(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有線ネットワークに接続され、無線通信クライアントを当該有線ネットワークに複数同時に接続する無線ＬＡＮ用のアクセスポイント装置であって、
前記通信信号を外部装置と交信するインターフェース部と、
前記インターフェース部と交信した通信信号を無線通信信号として送受信し、凹型に構成された反射器と、電波を輻射する先端部分が前記反射器の内部での位置を変更可能に配置されるように前記反射器の外部裏面側から挿通された給電線を備えるアンテナ部と、
前記反射器の開口部分を被覆するように前記アンテナ部の信号放出部分に設けられ前記無線通信信号の通信可能範囲を小さくするアッテネータと、を有するアクセスポイント装置。
【請求項２】
前記アンテナ部及び前記アッテネータは、前記通信可能範囲の指向角度を略１０〜１５°で、無線通信信号の到達距離を５ｍ以内とするように構成されている、請求項１に記載のアクセスポイント装置。
【請求項３】
前記アンテナ部は、指向性アンテナで構成されている、請求項１に記載のアクセスポイント装置。
【請求項４】
前記アッテネータは、板状体に複数の貫通孔が設けられている多孔体に構成されている、請求項１に記載のアクセスポイント装置。
【請求項５】
前記アッテネータは、複数のシート状の誘電体シートとスペーサが積層されて構成された多層構造を有している、請求項１に記載のアクセスポイント装置。
【請求項６】
前記反射器は、放物曲面に構成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１つに記載のアクセスポイント装置。
【請求項７】
前記アクセスポイント装置は、前記通信可能範囲のメインビームが下側を向くように建物内の天井に取り付けるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のアクセスポイント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮ等の無線通信環境において、ノートパソコン、スマートフォン、タブレット端末などの無線通信クライアントのインフラストラクチャー・モードでのある任意の空間における多数同時接続を可能とするためのアクセスポイント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、スマートフォン(以下、スマホと略記する。)を中心とする「無線ネットワーク（Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等)」の利用環境は爆発的に増加し、従来の機器仕様では満足な接続が出来ない状態となっている。携帯電話会社の無線接続環境も災害等によるピーク時には、「非常につながりにくい」との指摘もあり、ある一定の範囲(狭域)で集中的に接続したい場合に課題がある。【０００３】
スマホ等の通信量が多いのは、画像データ使用だけではなく、一定時間ごとにサーバにアクセスしたり、常時接続して大量のデータを送受する仕組みとなっているインストールされたアプリケーションによるところもある。このため、スマホは、接続可能なＷｉ−Ｆｉが見つかると自動で切り替わる設計になっているものもある。【０００４】
それに加え、会議室やセミナールーム、教育現場（学校教育でのタブレット導入）、講演会場などの狭いエリア内でのスマホによるアンケートや総会などの電子投票など、狭域における多端末「同時接続」のニーズも増加している。また、公共における災害時・緊急時の対策の一つとしても、駅構内や避難(予定)所、学校など、ネットワークへの「同時アクセス」の要望は高まっている。【０００５】
現在、無線接続のための１つのアクセスポイントに対し同時に接続することができるクライアント端末の台数は、一般には１０台以上とされている場合もあるが、ストレスなく円滑に稼働できる台数はそれよりも少なく、実質的には１０台程度となっている。その原因は、電波干渉によるものと、ＣＳＭＡ／ＣＡの通信方式における１アクセスポイント機器(無線ＬＡＮルータ等)に対する通信が順番待ちとなり、アクセスポイント機器とクライアント端末との間でいわゆる通信の遅延が発生するためである。【０００６】
これらの課題に対し、アクセスポイントの設置数を増やして１つのアクセスポイント機器に対するクライアント端末の台数を少なくすることが行われているが、アクセスポイント機器ごとの電波干渉による問題と、１つのアクセスポイント機器(無線ＬＡＮルータ等)の受信速度の限界による問題が残る。【０００７】
従来のアクセスポイント装置をはじめ無線通信機器は、通信可能範囲を大きくすることを目標に設計されており（例えば特許文献１参照）、その通信可能範囲は屋内でも数十メートルから百メートル、屋外では数百メートルに及ぶ場合がある。例えば、屋内の天井に取り付けられるアクセスポイント装置は、一般にダイポールアンテナ又はモノポールアンテナを鉛直方向に取り付け、当該アンテナから水平方向周囲に電波を広げることで通信可能範囲を大きくする工夫がなされている。【０００８】
このように、従来のアクセスポイント装置ではその通信可能範囲を大きくすることに注力して構成されているため、１つの接続クライアントには、多数のアクセスポイントの通信可能範囲が同時に認識されることとなる。このため、接続クライアントの操作者は、これらのアクセスポイントを選択して接続する作業が必要となる。この作業には、それなりの知識と操作が必要となり、クライアントの操作者が満足に操作することは困難である場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−１７６１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この背景には、もともとＷｉ−Ｆｉが一箇所に大人数が集中した使用者密度が高い状態での使用は考慮された設計となっていないところに端を発している。したがって、同時に多数の接続クライアントがネットワーク接続を試みた場合、接続が確立されないという動作不良を起こすことがある。【００１１】
また、この動作不良はアクセスポイント装置以外の他の装置に問題があった場合においても同様の状況となる。よって、当該接続不良の原因が、接続試行台数の問題であるのかシステム自体にあるのかの判断が難しく、システム管理者も復旧させるのに手間を要する原因となっていた。【００１２】
さらに、携帯電話端末などを用いて当該端末をアクセスポイントとして機能させるテザリングが広く普及していることにより、ある任意の空間に存在するＷｉ−Ｆｉアクセスポイントが増加している。この状況ではこれらのアクセスポイントにそれぞれ割り当てられる周波数帯域（現在では２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯）の設定チャンネル数が慢性的に不足することになり、無線クライアントがネットワークに接続しにくい状態となっている。【００１３】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、ある任意の空間全体において無線通信機器の接続台数を増やすことができる無線ＬＡＮ用のアクセスポイント装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記目的を達成するため、以下のように構成している。
本発明の第１態様によれば、有線ネットワークに接続され、無線通信クライアントを当該有線ネットワークに複数同時に接続する無線ＬＡＮ用のアクセスポイント装置であって、
前記通信信号を外部装置と交信するインターフェース部と、
前記インターフェース部と交信した通信信号を無線通信信号として送受信し、凹型に構成された反射器と、電波を輻射する先端部分が前記反射器の内部での位置を変更可能に配置されるように前記反射器の外部裏面側から挿通された給電線を備えるアンテナ部と、
前記反射器の開口部分を被覆するように前記アンテナ部の信号放出部分に設けられ前記無線通信信号の通信可能範囲を小さくするアッテネータと、を有するアクセスポイント装置を提供する。
【００１５】
本発明の第２態様によれば、前記アンテナ部及び前記アッテネータは、前記通信可能範囲の指向角度を略１０〜１５°で、無線通信信号の到達距離を５ｍ以内とするように構成されていることを特徴とする、第１態様のアクセスポイント装置を提供する。【００１６】
本発明の第３態様によれば、前記アンテナ部は、指向性アンテナで構成されていることを特徴とする、第１態様のアクセスポイント装置を提供する。【００１７】
本発明の第４態様によれば、前記アンテナ部は、凹型に構成された反射器を有し、
前記アッテネータは、前記反射器の開口部分を被覆するように設けられることを特徴とする、第１態様のアクセスポイント装置を提供する。【００１８】
本発明の第５態様によれば、前記アッテネータは、板状体に複数の貫通孔が設けられている多孔体に構成されている、第１態様のアクセスポイント装置を提供する。【００１９】
本発明の第６態様によれば、前記アッテネータは、複数のシート上の誘電体シートとスペーサが積層されて構成された多層構造を有している、第１態様のアクセスポイント装置を提供する。【００２０】
本発明の第７態様によれば、前記反射器は、放物曲面に構成されていることを特徴とする、第４から第６態様のいずれか１つのアクセスポイント装置を提供する。【００２１】
本発明の第８態様によれば、前記アクセスポイント装置は、前記通信可能範囲のメインビームが下側を向くように建物内の天井に取り付けるように構成されていることを特徴とする、第１態様のアクセスポイント装置を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、通信範囲を機械的に狭くするためにアッテネータを用いる。アンテナの特性から言えば、給電線の出力を弱めたとしても、電界強度、すなわち携帯通信端末で無線通信できる程度の電圧を確保できる通信可能範囲はさほど変化しない。また、例えば、ダイポールアンテナなどアンテナの向きを調整して電波の放射方向を鉛直方向にし、直接波の水平方向への広がりを小さくしても、電波の到達距離が長いと電波が床などで反射して、当該反射波により通信可能範囲は結果として大きくなる。このため、本発明では、アンテナ部の信号放出部分にアッテネータを設けることで、通信可能範囲を小さくすることとし、さらに電界強度（到達地点の電波の強さ）はあまり変化しない構成としている。【００２３】
したがって、本発明によれば、無線通信信号の通信可能範囲を小さくすることにより、１つのアクセスポイントに着目すれば、当該通信可能範囲に存在する無線通信クライアントの数が少なくなる。このため、１つの無線通信クライアントがある任意の場所において検出するアクセスポイント数も少なくなり、当該アクセスポイントへの接続操作を容易にすることができ、また、無線通信クライアントの密度が高い状況においても無線通信クライアントの通信不良の問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態にかかるアクセスポイント装置を用いた無線通信ネットワークシステムの全体構成図である。
【図２】図１の無線通信ネットワークに用いられるアクセスポイントの空間への配置構成を示す模式図である。
【図３】図２のアクセスポイント配置構成を側方から見た模式図である。
【図４】従来の通信可能範囲が大きいアクセスポイントを複数配置した状態を示す模式図である。
【図５】本実施形態にかかるアクセスポイント装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図６】図５のアンテナに用いられる減衰板の構成例を示す図である。
【図７】図５の減衰板を通過する電波の放出方向について説明する模式図である。
【図８】減衰板の他の構成例を示す模式図である。
【図９】図８のIX-IX線における断面図である。
【図１０】減衰板のさらなる他の構成例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。以下、図面を参照して本発明における第１実施形態を詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係るアクセスポイント装置を用いた無線通信ネットワークシステムの全体構成図である。本実施形態にかかる無線通信ネットワークシステム１は、例えば、建物１００の屋内において多数の会議などの参加者がそれぞれ各自の無線通信端末４を用いてインターネットなどのネットワークＮＴに接続するという使用形態において好適に使用できる。
【００２７】
本システム１は、ネットワークＮＴに有線で接続するベース装置２と、ベース装置２と無線で接続する中継機としてのアクセスポイント装置３と、屋内に存在する各参加者がそれぞれ各自で操作する無線通信端末４とで構成されている。ベース装置２とアクセスポイント装置３、及びアクセスポイント装置３と無線通信端末４とはそれぞれＷｉ−Ｆｉ接続のシステムアーキテクチャを有しており、本実施形態では、ベース装置２とアクセスポイント装置３間の通信は５ＧＨｚ帯の電波を、アクセスポイント装置３と無線通信端末４の間の通信は２．４ＧＨｚ帯の電波を使用する。
【００２８】
ネットワークＮＴは、例えば、インターネット、イントラネット、エクストラネット、ＬＡＮ、ＭＡＮ、ＷＡＮ、あるいはこれらの組合せ等、様々な形態のものが含まれ、有線であるか無線であるか、さらには有線および無線の混在型であるかは問わず、複数地点（距離の長短は問わない。）間で、ある程度の速度をもって情報を伝送することができるものであればよい。
【００２９】
ベース装置２は、ネットワークに有線で接続されネットワークＮＴとの通信信号を無線信号として発信し、当該送受信される信号を処理するための回路を有している。また、無線通信端末４は、携帯電話やタブレット端末などの携帯端末、ＰＤＡ及びＰＣ用の無線ネットワークデバイス又はデータカードなどの携帯用通信製品があげられる。ベース装置２及び無線通信端末４は、広く普及しているものをそのまま使用することができる。すなわち、移動無線通信装置用の標準プロトコル（例えば、無線ＬＡＮ用の８０２．１１ｎ等）などのシステムを有しており、アクセスポイント装置３に対して無線又は有線で通信信号を送受信することができるものであればよい。
【００３０】
アクセスポイント装置３は、ベース装置２からの通信信号を複数の無線通信端末４に経路選択を行い無線中継するルーター機能を有する。図２及び図３は、アクセスポイント装置の空間への配置構成を示す模式図である。図２及び図３において、本実施形態にかかるアクセスポイント装置３は、建物１００の屋内の天井１０１に複数設けられており、それぞれ独立した通信チャネルを有する。それぞれのアクセスポイント装置３のチャネルが空間内をカバーする範囲、すなわち通信可能範囲５は、図２及び図３に示すように、鉛直方向に長く水平方向には狭い指向性を有するように構成されている。
【００３１】
通信可能範囲５は、本実施形態においては、水平方向に数メートルの範囲となるように指向角が１０〜１５°程度に構成されており、その到達距離は１０ｍ以内、好ましくは５ｍ以内となるように構成されている。したがって、直接波及び反射波による電波の到達距離は、後述するようにアッテネータをアンテナに取り付けることで短くすることができ、これにより、アクセスポイント装置３の通信可能範囲を小さくする。
【００３２】
また、図３に示すように、通信可能範囲５のメインビームは鉛直方向に指向性を有している。これは、一定の使用者密度である場合において、通信可能範囲５内に存在する無線通信端末４の数を少なくして、それぞれの無線通信端末４とアクセスポイント装置３との間の通信を確保するためのものである。一般に通信可能範囲が水平方向に広くなるように構成されている従来のアクセスポイント装置と異なる特徴である。
【００３３】
このように通信可能範囲５が小さいアクセスポイント装置３を複数設けることで、ある空間に多重のアクセスポイントが存在することになるが、互いの通信可能範囲５がオーバーラップする領域が小さくなるので、複数使用時の干渉特性に与える影響を小さくすることができる。
【００３４】
具体的に図２及び図４を比較して説明する。図４は、通信可能範囲が大きいアクセスポイントを複数配置した状態を示している。図２に示すように、通信可能範囲５が小さいアクセスポイントを複数設けることにより、ある任意の空間内におけるアクセスポイント数が増え、その数に応じた無線通信端末４を動作不良なく接続することができる。この点については、通信可能範囲５５が大きいアクセスポイント装置５１においても配置数に応じた無線通信端末４をネットワークＮに接続することができる点では共通する。
【００３５】
しかし、通信可能範囲５５が大きいアクセスポイント数を増やすことで、任意の１つの無線通信クライアントに着目すると、同時に受信するチャネルが増えることになり、これらの干渉やチャネル選択の手間などが増える。図２に示すように、１つのアクセスポイントの通信可能範囲が小さい場合は、ある任意の点Ｐ１及びＰ２に存在する無線通信端末４が検出する各チャネル数は少なくなり、チャネル間の干渉の問題を軽減することができる。
【００３６】
すなわち、図４に示すように、従来用いられている通信可能範囲が大きいアクセスポイントを用いた場合は、ある任意の点Ｐ３に存在する無線通信端末４が検出する各チャネル数は大きくなる。このため、各チャネル間の干渉の問題が生じやすく、また、当該無線通信端末４がアクセスポイント装置を選択する手間が煩雑になる。
【００３７】
図５は、実施形態にかかるアクセスポイント装置の構成を模式的に示すブロック図である。図５に示すように、本実施形態にかかるアクセスポイント装置３に用いられるアンテナ６は、放物曲面を有し凹型に構成された反射器７を有するパラボラアンテナとして構成されている。なお、反射器７を長くする必要がある場合は、パラボラ部分と当該パラボラ部分の開口部分に筒状の部材が取りつけられた反射器７を用いてもよい。
【００３８】
また、アンテナ６には、通信制御部１２及びＩ／Ｆ部１３が設けられており、ベース装置２から受信した交信信号を変換してアンテナ６から外部に放出する。
【００３９】
アンテナ６の反射器７の内部には、焦点の近傍に給電線８の先端８ａが位置するように構成されており、給電線８から輻射された電波が反射して良好な指向特性を示すことができる。反射器７の開口部分９には、アッテネータの一例としての減衰板１０が反射器７に脱着自在に設けられている。
【００４０】
反射器７は、開口９の径が概ね１０ｃｍ以下、好ましくは５〜１０ｃｍとなるように構成されており、反射器７内で放出された電波を開口方向に指向性持たせて放出させる。なお、反射器７の大きさは、通信に用いる電波の周波数などの諸条件によって調整することが好ましい。
【００４１】
減衰板１０は、輻射された電波の出力を減衰させるために設けられるものであり、導電性、誘電性材料などで構成された電波の吸収材等を用いて構成された板状の部材である。減衰板１０の厚みや形状は、使用する反射器７の口径や設定したい通信可能範囲の大きさなどに応じて適宜調整すればよい。この構成の反射器７は、一般に口径が大きくなるほどアンテナ６の通信可能範囲が大きくなる。
【００４２】
また、アンテナ６は、減衰板１０を取り付ける反射器７内における深さ位置及び給電線８の端部８ａの位置を矢印９１，９２に示すように調整することにより、通信可能範囲５の指向角度及び電波の到達距離を調整することができる。
【００４３】
減衰板１０は、例えば図６に示すように、減衰板本体１０ａに貫通孔１１を設けて、当該減衰板本体１０ａで遮蔽される面積を調整することができる。一例として、減衰板本体１０ａの板厚は１〜５ｍｍ程度、貫通孔１１の口径としては５〜１５ｍｍ、縦方向のピッチＰｙ及び横方向のピッチＰｘは、３〜７ｍｍ程度とすることができる。
【００４４】
貫通孔１１を有する減衰板１０を用いることで、図７に示すように、反射器７内壁で乱反射して指向角度に対して大きい角度で放射される電波５１を反射器外に放出しないようにすることで、反射器７の開口から放出される電波５２の指向角度を小さくすることができる。
【００４５】
また、減衰板１０は、図８、図９に示すように、リング状の本体部分１０ｂの内部に格子部１１ａにより間仕切りを設けた構成としてもよい。本体部分１０ｂの厚さ寸法Ｄは、１〜２ｃｍとすることができ、格子部１１ａの厚み寸法ｄは、本体部分１０ｂの厚み寸法Ｄよりも薄く構成されていてもよく、例えば、５ｍｍ以上とすることができる。
【００４６】
さらに、変形例にかかる減衰板１４として、図１０に示すように、誘電体シート１５を積層することにより構成することもできる。誘電体シート１５としては、薄いシート状のアルミニウムや鉄などを用いることができ、これらの誘電体シート１５の間に非誘電体で構成されたシート状のスペーサ１６を介して複数枚を積層する。スペーサ１６としては、プラスチックフィルムや紙などを用いることができる。
【００４７】
本実施形態にかかるアクセスポイント装置３は、図３に示すように建物１００の屋内の天井１０１に反射器７の開口部分が下向きとなるように設けられる。このように取り付けることにより、アンテナ６から放射される電波のメインビームが下向きの指向性を与えることができ、水平方向の通信可能範囲の広がりを少なくする。また、アンテナから放出される電波のメインビームは、図３に示すようにアクセスポイント装置３の下方の領域５ａの電波が密であり、周囲５ｂの電波密度が疎になるようになる。
【００４８】
本実施形態にかかるアクセスポイント装置３は、図１に示すように、ベース装置２との５ＧＨｚ帯の周波数を用いて交信し、さらに、２．４ＧＨｚ帯の電波を送受信することで複数の無線通信端末４を同時にネットワークＮＴに接続する。この動作を行うために、図５に示すように、通信制御部１２には、ベース装置２及び無線通信端末４に搭載されている標準プロトコルを用い周波数変調の機能を有する通信回路１２ａ及び経路選択のためのルーター回路１２ｂが設けられている。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態にかかるアクセスポイント装置によれば、無線通信信号の通信可能範囲を小さくすることにより、１つのアクセスポイントに着目すれば、当該通信可能範囲に存在する無線通信クライアントの数が少なくなる。このため、１つの無線通信クライアントがある任意の場所において検出するアクセスポイント数も少なくなり、当該アクセスポイントへの接続操作を容易にすることができ、また、無線通信クライアントの通信不良の問題を解消することができる。
【００５０】
本実施形態にかかるアクセスポイント装置は、例えば、会議室やセミナールーム等において、多人数が同時に携帯端末を用いてネットワークＮＴに接続することが求められるような場合に、当該会議室の天井にアクセスポイント装置３の通信可能範囲５の水平方向の広がりを考慮して所定の間隔を置いて設ける。このようにアクセスポイント装置３を配置することにより、１つのアクセスポイントがカバーする通信可能範囲内に存在する無線通信端末４の数は少なくなり、多人数が同時にネットワークＮＴにアクセスすることができる。なおこの場合において、当該会議室をアクセスポイント装置３の通信可能範囲５に基づいて細かな領域に区分し、当該領域内に存在する会議などの参加者にどのアクセスポイントに接続すればよいかを通知しておくことが好ましい。通知の手法としては、会議室内に配置されているテーブルにアクセスポイント装置３の番号を表記するなどが好ましい。また、会議室の机や床面などには、電波吸収材料を配置しておくことにより、電波の乱反射を防止し、アクセスポイント装置３が担当する当該領域内をより明確に区画することができ、無線干渉などの発生を抑制することができる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。例えば、アンテナの構成は、図５に示すパラボラアンテナに限定されるものではなく、本発明の趣旨に応じた通信可能範囲を実現することができるものであれば特にその構成は問わない。
【００５２】
また、アクセスポイント装置３は、ベース装置と有線で接続されていてもよく、この場合は、Ｉ／Ｆ部は有線接続を実現するために適当な構成を有する。
【００５３】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【符号の説明】
【００５４】
１  無線通信ネットワークシステム
２  ベース装置
３  アクセスポイント装置
４  無線通信端末
５  通信可能範囲
６  アンテナ
７  反射器
８  給電線
９  開口部分
１０，１４  減衰板
１１  貫通孔
１２  通信制御部
１３  Ｉ／Ｆ部
１５  誘電体シート
１６  スペーサ
【図１】
0005851073.tif 000002
【図２】
0005851073.tif 000003
【図３】
0005851073.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005851073.tif 000008
【図８】
0005851073.tif 000009
【図９】
0005851073.tif 000010
【図１０】
0005851073.tif 000011