JP2011019089A - 無線ｌａｎシステム - Google Patents

Abstract

【課題】中継装置を小型化して占有スペースを縮小できるとともに、中継装置を介して情報の送受信を連続的に行うことのできる無線ＬＡＮシステムを提供する。
【解決手段】ネットワーク１２、１６のアクセスポイント１４、１８と無線通信可能なエリアに設置される複数の中継装置４３、４５を有し、各中継装置４３、４５は、ネットワーク１２、１６のアクセスポイント１４、１８との間で情報の送受信を行う送受信部と、各中継装置４３、４５を駆動する電力を蓄電する蓄電部４０、４２と、各蓄電部４０、４２に蓄電されている電力の残量情報を検出する残量情報検出部と、残量情報を前記送受信部を介して前記アクセスポイント１４に通知する残量情報通知部とを備え、アクセスポイント１４は、各中継装置４３、４５から通知された残量情報に従い、情報を中継させる中継装置４３と情報を中継させない中継装置４５とを切り替える中継装置切替部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネットワーク同士を中継装置を介して無線通信により接続する無線ＬＡＮシステムに関する。

近年の無線技術の進展に伴い、無線ＬＡＮ（Local Area Network）を使用してデータ通信を行うシステムが普及しつつある。無線ＬＡＮは、通信ケーブルの大規模な敷設工事が不要であるため、通信インフラを安価且つ迅速に構築することができる。また、災害現場やイベント会場から情報を発信するような場合、その場所に無線ＬＡＮのアクセスポイントとなる中継装置を設置することにより、無線ＬＡＮによるデータ通信を容易に実現することができる（特許文献１参照）。

特開２００１−１５６７８８号公報

ところで、中継装置が信号を中継するためには、中継装置を駆動する電源設備が必要である。この場合、中継装置の設置場所によっては、設置スペースや景観上の制約により、中継装置の規模（大きさ）が制限されることがある。また、設置場所によっては、中継装置に外部から電力を供給できない所もある。この場合、電源設備を自家発電可能な構成としたり、大型のバッテリを準備する等の対策が必要になるため、電源設備による占有面積が増大し、中継装置を設置できない場所も生じてしまう。

電源設備の大型化を回避する方法としては、中継装置の電源設備を設置場所に応じたサイズで設計し、且つ、中継装置の運用時間を制限することで、消費電力を抑制することが考えられる。

しかしながら、中継装置の運用時間を制限すると、情報の送受信を連続的に行うことができないため、必要な情報を任意のタイミングで取得することができなくなってしまう。

本発明は、前記の不具合を解消するためになされたものであって、中継装置を小型化して占有スペースを縮小できるとともに、中継装置を介して情報の送受信を連続的に行うことのできる無線ＬＡＮシステムを提供することを目的とする。

本発明に係る無線ＬＡＮシステムは、ネットワーク同士を中継装置を介して無線通信により接続する無線ＬＡＮシステムにおいて、前記各ネットワークのアクセスポイントと無線通信可能なエリアに設置される複数の前記中継装置を有し、前記各中継装置は、前記各ネットワークの前記アクセスポイントとの間で情報の送受信を行う送受信部と、前記各中継装置を駆動する電力を蓄電する蓄電部と、前記各蓄電部に蓄電されている電力の残量情報を検出する残量情報検出部と、前記残量情報を前記送受信部を介して前記アクセスポイントに通知する残量情報通知部とを備え、前記アクセスポイントは、前記各中継装置から通知された前記残量情報に従い、前記情報を中継させる当該中継装置と前記情報を中継させない当該中継装置とを切り替える中継装置切替部とを備えることを特徴とする。

前記無線ＬＡＮシステムにおいて、前記中継装置切替部は、前記情報を中継しない前記中継装置を省電力モードに設定することを特徴とする。

前記無線ＬＡＮシステムにおいて、前記蓄電部には、発電部によって発電された電力が蓄電されることを特徴とする。

本発明の無線ＬＡＮシステムでは、ネットワーク同士を接続する中継装置を複数の中継装置に分割し、分割された各中継装置の蓄電部に蓄電されている電力の残量情報に従い、情報を中継可能な中継装置を切り替えることにより、各中継装置の小型化を図って占有スペースの縮小を達成できるとともに、ネットワーク間での情報の送受信を中断することなく連続的に行うことができる。

本実施形態の無線ＬＡＮシステムの構成図である。 無線ＬＡＮシステムを構成するルート局及びリモート局の構成ブロック図である。 無線ＬＡＮシステムを構成する中継装置の構成ブロック図である。 無線ＬＡＮシステムの制御シーケンスの説明図である。 ルート局と中継局との間で送受信されるマネジメントフレームの説明図である。 中継局の稼働状態に応じた消費電力とバッテリの電池残量との説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の無線ＬＡＮシステム１０の構成図である。無線ＬＡＮシステム１０は、基幹ネットワーク１２に接続されるアクセスポイントであるルート局１４と、リモートネットワーク１６に接続されるアクセスポイントであるリモート局１８と、ルート局１４のサービスエリア２０及びリモート局１８のサービスエリア２２に重畳するサービスエリア２４を有する第１中継局２６と、ルート局１４のサービスエリア２０及びリモート局１８のサービスエリア２２に重畳するサービスエリア２８を有する第２中継局３０とを備える。

ルート局１４及びリモート局１８には、商用電源等からの電力をルート局１４及びリモート局１８に供給する電源装置３２、３４が接続される。一方、第１中継局２６及び第２中継局３０には、ソーラパネル３６、３８（発電部）を用いて生成された電力を蓄電し、第１中継局２６及び第２中継局３０に供給するバッテリ４０、４２（蓄電部）が接続される。第１中継局２６、バッテリ４０、ソーラパネル３６、及び、第２中継局３０、バッテリ４２、ソーラパネル３８は、それぞれ中継装置４３及び４５を構成する。

なお、電力を生成する手段としては、ソーラパネル３６、３８を用いた太陽光発電に代えて、風力、水力、地熱等の他の自然エネルギを利用した手段や、自家発電装置を用いることもできる。また、バッテリ４０、４２に代えて、定期的に交換する蓄電池を用いてもよい。第１中継局２６及び第２中継局３０は、ルート局１４及びリモート局１８と無線通信可能な異なる場所に設置される。

基幹ネットワーク１２及びリモートネットワーク１６には、ネットワークを構成する図示しない複数の端末が接続される。基幹ネットワーク１２とリモートネットワーク１６とは、選択された第１中継局２６又は第２中継局３０を介して、ルート局１４及びリモート局１８により無線ＬＡＮで接続される。

ルート局１４及びリモート局１８は、図２に示すように、アンテナ４４と、送受信切替部４６と、受信した信号の受信周波数を中間周波数に変換するダウンコンバータ４８と、中間周波数の信号を復調するデモジュレータ５０と、信号処理を行うベースバンドプロセッサ５２と、信号を中間周波数の信号に変調するモジュレータ５４と、中間周波数の信号を送信周波数の信号に変換するアップコンバータ５６と、送信出力をアップさせるためのパワーアンプ５８と、送受信するフレームを制御するフレームコントローラ６０と、無線ＬＡＮのプロトコル処理、第１中継局２６及び第２中継局３０に接続されるバッテリ４０、４２の残量監視、中継装置４３、４５の切替制御等を行うＣＰＵ６２（中継装置切替部）と、制御プログラム及びデータを格納する記憶手段であるＲＯＭ／ＲＡＭ６４と、基幹ネットワーク１２及びリモートネットワーク１６に接続するためのネットワークインタフェース６６とを備える。

中継装置４３、４５は、図３に示すように構成される。この場合、ＣＰＵ６８は、バッテリ４０、４２の電池残量情報を検出してルート局１４に通知する残量情報検出部及び残量情報通知部として機能する。これ以外の機能及び構成については、ルート局１４及びリモート局１８と略同様であるため、同一の構成要素に同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の無線ＬＡＮシステム１０は、基本的には以上のように構成される。次に、その動作につき、図４に示す制御シーケンスに基づいて説明する。なお、無線ＬＡＮシステム１０の動作開始時において、第１中継局２６に電力を供給するバッテリ４０の電池残量が充分にあり、第１中継局２６がメイン（Ａｗａｋｅ状態）の中継局としてルート局１４及びリモート局１８を中継する一方、第２中継局３０がバックアップ（Ｓｌｅｅｐ状態）の中継局として待機しているものとして説明する。

ルート局１４は、メインの第１中継局２６と通信経路を確立しており、また、第１中継局２６は、リモート局１８と通信経路を確立している。ルート局１４のＣＰＵ６２は、ネットワークインタフェース６６を介して基幹ネットワーク１２から取得した情報をフレームコントローラ６０に供給する。フレームコントローラ６０は、当該情報をフレームに組み立てる。

フレーム信号は、ベースバンドプロセッサ５２により処理された後、モジュレータ５４により中間周波数の信号に変調され、次いで、アップコンバータ５６により送信周波数の信号に変換され、パワーアンプ５８で送信出力がアップされ、送受信部４６からアンテナ４４を介して第１中継局２６に送信される。

ルート局１４から送信された信号を受信した第１中継局２６は、信号の受信周波数をダウンコンバータ４８により中間周波数に変換し、その信号をデモジュレータ５０により復調し、ベースバンドプロセッサ５２により信号処理を行ってフレームコントローラ６０に供給する。フレームコントローラ６０は、供給された信号のフレームを分解しＣＰＵ６８に供給する。ＣＰＵ６８は、フレームの内容を解析し、指定されたアドレス情報に従い、その信号を通信経路が確立されているリモート局１８に送信する。

一方、第１中継局２６のＣＰＵ６８は、当該第１中継局２６に電力を供給するバッテリ４０の電池残量を定期的に監視しており、その電池残量情報をマネジメントフレームに付加して、定期的にルート局１４に通知する。

図５は、マネジメントフレームの構成を示す。マネジメントフレームは、フレーム制御フィールド（Frame Control）、デュレーションフィールド（Duration）、宛先アドレス（DA）、送信元アドレス（SA）、無線ＬＡＮネットワーク識別ＩＤ（BSSID）、シーケンス制御フィールド（Sequence Control）からなるＭＡＣヘッダと、フレームボディフィールド（Frame Body）と、フレームチェックシーケンスフィールド（FCS）とを備える。フレームボディフィールドは、ベンダーが任意に設定可能な領域であるベンダー特定情報エレメント（Vender specific information element）を有する。このベンダー特定情報エレメントには、第１中継局２６及び第２中継局３０からルート局１４にマネジメントフレームを送信する際、バッテリ４０、４２の電池残量情報（電池残量通知）が記録され、また、ルート局１４から第１中継局２６及び第２中継局３０にマネジメントフレームを送信する際、第１中継局２６又は第２中継局３０をＡｗａｋｅ状態（メインモード指示）又はＳｌｅｅｐ状態（バックアップモード指示）とする指示情報が記録される。

そこで、第１中継局２６のＣＰＵ６８は、検出したバッテリ４０の電池残量情報をフレームコントローラ６０に供給する。フレームコントローラ６０は、電池残量情報をマネジメントフレームのベンダー特定情報エレメントに書き込み、ベースバンドプロセッサ５２に供給する。ベースバンドプロセッサ５２は、フレームを信号処理し、モジュレータ５４が中間周波数の信号に変調し、次いで、アップコンバータ５６が送信周波数の信号に変換し、パワーアンプ５８が送信出力をアップさせ、情報が送受信部４６からアンテナ４４を介してルート局１４に送信される。

ルート局１４は、第１中継局２６から受信したマネジメントフレームの内容を解析し、ベンダー特定情報エレメントに書き込まれている電池残量情報をチェックする。

一方、Ｓｌｅｅｐ状態にある第２中継局３０は、Ａｗａｋｅ状態にある第１中継局２６と同様に、バッテリ４２の電池残量を定期的に監視しており、一定時間毎にＡｗａｋｅ状態となり、監視している電池残量情報をマネジメントフレームのベンダー特定情報エレメントに付加してルート局１４に通知する。なお、第２中継局３０は、電池残量情報をルート局１４に通知した後、再びＳｌｅｅｐ状態に移行することで、無駄な電力の消費が抑制される。

図６は、第１中継局２６及び第２中継局３０の稼働状態に応じた消費電力と、バッテリ４０、４２の電池残量との関係を示す。図６において、第１中継局２６又は第２中継局３０が信号の送受信を行うＡｗａｋｅ状態にあるときは、一定の電力が消費されることで、電池残量が徐々に減少する。また、第１中継局２６又は第２中継局３０が信号の送受信を行わないＳｌｅｅｐ状態にあるときは、電池残量通知を行うときにのみ電力が消費され、それ以外のときには、ソーラパネル３６、３８を用いて生成された電力がバッテリ４０、４２に蓄電されるため、電池残量は徐々に増加する。

第１中継局２６及び第２中継局３０から電池残量情報を受信したルート局１４のＣＰＵ６２は、Ｓｌｅｅｐ状態にある第２中継局３０の電池残量がＡｗａｋｅ状態で通信制御を行うのに充分な充電状態である一方、Ａｗａｋｅ状態にある第１中継局２６の電池残量が通信制御の困難な状態に近づいていると判断したとき、第２中継局３０に送信するマネジメントフレームのベンダー特定情報エレメントに「メインモード指示」の情報を書き込む一方、第１中継局２６に送信するマネジメントフレームのベンダー特定情報エレメントに「バックアップモード指示」の情報を書き込み、それぞれのマネジメントフレームの情報を第１中継局２６及び第２中継局３０に送信する。

「バックアップモード指示」の情報が書き込まれたマネジメントフレームの情報を受信した第１中継局２６のＣＰＵ６８は、第１中継局２６を省電力モードであるＳｌｅｅｐ状態に設定し、ソーラパネル３６を用いたバッテリ４０の充電を行う。また、「メインモード指示」の情報が書き込まれたマネジメントフレームの情報を受信した第２中継局３０のＣＰＵ６８は、第２中継局３０をＡｗａｋｅ状態に設定する。そして、第２中継局３０を介して、ルート局１４及びリモート局１８間での無線ＬＡＮによる通信制御を開始する。

以上のように、ルート局１４、リモート局１８間で信号の送受信を行うための中継装置を、中継装置４３と中継装置４５とに分割し、バッテリ４０、４２の充電状態に応じて切り替えて中継を行うことにより、信号の送受信を中断することなく連続的に行うことができる。また、中継装置を分割することで、各バッテリ４０、４２の容量を少なくして、小型化を容易に達成することができる。従って、バッテリ４０、４２の占有面積が小さくなり、設置範囲が制限される場所であっても、各中継装置４３及び４５を容易に設置することが可能となる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。

例えば、ルート局１４及びリモート局１８を中継する中継装置は、中継装置４３、４５の２つに限定されるものではない。中継装置の数を増加させれば、１つの中継装置を駆動するためのバッテリの容量が少なくなるため、その分、一層小型化に貢献することができる。また、ルート局１４が中継装置４３と中継装置４５との切り替えを行うものとして説明したが、リモート局１８がこれらの切り替えを行うようにしてもよい。

１０…無線ＬＡＮシステム
１２…基幹ネットワーク
１４…ルート局
１６…リモートネットワーク
１８…リモート局
２０、２２、２４、２８…サービスエリア
２６…第１中継局
３０…第２中継局
３２、３４…電源装置
３６、３８…ソーラパネル
４０、４２…バッテリ
４３、４５…中継装置

Claims (3)

1. ネットワーク同士を中継装置を介して無線通信により接続する無線ＬＡＮシステムにおいて、
   前記各ネットワークのアクセスポイントと無線通信可能なエリアに設置される複数の前記中継装置を有し、
   前記各中継装置は、前記各ネットワークの前記アクセスポイントとの間で情報の送受信を行う送受信部と、前記各中継装置を駆動する電力を蓄電する蓄電部と、前記各蓄電部に蓄電されている電力の残量情報を検出する残量情報検出部と、前記残量情報を前記送受信部を介して前記アクセスポイントに通知する残量情報通知部とを備え、
   前記アクセスポイントは、前記各中継装置から通知された前記残量情報に従い、前記情報を中継させる当該中継装置と前記情報を中継させない当該中継装置とを切り替える中継装置切替部とを備えることを特徴とする無線ＬＡＮシステム。
2. 請求項１記載の無線ＬＡＮシステムにおいて、
   前記中継装置切替部は、前記情報を中継しない前記中継装置を省電力モードに設定することを特徴とする無線ＬＡＮシステム。
3. 請求項１記載の無線ＬＡＮシステムにおいて、
   前記蓄電部には、発電部によって発電された電力が蓄電されることを特徴とする無線ＬＡＮシステム。