JPH10341243A - マルチホップ通信システム、中継装置及び通信サービス提供方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地理的に離散したユーザに対して広範な通信
サービスを提供する。 【解決手段】 各中継ポイント３０ａ，３０ｂは、光に
よる通信リンク５０を介して情報を受信しかつ再送信す
る。終端ポイント４０ａ，４０ｂもまた、通信リンク５
０を介して情報を送受信するものである。通常各ユーザ
が関連付けられている中継ポイント３０ａ，３０ｂ及び
終端ポイント４０ａ，４０ｂは、通信リンク５０を介し
て通信可能な程度に離隔されかつ近接しており、無線接
続されている。また、各ポイント３０，４０には、通信
リンク５０の故障／切断時のバックアップとしてあるい
は付加的に放送無線周波数通信装置が具備されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は通信システムに関
し、特に、システムのエンドユーザを有線接続すること
なく広範なサービスを提供することができる通信システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】慣習的な通信システムは、システムの終
端ポイントへの有線接続に依存するところが非常に大き
い。例えば、慣習的な電話システムは、各家庭、オフィ
スまたは当該システムに提供されるその他の位置までツ
イストペア線を用いている。慣習的なケーブルテレビジ
ョンシステムも同様に、システムの各エンドユーザに対
して同軸ケーブルまたは光ファイバを用いている。この
ような大規模な配線ネットワークは、その設置および保
守に非常にコストがかかる。従って、このような技術に
縛られる新たなサービス提供者は、サービスを新たなエ
リアに拡大し始めることができるようになる前に、配線
設備に巨額の資本投資をしなければならない。また、ツ
イストペアまたは同軸ケーブルなどの現存の技術のサー
ビス容量には制限がある。より多くのサービスを提供す
るためにかかる配線接続を（例えば光ファイバに）アッ
プグレードすることは、ネットワークの所有者にとって
さえ非常に費用がかかることである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の観点から言える
ことは、通信サービス提供者がかかるサービスのエンド
ユーザにアクセスするための新たな方式が必要とされて
いるということである。かかる新たなアクセス方式は、
慣習的な有線接続よりもコストが低いものであって、ツ
イストペア線および同軸ケーブルのような慣習的な技術
よりも容量が大きいものとすることが望ましい。

【０００４】そこで、本発明の目的は、当該システムの
エンドユーザへの有線接続をすることなしにエンドユー
ザへのアクセスを可能とするマルチホップ通信システ
ム、中継装置及び通信サービス提供方法を提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の上述のおよび他
の目的は、エリアアクセスポイントとそのエリアのエン
ドユーザとの間の、実質的に非拘束（unguided）で２点
間（point-to-point）の自由空間で電磁気（すなわち、
光またはマイクロ波）通信を用いる通信システムを用意
することにより、本発明の原理にしたがって達成され
る。例えば、あるエリアは、双方向で自由空間内の見通
し線（line-of-sight）による電磁気通信を行うための
トランシーバとともに１以上の近接中継ポイントをそれ
ぞれ有する１以上のアクセスポイントから利用できてよ
い。これらの中継ポイントのそれぞれは、少なくとも２
台のトランシーバを有しており、そのうちの一つは関連
するエリアアクセスポイントとの上述の通信のためのも
のであり、もう一方は他の近接中継ポイントまたは終端
ポイントとの同様の自由空間内の見通し線による双方向
電磁気通信を行うためのものである。終端ポイントは、
それがトランシーバを一台だけしか有していないという
点を除いて中継ポイントと同様である。中継ポイントお
よび終端ポイントのトランシーバは、上述のエリアアク
セスポイントから利用できる近隣の家屋の屋根に配置さ
れていてよい。システムのユーザは、どの中継ポイント
または終端ポイントにいてもよい。

【０００６】好ましくは、中継ポイントの少なくとも一
部は、１以上のパスを介して中継ポイントのネットワー
クによって到達可能である。このとき、もし２つの中継
ポイント間の見通し内通信が一時的に中断されても、サ
ービスは他の中継ポイントによってなおも提供され得
る。

【０００７】エリアアクセスポイント、中継ポイントお
よび終端ポイント間の上述した見通し線による通信に加
えて、これらポイント間には、（１）見通し線による通
信のシステムを最初にセットアップするのを手伝う、お
よび、（２）見通し線による通信が失敗したときに少な
くともいくつかのサービスを提供するために通信をバッ
クアップする、というような目的のために放送無線周波
数通信が好ましくは提供される。無線周波数通信は、こ
ういっためったにない目的のためだけに必要とされるも
のとして用意されている。しかしながら、上記目的のた
めに用意される無線周波数通信装置のなかには、そのシ
ステムに支配されたエリア内での無線（例えば、移動
体、セルラーおよび／またはコードレス）通信サービス
を提供するためにも用いることができるものがある。例
えば、中継ポイントおよび終端ポイントのそれぞれは、
小さなセルラー通信セルの中心にあるアンテナであって
よい。

【０００８】上述した見通し線による通信ネットワーク
の容量は非常に大きくなり得るので、システムは広範な
サービスを提供できるようになる。かかるサービスは、
基本的な電話サービス、高密度移動体電話サービス（例
えば、前の段落の最後に記載したようなもの）、ビデオ
サービス（ＣＡＴＶサービスに類似したもの）、高速双
方向ディジタルデータサービス、ディジタルテレビジョ
ンサービスなどを含んでいてよい。

【０００９】本発明にしたがって構築されたネットワー
ク内の見通し線による通信リンクの大部分が光によって
提供されることが予期されるが、いくつかの光リンクの
代わりにまたはそのバックアップとして２点間のマイク
ロ波リンクが用いられ得る。例えば、マイクロ波リンク
は、光で簡易に作られるよりも長い接続のために用いら
れてよい。また、非常な悪天候が光通信を妨害する場合
に備えて、特に重要な光リンクはマイクロ波でバックア
ップされてよい。

【００１０】双方向の自由空間内見通し線による電磁気
通信に用いられるトランシーバの少なくともいくつか
は、例えば、合わせずれ（ミスアライメント）を補正す
るために、および／または、複数の他のエリアアクセス
ポイント、中継ポイントおよび／または終端ポイントの
いずれか一つと通信を行うべく向きをまったく変えるた
めに、位置変更可能なものであってよい。かかる位置変
更は、少なくとも部分的には、当該システム内の様々な
ポイントの位置についてのデータを用いて制御されてよ
い。この位置データは、少なくとも部分的には、衛生航
法システム（グローバルポジショニングシステム；ＧＰ
Ｓ）を用いて決定されてよい。

【００１１】本発明のさらなる特徴、性質および様々な
利点は、添付の図面および以下の好適な実施の形態の詳
細な説明からより明らかになるであろう。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１には、本発明に係る通信シス
テムによって支配された一例としてのエリア１０が示さ
れている。図１に示されたネットワークでは、エリア１
０内の通信リンク５０のすべてが光リンクであると想定
されている。本明細書の後半では、光リンクの代わりに
またはこれに加えてマイクロ波リンクがどのように用い
られるかに関する例が示される。

【００１３】エリア１０に対しては、エリア１０内のま
たはエリア１０の近くの２つのゲートウェイ位置または
エリアアクセスポイント２０ａ，２０ｂからアクセスさ
れる。エリアアクセスポイント２０のそれぞれは、通常
の接続手段２２を介して他の外部通信装置（例えば、グ
ローバル電話ネットワーク、１以上のテレビジョン番組
制作のソースなど）に接続されている。例えば、これら
の接続手段２２はアクセスポイント２０にまで延びた光
ファイバであってよい。アクセスポイント２０ａ，２０
ｂは、好ましくは実質的に互いに冗長救済するので、エ
リア１０との通信に実質的に冗長性が提供される。従っ
て、接続手段２２も好ましくは実質的に上述の外部通信
装置への冗長接続である。

【００１４】アクセスポイント２０のそれぞれは、アク
セスポイントトランシーバとその近くの中継ポイント
（例えば、アクセスポイント２０ａの場合には中継ポイ
ント３０ａ，３０ｆ、またアクセスポイント２０ｂの場
合には中継ポイント３０ｅ、３０ｊ）の同様のトランシ
ーバとの間の非障害の見通し線通信(line-of-sight com
munication)５０を実現するために地面から比較的遠く
に取り付けられた、１以上（図示の例では２つ）の自由
空間光トランシーバを好ましくは含んでいる。例えば、
アクセスポイントトランシーバは、高層のアパート若し
くはオフィスビル、通信若しくは電気関係の塔、様々な
用途のポール、またはこれと同様なもののような比較的
背が高い構造物に取り付けられてよい。中継ポイント３
０（および後述の終端ポイント４０）のトランシーバ
は、例えば、エリア１０内の家屋の屋根に取り付けられ
てよい。通信ポイント２０、３０間の距離は、もし所望
であれば長距離にして用いることもできるが、一般的に
は約５００ｍから約１０００ｍよりも小さい。

【００１５】各中継ポイント３０は、エリアアクセスポ
イント２０、１以上の中継ポイント３０および／または
１以上の終端ポイント４０との見通し線光通信５０用の
自由空間光トランシーバを少なくとも２つ、ある場合に
は３つ以上有している。例えば、中継ポイント３０ｃ
は、中継ポイント３０ｂ、３０ｄのそれぞれとの光通信
５０用の２つのトランシーバを備えた典型的な中継ポイ
ントである。また、中継ポイント３０ｋは、中継ポイン
ト３０ｇおよび終端ポイント４０ａのそれぞれとの光通
信５０用の２つのトランシーバを備えた典型的中継ポイ
ントである。そして、中継ポイント３０ｉは、中継ポイ
ント３０ｄ、３０ｈ、３０ｊのそれぞれとの光通信５０
用の３つのトランシーバを備えた典型的中継ポイントで
ある。

【００１６】終端ポイント４０ａ，４０ｂは、中継ポイ
ント３０との自由空間光通信５０用の光トランシーバを
一台だけしか有していない点を除いて中継ポイント３０
と同様である。

【００１７】一般には、エリア１０内の通信サービスの
各ユーザは、中継ポイント３０または終端ポイント４０
の一つに関連付けられている。逆にいえば、各中継ポイ
ント３０または各終端ポイント４０には通常は１以上の
ユーザが関連付けられているが、より遠距離の中継ポイ
ントまたは終端ポイントのユーザに到達するためにはユ
ーザのいない中継ポイント３０もいくつかは必要となる
ことがある。

【００１８】エリア１０は、ただ１つのエリアアクセス
ポイント２０から利用されてもかまわないが、エリアア
クセスポイントの一つまたはエリア内のエリアアクセス
ポイント、中継ポイントおよび／または終端ポイント間
の光通信リンク５０の一つの故障または障害が起こった
ときのバックアップを提供するという理由のために、エ
リア１０は、少なくとも２つのエリアアクセスポイント
２０を有することが好ましい。エリア１０に３以上のエ
リアアクセスポイント２０を与えるようにして、バック
アップ容量をより大きくすることもできる。同様に、各
アクセスポイント２０からエリア１０へのリンクが複数
あることは、いくつかのリンクの故障または障害が起こ
ったときのバックアップのために望ましい。３以上の他
の中継ポイントとの通信５０用の３以上の光トランシー
バを有する少なくともいくつかの中継ポイント３０は、
いくつかのリンク５０の故障または障害が起こったとき
に備えて、エリア１０を通る複数の通信パスを提供する
ことが望ましい。上述の一例として、中継ポイント３０
ｃは、２０ａ−３０ａ−３０ｂ−３０ｃ、２０ａ−３０
ｆ−３０ｇ−３０ｈ−３０ｉ−３０ｄ−３０ｃ、２０ｂ
−３０ｅ−３０ｄ−３０ｃ、２０ｂ−３０ｊ−３０ｉ−
３０ｄ−３０ｃのようないくつかのパスのいずれかを経
て通信することが可能である。もし、中継ポイント３０
ｂと３０ｃとの間のリンクが故障するかまたは障害が発
生しても、いくつかのパスがなお存在するのでそのパス
を介して中継ポイント３０ｃへのすべてのサービスが維
持される。

【００１９】図２に示された典型的な中継ポイント３０
の具体例では、２つの自由空間光トランシーバ１２０
ａ，１２０ｂと無線アンテナ１３０とがシステムにより
与えられた通信サービスのユーザの家屋１１０の屋根に
取り付けられている。少なくとも一台のトランシーバ１
２０は、自由空間光通信リンク５０を介してエリアアク
セスポイント２０または他の中継ポイント３０と双方向
に通信する。トランシーバ１２０の一つは終端ポイント
４０と通信してもよい。もし、図２に示された装置が終
端ポイント４０用であれば、トランシーバ１２０は一台
だけ必要とされる。その他のすべての点で、終端ポイン
ト４０の構成および動作は（トランシーバ１２０が一台
だけあるということに合わせた変形があることに加
え）、図２に示されかつ以下に述べるものと通例は同様
である。各トランシーバ１２０は、関連するリンク５０
を介して受信した光を検出し、そして関連する回路１５
０に与えられる応答出力信号を生成する。また、各トラ
ンシーバ１２０は、回路１５０からの入力信号に応答
し、関連する通信リンク５０を介して（例えば、レーザ
ダイオードのような発光素子からの）応答光を送信す
る。

【００２０】無線アンテナ１３０は、（例えば、１以上
のエリアアクセスポイント２０または他の通常のセルラ
ー基地局にある）他の同様のセルラー通信装置とのセル
ラー通信用の通常のＩＳ１３６無線ポートの一部であっ
てよい。また、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＩＳ９５またはＧ
ＳＭのような通常のセルラー通信方式であればどれでも
用いることができる。更に、無線アンテナ１３０は、図
２に示された移動体セルラー電話機１４０のような近く
の無線電話機とのセルラー通信用に用いられてもよい。
この状況では、無線アンテナ１３０および関連回路１５
０は、小型の基地局のように機能する。

【００２１】既に示したように、要素１２０、１３０
は、中継ポイントの制御回路１５０に接続されている。
また、電話機１６０、コンピュータ１７０およびテレビ
受像機１８０のようなユーザの通信装置は、制御回路１
５０と適切に配線接続されている。

【００２２】制御回路１５０は、通常いくつかの機能を
実行および／または制御する。制御回路１５０の機能の
一つは、各トランシーバ１２０内の光検出器からの信号
を処理し、他方のトランシーバ１２０内の発光素子がこ
とによると幾分か変調した応答光を発するようにするこ
とである。かかる変調の一例は、トランシーバ１２０に
よって送出される光に中継ポイント３０で作られた情報
（例えば、電話機１４０および／または１６０からの音
声情報、コンピュータ１７０からのディジタルデータ情
報、テレビ受像機１８０からの娯楽サービスリクエスト
情報など）を付加することである。前文でいう電話音声
情報は、オンフック、オフフック、ダイアリング、セル
ラー電話識別および制御情報などの他の通常の電話制御
情報を含んでいることが理解されるであろう。

【００２３】回路１５０の他の機能は、どちらかのトラ
ンシーバ１２０を介して受信した信号から中継ポイント
３０にいるユーザが必要とする情報を取り出すことであ
る。例えば、回路１５０は、受信した光から例えば電話
機１４０および／または１６０が用いる音声情報、コン
ピュータ１７０が用いるディジタルデータ、テレビ受像
機１８０が用いるビデオ情報などを抽出する。繰り返し
ていうと、上述の電話音声情報は、呼び出しやセルラー
電話制御情報などの他の通常の電話制御情報を含んでい
ることが理解されるであろう。同様に、上述のビデオ情
報は、ケーブルテレビの「セットトップボックス」制御
情報（例えば、視聴者認証コード、オンスクリーン番組
案内データなど）のようなテレビ制御情報を含んでいて
もよいことが理解されるであろう。

【００２４】回路１５０のさらなる機能は、無線通信ア
ンテナ１３０を介する情報の受け取りおよび／または送
信を制御することである。例えば、トランシーバ１２０
を介する光通信が最初にセットアップされたとき、ある
いは切断の後に再確立されたとき、アンテナ１３０を介
する無線通信は、トランシーバ１２０をオンにするなど
の目的に用いられてよく、これによりトランシーバ１２
０に関連する機構は当該トランシーバが他の遠隔トラン
シーバ（既出のトランシーバとのリンク５０を確立すべ
きもの）からの光信号を待ち受けるようにそのトランシ
ーバを動かす。この種の無線通信は、エリアアクセスポ
イント２０のような局位置とのセルラー型通信であって
よい。回路１５０が制御することがあるアンテナ１３０
を介する無線通信のもう一つの例は、上述のような移動
体セルラー電話機１４０とのセルラー通信である。回路
１５０が制御することがあるアンテナ１３０による無線
通信のさらにもう一つの例は、光リンク５０を介する中
継ポイント３０とのすべての通信が故障または切断され
たときに備えていくつかの基本的なバックアップサービ
ス（基本的な電話サービスのようなもの）を提供するの
を目的とした、中継ポイント３０とエリアアクセスポイ
ント２０のような局位置との間のセルラー通信である。

【００２５】回路１５０のさらなる機能は、トランシー
バ１２０の位置の通常の自動調整を制御して他のトラン
シーバとの最適な光通信５０を維持することである。例
えば、温度または他の環境変化によりトランシーバ１２
０は、その予定された光通信パスからずらされてしまう
かもしれない。これは、（例えばトランシーバの一部で
ある４重センサによって）検出されてよく、その検出出
力は回路１５０に与えらえれて処理される。この処理の
結果は、回路１５０の出力信号であってよく、それがず
れたトランシーバを移動させることができる機構１２２
に与えられる。例えば、機構１２２は、トランシーバを
垂直および水平軸のまわりに回転させるとともに上下左
右にシフトさせることができるものであってよい。従っ
て、この立場では、回路１５０は、トランシーバ１２０
を配置または再配置するためのサーボ制御の一部を形成
している。この回路１５０の機能は、最初のスタート時
または故障若しくは切断後におけるシステムの再スター
ト若しくは再構築時にトランシーバ１２０をまず配置ま
たは再配置するという（上述した）可能な使用法に関す
る。

【００２６】回路１５０が実行してよい別の機能は、中
継ポイント３０で用いるためにおよび／またはネットワ
ーク内の他のポイント（例えば、他の中継ポイント３
０、終端ポイント４０および／またはエリアアクセスポ
イント２０）に再送信するために、より優れたまたは最
良の信号を、２以上の受信信号から選択することであ
る。例えば、回路１５０は、トランシーバ１２０ａ，１
２０ｂを介して受信した信号の強さを比較してよい。も
し、トランシーバ１２０ａの信号の方が強くかつユーザ
が必要とする情報をすべて含んでいると回路１５０が判
定すると、回路１５０は、装置１４０、１６０、１７０
および／または１８０に与えられる信号が回路１５０に
より導き出される信号としてトランシーバ１２０ａの信
号を選択する。一方、トランシーバ１２０ｂの信号の方
が強くかつ必要な情報をすべて含んでいると回路１５０
が判定すると、回路１５０は、トランシーバ１２０ｂの
信号から装置１４０、１６０、１７０および／または１
８０用の信号を導き出す。もし、中継ポイント３０が３
以上のトランシーバ１２０を具備していれば、回路１５
０は、すべての入力信号の強度および情報内容を比較
し、ローカル使用または選択された信号のソースではな
い他のトランシーバを介する再送信のために最も強度が
大きいおよび／または最も完全に近い信号を選択する。

【００２７】前の段落で言及した情報内容に関連して、
エリア１０内のいくつかの通信リンク５０が同じまたは
ほとんど同じ情報を運ぶことがある一方で、他のリンク
がまったく異なる情報を運ぶことがあることが理解され
るであろう。例えば、中継ポイント３０ｇと３０ｋの間
のリンク５０は、３０ｋから３０ｇの方向に、実質的に
中継ポイント３０ｋおよび終端ポイント４０ａにいるユ
ーザによって作られた情報だけを運ぶ。逆方向について
は、このリンク５０はより多くの情報を運ぶこととな
る。中継ポイント３０ｇと中継ポイント３０ｆ、３０ｈ
との間のリンク５０は、両方向について、エリアアクセ
スポイント２０ａ，２０ｂから発せられた比較的大量の
情報とともに、中継ポイント３０ｇおよびリンク５０の
ネットワークを介して様々なルートにより中継ポイント
３０ｇに接続されたポイントにいるユーザが加えた情報
を運ぶこととなる。

【００２８】回路１５０のさらなる機能は、中継ポイン
ト３０でのネットワークの状態をモニタして、その状態
を全ネットワーク制御回路６０（図１参照）に報告する
ことである。回路１５０は、可能であればその報告をリ
ンク５０を用いて送信し、可能でなければ無線周波数ア
ンテナ１３０を介して送信する。例えば、回路１５０は
トランシーバ１２０のすべてを介して信号を受信してい
ることをリポートしてもよく、１以上のトランシーバ１
２０が信号を受信していないことをリポートしてもよ
い。別の例では、回路１５０はトランシーバ１２０が受
信している信号の相対的強度をリポートする。

【００２９】全ネットワーク制御回路６０は、エリア１
０内のネットワーク全体の情報の流れを制御する。ある
程度まで、回路６０は、回路１５０と協働してエリア１
０内の中継ポイント３０および終端ポイント４０のそれ
ぞれにおいてこの機能を実行する。例えば、もしリンク
５０が稼働していないことを１以上の回路１５０が回路
６０に報告すると、回路６０は、違ったふうにして稼働
していないリンクによって運ばれるであろうすべての情
報についての代替ルートを見付けようとする。更に、回
路６０は、代替ルートを確立するのに適切な方式で適切
な回路１５０に命令する。この具体例として、もし中継
ポイント３０ｂと３０ｃの間のリンク５０が稼働してい
ないと回路６０に報告されると、回路６０は、中継ポイ
ント３０ｂの回路１５０に対して当該中継ポイントで作
られたすべての情報をリンク５０を介して中継ポイント
３０ａに差し向けるように命令し、更に、同様に中継ポ
イント３０ｃの回路１５０に対して当該中継ポイントで
作られたすべての情報をリンク５０を介して中継ポイン
ト３０ｄに差し向けるように命令する。加えて、回路６
０は、中継ポイント３０ａの回路１５０に対して中継ポ
イント３０ｂから受け取った情報をエリアアクセスポイ
ント２０ａに送り戻すように命令し、更に、回路６０
は、中継ポイント３０ｄの回路１５０に対して中継ポイ
ント３０ｃから受け取った情報を最善のルート（すなわ
ち、３０ｄ−３０ｉ−３０ｈ−３０ｇ−３０ｆ−２０
ａ、３０ｄ−３０ｉ−３０ｊ−２０ｂ、または、３０ｄ
−３０ｅ−２０ｂ）を経由してエリアアクセスポイント
２０ａまたは２０ｂに送り戻すように命令してよい。回
路６０の役割のもう一つの例として、もし中継ポイント
３０ｂへの光リンク５０の両方が切断されたとリポート
されると、回路６０は、上述したようにその中継ポイン
トの無線周波アンテナ１３０を介して中継ポイント３０
ｂとの無線周波数通信を確立しようとする。

【００３０】ネットワーク制御ポイント回路６０は、各
トランシーバ１２０の正確な位置についてのデータベー
スを含んでいてよい。かかる位置情報は、装置配置のと
きに衛生航法システム（ＧＰＳ）または差動型（differ
ential）ＧＰＳを用いて得ることが可能である。この情
報に基づいて、回路６０は、各トランシーバ１２０を使
用できるように指示するための指向方向を決定すること
ができる。例えば、回路６０は、中継ポイント３０ｂの
制御回路１５０に対して中継ポイント３０ｃの方を向い
ていたトランシーバ１２０を適切な機構１２２を用いて
中継ポイント３０ｉの方を向くように再配置させるべく
指図してもよい。回路６０は、水平面角および仰角の両
方について正確な角度をトランシーバの位置に基づいて
計算することによりこれを行ってよい。これら位置は、
データベースに記憶されており、あるいは、ＧＰＳまた
は類似の位置決めシステムを用いることに基づいて装置
配置の際に決定することができる。同様に、回路６０
は、中継ポイント３０ｉの制御回路１５０に対して、中
継ポイント３０ｊの方を向いていたトランシーバ１２０
を適切な機構１２２を用いて中継ポイント３０ｂの方を
向くように再配置させるべく指図してもよい。いったん
両方のトランシーバが正しい方向に向けられると、（再
度、機構１２２を用いて）ある検査パターンを経ること
で両者はより正確にアライメント（同一直線上に位置合
わせ）される。回路６０は、かかる検査プロセスを調整
する役割を果たしてもよい。

【００３１】制御回路６０は、中継ポイントおよび終端
ポイントの制御回路１５０と協働して、システムの通常
動作時および様々な種類のシステムの故障または切断を
補償するために特別の対策が行われなければならない時
の両方において、エリア１０全体の信号のルート指定を
制御する。ネットワークのこの制御についての履行責任
が中央制御部６０および分散型制御部１５０に割り当て
られているというやり方は上述のように変更可能であ
る。例えば、ネットワークについてのほとんどすべての
信号のルート指定制御を中央制御部６０に割り当て、分
散型制御部１５０が主としてローカル状態を報告して中
央制御部６０からの命令に従って動くようにすることが
できる。または、より多くの意思決定責務を分散型制御
部１５０に割り当てることも可能である（例えば、関連
トランシーバ１２０を介して受信した２以上の信号のど
ちらが当該分散型制御部と関連した他方のトランシーバ
を介して再送信されるべきかに関する決定）。

【００３２】この好適な実施の形態では赤外光が用いら
れているが、光の他の周波数を光通信リンク５０のため
に用いることができる。１またはいくつかの光周波数が
各リンク５０に用いられてよい。情報は光のアナログま
たはディジタル変調により送信されてよい。

【００３３】以上の記載から、本発明のシステムは、大
きくなる可能性があるエリアのすみからすみまでのユー
ザに到達するために、比較的短いが互いに接続された多
くの自由空間光通信リンク５０を採用してよいことが理
解されるであろう。光信号は、各中継ポイント３０で再
生成され、これにより自由空間光通信を用いて比較的長
距離にまで情報が伝えられ得る。自由空間光通信リンク
５０のネットワークは、好ましくは、十分な相互接続性
を有しており、そのためたとえいくつかのリンク５０が
故障または切断されても、ネットワークを通る代わりの
ルートが見付けられて故障または切断したリンクを埋め
合わせる。もしすべてが故障した場合であっても、無線
通信が利用可能であり少なくともいくつかのユーザへの
サービスが維持される。代替的には、各中継ポイント３
０および終端ポイント４０にある無線周波数装置が、ロ
ーカル無線電話通信のための基地局を兼務する。

【００３４】所望であれば、２点間自由空間内見通し線
マイクロ波通信が、本発明のネットワーク内の光リンク
のいくつかの代わりにまたはそのバックアップとして用
いられてよい。例えば、図３は、図１のネットワークの
代替的な実施の形態を示しており、そこには以下のよう
に、双方向見通し線マイクロ波通信リンク７０が用いら
れている。すなわち、（１）ノード２０ａと３０ｆの間
に光通信リンク５０の代わりとして、（２）ノード３０
ｄと３０ｉの間に光リンク５０のバックアップとして、
そして（３）ノード２０ａと３０ｉの間にエリア１０内
外へのもう一つのバックアップルートとして、である。
マイクロ波リンク７０がどのように光リンク５０の補助
若しくは追加として用いられるか、または、ある場合に
は光リンク５０の代わりとして用いられるかについては
いくつかの例がある。例えば、マイクロ波リンク７０
は、光によって通常なされるよりも長い接続をなすのに
有効であることがある。また、マイクロ波リンク７０
は、悪天候が光リンクを中断する場合に備えて特に重要
な光リンク５０をバックアップするのに有効であること
がある。

【００３５】異なる送信媒体（すなわち、光ではなく、
２点間自由空間内見通し線マイクロ波）を用いること以
外は、マイクロ波リンク７０は、光リンク５０とほぼ同
様であってよい。つまり、図２の代表的な中継ポイント
３０に示されたトランシーバ１２０のどちらもマイクロ
波トランシーバに変更することができる。または、１以
上のマイクロ波トランシーバを図示された光トランシー
バ１２０に付加することもできる。他の点では、中継ポ
イント３０の装置は、上述したように構築されかつ動作
し得る。「電磁気通信」は、ここでは上述の光通信およ
びマイクロ波通信を包括する語句として一時的に用いら
れている。

【００３６】上述の記載は本発明の原理を説明するため
だけのものに過ぎず、当業者は本発明の範囲および特質
から離れることなく様々な設計変更をなすことが可能で
ある。例えば、エリア１０のエリアアクセスポイント２
０の数は、図１に示された２つよりも多くても少なくて
もよく、中継ポイント３０および終端ポイント４０の数
を変更することができ、また各中継ポイントの自由空間
内見通し線電磁気通信トランシーバ１２０の数なども変
更することができる。終端ポイント４０を用いることは
まったくの任意であり、終端ポイントがまったくなしで
中継ポイント３０のみのネットワークを構築することも
可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
システムのエンドユーザへの有線接続をすることなしに
エンドユーザへのアクセス可能な通信システムを提供す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るマルチホップ通信システムの一
実施の形態を示した概略構成図である。

【図２】 図１に示された装置の要部のみの一具体例を
示した概略構成図である。

【図３】 本発明に係るマルチホップ通信システムの他
の実施の形態を示した概略構成図である。

【符号の説明】

１０ エリア、２０ａ，２０ｂ エリアアクセスポイン
ト、２２ 接続手段、３０ａ〜３０ｋ 中継ポイント、
４０ａ，４０ｂ 終端ポイント、５０ 通信リンク、６
０ 全ネットワーク制御回路（ネットワーク制御ポイン
ト回路）、７０マイクロ波リンク、１２０ａ，１２０ｂ
光トランシーバ、１２２ 機構、１３０ 無線（周波
数）アンテナ、１４０ 移動体セルラー電話機、１５０
制御回路、１６０ 電話機、１７０ コンピュータ、
１８０ テレビ受像機。

Claims (60)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エリアアクセスポイント及び相互に隔離
   されかつ前記エリアアクセスポイントから離隔した複数
   の中継ポイントを有し、 前記エリアアクセスポイントは、自由空間内の見通し線
   により双方向に電磁気通信を行う第１のトランシーバを
   有し、 前記各中継ポイントは、 第１のトランシーバ又は他の中継ポイントに配置された
   ものと自由空間内の見通し線により双方向に電磁気通信
   を行う複数の第２のトランシーバと、 配置された前記第２のトランシーバが受信した情報を検
   出し、その情報の少なくとも一部を配置された他の前記
   第２のトランシーバから送信させるための回路と、 少なくともいずれか１つの前記中継ポイントに配設さ
   れ、配置された前記第２のトランシーバが受信した情報
   の少なくとも一部を当該中継ポイントにいるユーザに選
   択的に提供し、配置された前記第２のトランシーバによ
   って送信される情報に前記ユーザが生成した付加情報を
   選択的に付加するユーザインターフェイス装置と、 を有することを特徴とするマルチホップ通信システム。
2. 【請求項２】 少なくとも１台の前記トランシーバは、
   自由空間内の見通し線により双方向に電磁気通信を行う
   ために光を用いていることを特徴とする請求項１記載の
   マルチホップ通信システム。
3. 【請求項３】 前記光は、赤外光であることを特徴とす
   る請求項２記載のマルチホップ通信システム。
4. 【請求項４】 少なくとも１台の前記トランシーバは、
   自由空間内の見通し線により双方向に電磁気通信を行う
   ためにマイクロ波を用いていることを特徴とする請求項
   １記載のマルチホップ通信システム。
5. 【請求項５】 少なくともいずれかの前記中継ポイント
   は、見通し線による通信を介して通信することができな
   い情報を得るために遠隔地と無線通信を行うための無線
   周波数通信装置をさらに有することを特徴とする請求項
   １記載のマルチホップ通信システム。
6. 【請求項６】 前記無線周波数通信装置は、双方向通信
   が可能であることを特徴とする請求項５記載のマルチホ
   ップ通信システム。
7. 【請求項７】 前記無線周波数通信装置は、前記中継ポ
   イントの周辺の無線電話機と無線通信するために、当該
   中継ポイントの前記ユーザインターフェイス装置の一部
   として選択的に使用可能であることを特徴とする請求項
   ６記載のマルチホップ通信システム。
8. 【請求項８】 少なくともいずれかの前記中継ポイント
   は、他の３つの中継ポイントとそれぞれ通信するために
   前記第２のトランシーバを３台有していることを特徴と
   する請求項１記載のマルチホップ通信システム。
9. 【請求項９】 ３台の前記第２のトランシーバを具備す
   る中継ポイントの前記回路は、前記第２のトランシーバ
   のいずれか一台を介して受信した情報の少なくとも一部
   を、他の２台の前記第２のトランシーバを介して送信す
   ることを特徴とする請求項８記載のマルチホップ通信シ
   ステム。
10. 【請求項１０】 前記エリアアクセスポイント及び前記
    中継ポイントから離隔した終端ポイントは、 いずれかの中継ポイントの前記第２のトランシーバと自
    由空間内の見通し線により双方向に電磁気通信を行う第
    ３のトランシーバと、 配置された前記第３のトランシーバが受信した情報の少
    なくとも一部を当該終端ポイントにいるユーザに選択的
    に提供し、配置された前記第３のトランシーバによって
    送信される情報に前記ユーザが生成した付加情報を選択
    的に付加するユーザインターフェイス回路と、 を有することを特徴とする請求項１記載のマルチホップ
    通信システム。
11. 【請求項１１】 前記終端ポイントは、見通し線による
    通信を介して通信することができない情報を得るために
    遠隔地と無線通信を行うための無線周波数通信装置をさ
    らに有することを特徴とする請求項１０記載のマルチホ
    ップ通信システム。
12. 【請求項１２】 前記無線周波数通信装置は、双方向通
    信が可能であることを特徴とする請求項１１記載のマル
    チホップ通信システム。
13. 【請求項１３】 前記無線周波数通信装置は、前記終端
    ポイントの周辺の無線電話機と無線通信するために、当
    該終端ポイントの前記ユーザインターフェイス装置の一
    部として選択的に使用可能であることを特徴とする請求
    項１２記載のマルチホップ通信システム。
14. 【請求項１４】 前記ユーザインターフェイス装置を含
    む前記中継ポイントの少なくとも１つは、前記ユーザイ
    ンターフェイス装置に有効に接続された電話手段をさら
    に有することを特徴とする請求項１記載のマルチホップ
    通信システム。
15. 【請求項１５】 前記ユーザインターフェイス装置を含
    む前記中継ポイントの少なくとも１つは、前記ユーザイ
    ンターフェイス装置に有効に接続されたテレビ受像手段
    を有することを特徴とする請求項１記載のマルチホップ
    通信システム。
16. 【請求項１６】 前記ユーザインターフェイス装置を含
    む前記中継ポイントの少なくとも１つは、前記ユーザイ
    ンターフェイス装置に有効に接続されたコンピュータを
    有することを特徴とする請求項１記載のマルチホップ通
    信システム。
17. 【請求項１７】 前記エリアアクセスポイントは、複数
    の前記中継ポイントとそれぞれに自由空間内の見通し線
    により双方向に電磁気通信を行う複数の第４のトランシ
    ーバを有していることを特徴とする請求項１記載のマル
    チホップ通信システム。
18. 【請求項１８】 前記エリアアクセスポイントは、前記
    中継ポイントに供給される情報の外部ソースへの接続手
    段をさらに有することを特徴とする請求項１記載のマル
    チホップ通信システム。
19. 【請求項１９】 前記接続手段は、前記中継ポイントか
    らの情報を外部目的地へさらに伝達することを特徴とす
    る請求項１８記載のマルチホップ通信システム。
20. 【請求項２０】 前記エリアアクセスポイント及び前記
    中継ポイントから離隔した第２のエリアアクセスポイン
    トは、前記エリアアクセスポイントと直接見通し線によ
    る通信を行ういずれの中継ポイントとも異なる中継ポイ
    ントと自由空間内の見通し線により双方向に電磁気通信
    を行う第５のトランシーバを有し、 少なくともいずれかの前記中継ポイントは、両端に前記
    エリアアクセスポイント及び前記第２のエリアアクセス
    ポイントを持つ列において前記見通し線による通信を他
    の前記中継ポイントと行うことを特徴とする請求項１記
    載のマルチホップ通信システム。
21. 【請求項２１】 少なくともいずれかの前記トランシー
    バは、前記見通し線による通信のために前記トランシー
    バを配置する遠隔制御によって移動されることを特徴と
    する請求項１記載のマルチホップ通信システム。
22. 【請求項２２】 少なくともいずれかの前記ポイント
    は、当該ポイントに配設されたトランシーバの少なくと
    も一台を選択的に再配置する機構を有することを特徴と
    する請求項１記載のマルチホップ通信システム。
23. 【請求項２３】 前記機構は、少なくとも部分的には他
    のポイントに配設されたトランシーバの位置についての
    データから決定される制御信号に応答することを特徴と
    する請求項２２記載のマルチホップ通信システム。
24. 【請求項２４】 前記データは、少なくとも部分的には
    衛星航法システムを用いて決定されることを特徴とする
    請求項２３記載のマルチホップ通信システム。
25. 【請求項２５】 前記機構は、少なくとも１台の前記ト
    ランシーバを複数の他のポイントのいずれかに配設され
    た１台のトランシーバと選択的にアライメントするよう
    に構築されていることを特徴とする請求項２２記載のマ
    ルチホップ通信システム。
26. 【請求項２６】 通信システムで用いる中継ポイントに
    配設される中継装置において、 前記中継ポイントから離隔した各位置との自由空間内の
    見通し線により双方向に電磁気通信を行う複数のトラン
    シーバと、 前記各トランシーバが受信した情報を検出し、その情報
    の少なくとも一部を他の前記トランシーバから送信させ
    るための回路と、 前記トランシーバが受信した情報の少なくとも一部を当
    該中継ポイントにいるユーザに選択的に提供し、前記ト
    ランシーバによって送信される情報に前記ユーザが生成
    した付加情報を選択的に付加するユーザインターフェイ
    ス装置と、 を有することを特徴とする中継装置。
27. 【請求項２７】 少なくとも１台の前記トランシーバ
    は、自由空間内の見通し線により双方向に電磁気通信を
    行うために光を用いていることを特徴とする請求項２６
    記載の中継装置。
28. 【請求項２８】 前記光は、赤外光であることを特徴と
    する請求項２７記載の中継装置。
29. 【請求項２９】 少なくとも１台の前記トランシーバ
    は、自由空間内の見通し線により双方向に電磁気通信を
    行うためにマイクロ波を用いていることを特徴とする請
    求項２６記載の中継装置。
30. 【請求項３０】 遠隔地と無線通信するための無線周波
    数通信装置をさらに有することを特徴とする請求項２６
    記載の中継装置。
31. 【請求項３１】 前記無線周波数通信装置は、前記見通
    し線による通信を介しては通信することができない情報
    を得るために用いられることを特徴とする請求項３０記
    載の中継装置。
32. 【請求項３２】 前記無線周波数通信装置は、双方向通
    信が可能であることを特徴とする請求項３０記載の中継
    装置。
33. 【請求項３３】 前記無線周波数通信装置は、前記中継
    ポイントの周辺の無線電話機と無線通信するために、前
    記ユーザインターフェイス装置の一部として選択的に使
    用可能であることを特徴とする請求項３２記載の中継装
    置。
34. 【請求項３４】 ３箇所の遠隔地それぞれと通信を行う
    ために３台の前記トランシーバを有していることを特徴
    とする請求項２６記載の中継装置。
35. 【請求項３５】 前記回路は、前記トランシーバのいず
    れか一台を介して受信した情報の少なくとも一部を、他
    の２台の前記トランシーバを介して送信することを特徴
    とする請求項３４記載の中継装置。
36. 【請求項３６】 前記ユーザインターフェイス装置に有
    効に接続された電話手段を有することを特徴とする請求
    項２６記載の中継装置。
37. 【請求項３７】 前記ユーザインターフェイス装置に有
    効に接続されたテレビ受像手段を有することを特徴とす
    る請求項２６記載の中継装置。
38. 【請求項３８】 前記ユーザインターフェイス装置に有
    効に接続されたコンピュータを有することを特徴とする
    請求項２６記載の中継装置。
39. 【請求項３９】 光を用いた前記トランシーバは、前記
    見通し線による通信のために前記トランシーバを配置す
    る遠隔制御によって移動されることを特徴とする請求項
    ２６記載の中継装置。
40. 【請求項４０】 前記トランシーバの少なくとも一台を
    選択的に再配置する機構を有することを特徴とする請求
    項２６記載の中継装置。
41. 【請求項４１】 前記機構は、少なくとも１台の前記ト
    ランシーバを前記中継ポイントから離隔した複数の位置
    のいずれか１個所のトランシーバとアライメントするよ
    うに構築されていることを特徴とする請求項４０記載の
    中継装置。
42. 【請求項４２】 前記機構は、部分的には前記中継ポイ
    ントから離隔した複数の位置の位置データから決定され
    る制御信号に応答することを特徴とする請求項４１記載
    の中継装置。
43. 【請求項４３】 前記位置データは、少なくとも部分的
    には衛生航法システムを用いて決定されることを特徴と
    する請求項４２記載の中継装置。
44. 【請求項４４】 自由空間内の見通し線により双方向に
    電磁気通信を用いてエリアアクセスポイントと、相互に
    隔離されかつ前記エリアアクセスポイントから離隔した
    複数の中継ポイントとの間で情報を送信するステップ
    と、 各中継ポイントにおいて、前記エリアアクセスポイント
    または別の前記中継ポイントから前記電磁気通信を介し
    て受信した情報を検出し、検出された情報の少なくとも
    一部を前記電磁気通信を介して前記エリアアクセスポイ
    ントまたはさらに別の前記中継ポイントへ再送信する再
    送信ステップと、 中継ポイントにおいて、前記検出ステップによって検出
    された情報の少なくとも一部を当該中継ポイントにいる
    ユーザに供給する供給ステップと、 中継ポイントにおいて、前記再送信ステップにおいて送
    信される情報に当該中継ポイントにいるユーザが生成し
    た情報を付加する付加ステップと、 を含むことを特徴とする通信サービス提供方法。
45. 【請求項４５】 いくつかの前記電磁気通信に光を用い
    ることを特徴とする請求項４４記載の通信サービス提供
    方法。
46. 【請求項４６】 いくつかの前記電磁気通信に赤外光を
    用いることを特徴とする請求項４４記載の通信サービス
    提供方法。
47. 【請求項４７】 いくつかの前記電磁気通信にマイクロ
    波を用いることを特徴とする請求項４４記載の通信サー
    ビス提供方法。
48. 【請求項４８】 前記電磁気通信を介して十分に情報を
    中継ポイントへ送信することができないときに、放送無
    線を介して前記中継ポイントに情報を伝達するステップ
    を含むことを特徴とする請求項４４記載の通信サービス
    提供方法。
49. 【請求項４９】 前記電磁気通信を介して十分に情報を
    前記中継ポイントから送信することができないときに、
    放送無線を介して中継ポイントから情報を伝達するステ
    ップを含むことを特徴とする請求項４４記載の通信サー
    ビス提供方法。
50. 【請求項５０】 前記供給ステップ及び前記付加ステッ
    プは、中継ポイントと中継ポイントの周辺の無線電話機
    との間で放送無線を介して情報を伝達するステップを含
    むことを特徴とする請求項４４記載の通信サービス提供
    方法。
51. 【請求項５１】 他の３ポイントと通信を行う中継ポイ
    ントにおいて、 前記他の３ポイントのいずれかから受信した情報を、前
    記他の３ポイントの残りのポイントに前記再送信ステッ
    プにおいて送信される情報として選択するステップを含
    むことを特徴とする請求項４４記載の通信サービス提供
    方法。
52. 【請求項５２】 前記電磁気通信を用いてエリアアクセ
    スポイントまたは中継ポイントと、前記エリアアクセス
    ポイントおよび前記中継ポイントから離隔された終端ポ
    イントとの間で情報を送信するステップを含むことを特
    徴とする請求項４４記載の通信サービス提供方法。
53. 【請求項５３】 前記終端ポイントにおいて、 前記電磁気通信を介して受信した情報を検出する検出ス
    テップと、 前過程で検出された情報の少なくとも一部を当該終端ポ
    イントにいるユーザに供給するステップと、 を含むことを特徴とする請求項５２記載の通信サービス
    提供方法。
54. 【請求項５４】 前記終端ポイントにいるユーザが生成
    した情報を、前記終端ポイントが前記電磁気通信を介し
    て通信するところの前記エリアアクセスポイントまたは
    中継ポイントに送信するステップを含むことを特徴とす
    る請求項５３記載の通信サービス提供方法。
55. 【請求項５５】 前記供給ステップ及び前記付加ステッ
    プは、当該供給ステップおよび当該付加ステップが実行
    される中継ポイントの電話手段と通信するステップを含
    むことを特徴とする請求項５４記載の通信サービス提供
    方法。
56. 【請求項５６】 前記供給ステップは、前記供給ステッ
    プが実行される中継ポイントのテレビ受像手段と通信す
    るステップを含むことを特徴とする請求項４４記載の通
    信サービス提供方法。
57. 【請求項５７】 前記供給ステップ及び前記付加ステッ
    プは、前記供給ステップが実行される中継ポイントのコ
    ンピュータと通信するステップを含むことを特徴とする
    請求項４４記載の通信サービス提供方法。
58. 【請求項５８】 前記ポイントのトランシーバが前記ポ
    イント間の通信のために用いられる場合に、少なくとも
    一台の前記トランシーバを再配置して、当該トランシー
    バの通信相手となるポイントを変更する再配置ステップ
    を含むことを特徴とする請求項４４記載の通信サービス
    提供方法。
59. 【請求項５９】 前記再配置ステップは、少なくとも部
    分的には前記ポイントの位置についてのデータに基づい
    て制御されることを特徴とする請求項５８記載の通信サ
    ービス提供方法。
60. 【請求項６０】 衛生航法システムを用いて前記データ
    を収集するステップを含むことを特徴とする請求項５９
    記載の通信サービス提供方法。