他デリケートなＲＦアンテナ接続をする必要なく、消費者が無線ルータ内にセルラーモジュールを簡単かつ迅速に設置するかまたは取替えることができる。これに対し、本発明によると、必要なアンテナ接続は、セルパック４０をルータハウジング１２の凹部２４に押し込むだけで確立される。消費者が異なるセルラーキャリアのルータ１０を使用したい場合、既存のセルパックを実に簡単に取り出し、違うＳＩＭカードをハウジングのスロットに設置し、セルパックを凹部２４に再び挿入することができる。容易に認識されるように、セルラーモジュールおよびＳＩＭカードを、迅速かつ簡単に取り出して設置することのできる単一のハウジングに組み入れることで、様々なセルラー・プロバイダのルータの消費者による構成が可能になる。

ここで図５および図１４を参照すると、本発明のルータ１０は、既存の機器をしのぐ多数の明らかな利点をもたらす新しいタイプの外部アンテナへの接続に備える。前述したように、ルータ１０は、外部セルラーアンテナを接続するために、ルータ１０の背面からアクセス可能な一対の端子２２を有する。端子２２はＲＦコネクタ２６に電気的に接続され、したがって、ＰＣＢ２８のトレース（図示せず）を通じて、セルラーモジュール４４に電気的に接続される。図５に図示するように、ルータ１０は、ＰＣＢ２８に実装される磁気センサを有し、接続されたときに、セルラーモジュールと、ルータの内部アンテナまたは外部アンテナのいずれかとの選択的な電気的な接続に備える磁気アンテナスイッチ６０も含む。磁気スイッチ６０は、外部アンテナがルータに接続されるときを検出し、外部アンテナが接続されると、内部アンテナから外部アンテナに自動的に切り替わるように構成される。本明細書では磁気スイッチを示しているが、機械的スイッチなど、当業界で公知の他のタイプのスイッチを利用することもできる。

上記に関連し、特に図１４を参照して、一実施形態において、磁気コネクタ６２を有する外部アンテナが図示されている。磁気コネクタ６２はルータ１０の背面の端子２２と嵌合するように構成される一対のＲＦ端子６４を含むことができ、オーバーモールドされた磁石（図示せず）を含む。コネクタ６２がルータの外部アンテナ端子２２に整合すると、コネクタ６２内の磁石が磁気スイッチ６０を起動し、帯域幅の実質的な損失なく、内部アンテナから現在接続されている外部アンテナに自動的に切り替わる。

重要なことに、ルータ１０内に内蔵される外部アンテナ接続方式は、これ以前は当業界で標準であった２つの個別のＲＦ同軸コネクタの必要性をなくす。その結果、外部アンテナに接続し、手作業で外部アンテナに切り替えるときの帯域幅の損失に関する問題がなくなるか、または最小限に抑えられる。

本発明をその詳細な実施形態に関して示し説明してきたが、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変更を行え、その要素の代わりに均等物を代用できることは当業者には理解されるであろう。さらに、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教唆に適合させるような改造を行える。そのため、本発明は上記詳細な説明で開示する特定の実施形態に制限されるものではなく、本発明は本開示の範囲内にあるすべての実施形態を含むことが意図される。

１０…無線ルータ、２２…外部アンテナ端子、２６…ＲＦコネクタ、２８…プリント回路基板、４０…セルパック、４４…セルラーモジュール。

Claims (3)

1. ルータをネットワークに接続する方法であって、
   前記ルータの内部にある内部アンテナ及び前記ルータの外部にある外部アンテナと接続するように構成されたセルラーモジュールを前記ルータに設けることと、
   前記外部アンテナを前記セルラーモジュールに接続するための少なくとも１つのアンテナ端子を前記ルータに設けることと、
   前記外部アンテナが前記少なくとも１つのアンテナ端子に接続されたことに応じて、前記セルラーモジュールと前記外部アンテナとの間に自動的に接続を確立することと、
   前記外部アンテナが前記少なくとも１つのアンテナ端子から外されたことに応じて、前記セルラーモジュールと前記内部アンテナとの間に自動的に接続を確立することと
   を備える方法。
2. 磁気スイッチを前記ルータに設けることを更に備え、前記外部アンテナが前記少なくとも１つのアンテナ端子を介して前記ルータに接続されたときに、前記磁気スイッチは、前記内部アンテナから前記外部アンテナへ自動的に切り替えるように構成されている、請求項１に記載の方法。
3. 前記外部アンテナは、前記ルータの前記少なくとも１つのアンテナ端子に嵌合するように構成されて前記ルータの前記少なくとも１つのアンテナ端子と対応する少なくとも１つのアンテナ端子と、前記外部アンテナが前記ルータに接続されたときに前記磁気スイッチを駆動するように構成された磁石とを有する、請求項２に記載の方法。