(57)【要約】本発明のハイブリッド無線リンク１００は、バックボーンファイバーネットワークのような２つの配線式データシステムの間にゲートウェーを提供し、レーザー部１０４、ＲＦ部１０６およびコントローラ１０８を含む。レーザー部１０４およびＲＦ部１０６は隣接するポイントツーポイント自由空間光無線リンクおよびＲＦ無線リンクを提供する。コントローラ１０８は天候テーブルやレーザー部１０４およびＲＦ部１０６の送受信パワー等の環境情報に基づき、大気状態に対応するよう構成できる。その際には、バイナリスイッチあるいは増加スイッチを使用した複数のラッチレベルによってレーザー部１０４およびＲＦ部１０６の間で信号が切り換えられる。ハイブリッド無線リンク１００は複数のチャンネルを使用することもでき、マルチチャンネルリングトポロジーを含む様々なネットワークに対応するように構成することができる。
2005506718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッドＲＦ・光無線通信を組み込んだノードであって、
ａ．少なくとも一つのデータ送信用レーザー部と、
ｂ．少なくとも一つのデータ送信用ＲＦ部と、
ｃ．データソースからのデータを受信する受信部と、
ｄ．データソースからのデータを受信するように構成され、前記レーザー部および前記ＲＦ部と接続して前記レーザー部および前記ＲＦ部で送信されるデータ部分を割り振るコントローラと、
を含むことを特徴とするノード。
【請求項２】
コントローラはデータがレーザー部あるいはＲＦ部のどちらか一方のみで送信されるようにバイナリスイッチとして構成されることを特徴とする請求項１記載のノード。
【請求項３】
コントローラは環境情報を受信するように構成され、レーザー部およびＲＦ部で送信されるデータ部分は前記環境情報に基づいて前記コントローラによって調節されることを特徴とする請求項２記載のノード。
【請求項４】
コントローラは環境情報を受信するように構成され、レーザー部およびＲＦ部で送信されるデータ部分は前記環境情報に基づいて前記コントローラによって調節されることを特徴とする請求項１記載のノード。
【請求項５】
レーザー部は送受信するように構成され、ＲＦ部は送受信するように構成されることを特徴とする請求項１記載のノード。
【請求項６】
レーザー部およびＲＦ部は複数チャンネルで送信するように構成されることを特徴とする請求項５記載のノード。
【請求項７】
コントローラは環境情報を受信するように構成され、レーザー部およびＲＦ部で送信されるデータ部分は前記環境情報に基づいて前記コントローラによって調節されることを特徴とする請求項６記載のノード。
【請求項８】
コントローラはデータがレーザー部あるいはＲＦ部のどちらか一方のみで送信されるようにバイナリスイッチとして構成されることを特徴とする請求項５記載のノード。
【請求項９】
コントローラは環境情報を受信するように構成され、レーザー部およびＲＦ部で送信されるデータ部分は前記環境情報に基づいて前記コントローラによって調節されることを特徴とする請求項５記載のノード。
【請求項１０】
レーザー部およびＲＦ部は送受信強度を有し、コントローラは前記送受信強度を監視するように構成され、前記レーザー部および前記ＲＦ部で送信されるデータ部分は前記送受信強度に基づいて前記コントローラによって調節されることを特徴とする請求項５記載のノード。
【請求項１１】
コントローラは複数のラッチおよび１論理素子を有し、該複数のラッチおよび１論理素子はレーザー部およびＲＦ部で送信されるデータ部分に調整レベルを提供するように機能することを特徴とする請求項５記載のノード。
【請求項１２】
レーザー部およびＲＦ部は送受信集約強度を有しており、コントローラは前記送受信集約強度を監視するように構成され、前記レーザー部および前記ＲＦ部で送信されるデータ部分はそれらの前記送受信強度に基づいて前記コントローラによって調節されることを特徴とする請求項１１記載のノード。
【請求項１３】
レーザー部およびＲＦ部は複数のチャンネルで送信するように構成されることを特徴とする請求項１１記載のノード。
【請求項１４】
それぞれのチャンネルは送受信強度を有しており、コントローラは前記それぞれのチャンネルの前記送受信強度を監視するように構成され、レーザー部およびＲＦ部で送信されるデータのチャンネルは前記送受信強度に基づいて前記コントローラによって決定されることを特徴とする請求項１３記載のノード。
【請求項１５】
少なくとも一つのレーザー部および少なくとも一つのＲＦ部が並行して送受信するように構成されることにより調整済みのＲＦあるいは光ネットワーク接続を可能にするためにハイブリッドシリアルリンクを提供するように構成できることを特徴とする請求項５記載のノード。
【請求項１６】
レーザー部およびＲＦ部は複数のチャンネルで送受信するように構成されることを特徴とする請求項１５記載のノード。
【請求項１７】
環境内で固定対象物に対処するために光反射機を使用してレーザー部経由の送信を屈折させることにより、本ノードはネットワークを拡大するのに使用でき、前記レーザー部は厳格なサイト区分接続の必要なく通信を維持できることを特徴とする請求項１５記載のノード。
【請求項１８】
ハイブリッドＲＦ・光無線通信リンクを組み込んだネットワークであって、該ネットワークは複数のノードを含んでおり、該複数のノードは、
ａ．少なくとも一つのデータ送信用レーザー部と、
ｂ．少なくとも一つのデータ送信用ＲＦ部と、
ｃ．データソースからデータを受信する受信部と、
ｄ．データソースからデータを受信するように構成され、前記レーザー部および前記ＲＦ部と接続されて前記レーザー部および前記ＲＦ部で送信されるデータ部分を割り振るコントローラと、
を含むことを特徴とするネットワーク。
【請求項１９】
それぞれのノードのコントローラはデータがレーザー部あるいはＲＦ部のどちらか一方のみで送信されるようバイナリスイッチとして構成されることを特徴とする請求項１８記載のネットワーク。
【請求項２０】
それぞれのノードのコントローラは環境情報を受信し、レーザー部およびＲＦ部で送信されるデータ部分は前記環境情報に基づいて前記コントローラによって調節されることを特徴とする請求項１９記載のネットワーク。
【請求項２１】
コントローラは環境情報を受信し、レーザー部およびＲＦ部で送信されるデータ部分は前記環境情報に基づいて前記コントローラによって調節されることを特徴とする請求項１８記載のネットワーク。
【請求項２２】
それぞれのノードのレーザー部およびＲＦ部は送受信強度を有し、コントローラは前記送受信強度を監視するように構成され、前記レーザー部および前記ＲＦ部で送信されるデータ部分は前記送受信強度に基づいて前記コントローラによって調節されることを特徴とする請求項１８記載のネットワーク。
【請求項２３】
それぞれのノードのレーザー部およびＲＦ部は複数のチャンネルで送信するように構成されることを特徴とする請求項１８記載のネットワーク。
【請求項２４】
少なくとも一つのレーザー部および少なくとも一つのＲＦ部は並行して送信するように構成され、それによってノードは調整済みのＲＦあるいは光ネットワーク接続を可能にするハイブリッドシリアルリンクを提供するように構成できることを特徴とする請求項１８記載のネットワーク。
【請求項２５】
少なくとも一部はリングトポロジーで構成されることを特徴とする請求項１８記載のネットワーク。
【請求項２６】
少なくとも一部はＳＯＮＥＴリングとして構成されることを特徴とする請求項２５記載のネットワーク。
【請求項２７】
少なくとも一部はリングトポロジーで構成されることを特徴とする請求項２３記載のネットワーク。
【請求項２８】
少なくとも一部はＳＯＮＥＴリングとして構成されることを特徴とする請求項２７記載のネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブロードバンド通信システムに関し、特にブロードバンドネットワーク内の無線通信リンクに関する。
【技術背景】
【０００２】
今日および未来の情報伝達および高速インターネットアプリケーションのニーズに応えるために、ギガビットデータ伝送および処理技術が必要とされている。
【０００３】
光ファイバー技術は、テラビット以上のレベルでの情報交換速度を提供するデータ伝送手段として発達してきた。しかしながら、ファイバーインフラの整備されていない地域では、ＲＦおよび自由空間レーザーリンクを利用した無線技術がブロードバンド無線ネットワークの最も優れた媒体である。無線領域、特にＲＦでは、波及効果、大気劣化、および環境要因が最大通信チャンネル速度／データ転送速度、リンク動作および有用性を制限する。
【０００４】
ＲＦシステムへの典型的なビットレートは、モバイルアプリケーションでは毎秒数メガビット規模であり、固定無線リンクでは毎秒数百メガビット規模である。このような比較的低いデータ転送速度においてでさえリンクは典型的に高エラー率および低品質のサービス動作を被り、両者は光ファイバーの場合に比べると典型的に数桁劣る。
【０００５】
特に無線光リンクは無線信号を大幅に弱め、リンク間の光送信を遮断する霧やその他の大気状態による悪影響を受ける。他方で、ＲＦリンクは信号反射による多経路効果およびリンク間に存在する雨やその他の粒子状物質による悪影響を受ける。
【０００６】
ゆえに、信号劣化に対処し、それぞれの特定の大気制限を和らげる通信リンク冗長を提供するために、光リンク・ＲＦリンクのハイブリッド混合体を組み込んだ通信リンクシステムを提供することは望ましいだろう。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、１実施例中でハイブリッドＲＦ・光無線通信リンクを組み込んだノードを提供する。ノードはデータ送信用レーザー部と、データ送信用ＲＦ部と、データソースからのデータ受信用データ受信部と、データソースからデータを受信するように構成され、レーザー部およびＲＦ部と接続されてレーザー部およびＲＦ部で送信されるデータの部分を割り振るコントローラとを含む。
【０００８】
本発明の別実施例では、ノードはデータがレーザー部あるいはＲＦ部のどちらか一方のみで送信されるようにバイナリスイッチとして構成されたコントローラをさらに組み込む。
【０００９】
本発明の別実施例では、ノードは環境情報を受信するように構成されたコントローラを含む。コントローラは、レーザー部およびＲＦ部で発信されるデータ部分を環境情報に基づいて調節する。
【００１０】
本発明の別実施例では、レーザー部およびＲＦ部は送受信両方を実行するように構成される。
【００１１】
本発明の別実施例では、レーザー部およびＲＦ部はマルチチャンネルで送信するように構成される。
【００１２】
本発明の別実施例では、コントローラは送受信強度を監視するように構成される。コントローラはレーザー部およびＲＦ部で送信されるデータ部分をそれらの送受信強度に基づいて調節する。
【００１３】
本発明の別実施例では、コントローラは複数のラッチおよび１論理素子を含む。複数のラッチおよび１論理素子は、レーザー部およびＲＦ部で送信されるデータ部分に調整レベルを提供する。ゆえに、ハイブリッドＲＦ・光無線通信リンクの全バンド幅は一連の特定天候に最適化できる。
【００１４】
本発明の別実施例では、レーザー部およびＲＦ部は送受信集約強度を有し、コントローラは送受信集約強度を監視するように構成される。コントローラはレーザー部およびＲＦ部で送信されるデータ部分をそれらの送受信強度に基づいて調節する。
【００１５】
本発明の別実施例では、それぞれの送信チャンネルは送受信強度を有し、コントローラはそれぞれの送信チャンネルの送受信強度を監視するように構成される。コントローラはレーザー部およびＲＦ部で送信されるデータ部分のチャンネルをそれらの送受信強度に基づいて決定する。
【００１６】
本発明の別実施例では、レーザー部およびＲＦ部は並行して送受信するように構成される。それによって、ノードは調整済みの無線または光ネットワーク接続を可能にするハイブリッドシリアルリンクを提供するように構成される。
【００１７】
本発明の別実施例では、環境内で固定対象物に対処するためにレーザー部からの送信を屈折させる光反射機を利用している。ゆえにノードはネットワークを拡大するために使用でき、レーザー部は厳格なサイト区分接続の必要なしに通信を維持できる。
【００１８】
本発明の別実施例では、ネットワークはハイブリッドＲＦ・光無線通信リンクを組み込み、複数のノードを含む。それぞれのノードはデータ送信用レーザー部、データ送信用ＲＦ部、データソースからのデータ受信用データ受信部、およびデータソースからデータを受信するように構成され、レーザー部およびＲＦ部に接続されてレーザー部およびＲＦ部で送信されるデータの部分を割り振るコントローラを含む。ネットワーク中の各ノードは、前述の実施例の何れかに従って構成される。
【００１９】
ネットワークの別実施例では、ネットワークの少なくとも一部はリングトポロジーで提供され、より具体的にはＳＯＮＥＴ（同期光ネットワーク）リングで提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
図１（ａ）はレーザー部、ＲＦ部およびコントローラを有する本発明のハイブリッド無線リンクの１実施例を示すブロック図である。
【００２１】
図１（ｂ）は、コントローラ内にバイナリスイッチを含む本発明のハイブリッド無線リンクの１実施例によるレーザー部およびＲＦ部の複数の操作モードを示すブロック図である。
【００２２】
図２は本発明のハイブリッド無線リンクのマルチチャンネル実施例を示すブロック図である。
【００２３】
図３（ａ）は本発明によるハイブリッド無線リンクのコントローラの一般形態を示すブロック図である。
【００２４】
図３（ｂ）はバイナリスイッチとして提供される本発明によるハイブリッド無線リンクのコントローラの１例を示すブロック図である。
【００２５】
図３（ｃ）は副搬送波変調あるいは波長分割変調を用いたマルチチャンネル使用を提供する本発明によるハイブリッド無線リンクのコントローラの１例を示すブロック図である。
【００２６】
図３（ｄ）はレーザー部およびＲＦ部に信号送信能力を様々な組み合わせで割り振るために複数のラッチおよび論理素子を内蔵して提供される本発明によるハイブリッド無線リンクのコントローラの１例を示すブロック図である。
【００２７】
図４はネットワーク範囲を拡大するタンデムリンクとして使用され、反射機（鏡）と連携してビルを照射する本発明の１実施例を示す。
【００２８】
図５（ａ）はリング状ネットワーク内のリンクを結ぶ無線相互接続を使用した閉環内のリンク断線への典型的ソリューションを示す。
【００２９】
図５（ｂ）はリング状ネットワーク内でのリンク断線への改良型ソリューションである本発明のハイブリッド無線リンクの使用を示す。
【００３０】
本発明は、通信システムに冗長およびバックアップサポートを提供するために無線光リンクおよびＲＦリンクを組み込んだ方法および装置を提供する。本発明はハイブリッドリンクを提供して通信接続および信頼性を増加させることによって、個別的な無線光リンクおよびＲＦリンクの特定限度を克服する。以下では図面を用いて詳しい説明を提供し、通常技術者が本発明を特定利用法に絡んで組み込むために製造および使用すること可能にする。当業者にとって明白なように、様々な改良、別実施例中での様々な使用法、および本明細書が提供する本質は、広範囲の実施例に適用されるであろう。ゆえに、本発明は例示の実施例によって制限されることはなく、本質と矛盾しない最大範囲および本明細書で開示される新規な特徴によって制限される。さらに、明記されない限りは本明細書の図面は寸法を特定せずに図示されており、本発明の概念の性質を表している。
【００３１】
以下の用語は、本書中で本発明の記述や請求項に使用されている。以下の用語解説は、本発明の本質を効果的に開示するための補助として提供されている。
【用語解説】
【００３２】
ノード：ノードは、本発明との関連においてネットワークの構成要素を表す。たとえば、ハイブリッド無線リンクを組み込んでデータ通信に使用される汎用コンピューター、端末機、ルータ等である。
【００３３】
データシステム：本発明との関連において、データシステムはハイブリッド無線リンク経由で送信されるデータを提供するコンピューティングシステム、ストレージシステム、ネットワーク、ネットワークコンピューター等である。
【００３４】
ＲＦ：本発明との関連において、ＲＦはミリメーター波、マイクロ波およびその他の周波数を含むＲＦ放射線の全周波数帯を含む。
【００３５】
光：本発明との関連において、光はデータ送信に使用できる様々な波長の可視光、不可視光の両方を含む。特に、本発明はデータ通信を提供するためにレーザーリンクを使用する。
【００３６】
環境情報：本発明との関連において、環境情報はハイブリッド無線リンクのコントローラが送信をＲＦ部あるいはレーザー部のどちらで送るか決定するために使用される情報のことを指す。ゆえに、環境情報は広い意味で、ルックアップテーブルからの方法、天気予報、コントローラに接続された天気装置からの方法、あるいはハイブリッド無線リンクのＲＦ部あるいはレーザー部のリアルタイム送受信パワーを監視することによる方法等で決定できる。
【はじめに】
【００３７】
本発明は、無線アクセス、伝達およびバックボーンネットワーク相互接続に適したハイブリッドＲＦ・光無線通信を提供する。ハイブリッドソリューションにより、如何なる天候や大気状態においても無線ネットワークの信頼性およびネットワーク総合能力は向上する。ハイブリッド無線リンクのその他の利点および能力は、単独ＲＦリンクより速いチャンネル速度、向上した無線ネットワーク信頼性、リンク故障許容度、選択的輸送経路指定、および比較的高いセキュリティーリンクである。本発明を使用する特定利用法への理解を深めるために、本発明のいくつかの特定実施例を提供する。第一例では、基本ハイブリッドリンクはトラヒック負荷を全ＲＦから全光あるいは全光から全ＲＦに切り換えるバイナリスイッチを含んで記述される。第二例では、全ＲＦと全光との間あるいは全光と全ＲＦとの間で徐々に切り換える段階的ステッピング機構を含んで記述される。次に、マルチチャンネル（マルチユーザー）操作のために調整されたハイブリッドリンクの１実施例が提供される。次に、光部とＲＦ部との間で切換えおよびステッピングを提供する機構について記述する。最後に、本発明はリングネットワークトポロジーを無線式に閉鎖する上記の保護方法の使用を含み、典型的ＲＦカバレージリンク範囲を拡大する１手段として、様々なネットワーク構造に絡んで説明される。
【００３８】
基本ハイブリッドリンク
図１（ａ）は、本発明のハイブリッドＲＦ・光無線通信リンクの１実施例を示している。この図では、２つのハイブリッド無線リンク１００は通信状態であり、２つの配線式データシステム１０２間のゲートウェーを提供している。前述のように、データシステム１０２はやりとりしている無線通信が適切なシステムあるいはノードの形態で良いが、具体的に言うと、図１（ａ）のデータシステム１０２はバックボーンファイバーネットワークである。本発明のハイブリッド無線リンク１００は、レーザー部１０４、ＲＦ部１０６、およびコントローラ１０８を含む。レーザー部１０４およびＲＦ部１０６は、それぞれ隣接するポイントツーポイント自由空間光無線リンクおよびＲＦ無線リンクを提供する。
【００３９】
ハイブリッド無線リンク１００のレーザー部１０４は、比較的安全で高バンド幅の接続を提供するが、ＲＦ部１０６は比較的遅く、干渉、多経路問題および妨害の影響を受けやすい。しかしながら、明らかな利点にも関わらず、レーザー部１０４は大気が霧の場合における水蒸気のごとき比較的小さな干渉粒子に満たされている場合には動作不良となる。他方で、レーザー部１０４は雨や雪のごときやや大きな粒子の存在には影響されにくい（影響は粒子サイズによる）。逆に、ＲＦ部１０６は通常は比較的低動作であるが、比較的小さい干渉粒子が存在する時には機能は良く、比較的大きい粒子が存在する時には機能は悪い。これらの特徴によりレーザー部１０４とＲＦ部１０６は互いに補完しあい、広範囲の大気状態で機能する代理機能システムおよび天候保護システムを提供する。
【００４０】
大気状態の変化に対応するのに加え、本発明のハイブリッド無線リンク１００はまた、レーザー部１０４あるいはＲＦ部１０６のどちらか一方が不機能時でも有効性を保つフェイルセーフシステムを提供する。この冗長性は、ネットワーク内の重要なリンクの作動を確実に保つために特に有用である。
【００４１】
特定構造に従って、個別のハイブリッド無線リンク１００は別のハイブリッド無線リンク１００へ送信のみ、そこから受信のみ、あるいは送受信するように構成できる。
【００４２】
ハイブリッド無線リンク１００のコントローラ１０８は、レーザー部１０４あるいはＲＦ部１０６の一方を（両方ではない）一時に起動させるバイナリスイッチとして構成できる。たとえば、レーザー部１０４が情報を送信しており、一方で故障等の特定イベントあるいは特定の大気状態が発生した場合に、コントローラ１０８は通信をＲＦ部１０６経由で再送して完全不機能の可能性を最小化する。一方で、コントローラ１０８はハイブリッド無線リンク１００の動作バンド幅を最大化させるために２部間で段階的ステッピングを提供するように構成できる。レーザー部１０４はＲＦ部１０６よりもずっと高い通信速度を提供するため、バンド幅における急落を受けてレーザー部１０４からＲＦ部１０６へ全面的に切り換えることは望ましくない。通常はレーザー部１０４のリンク動作は天候の影響で徐々に悪化するため、トラヒック負荷と動作速度は減少するがリンクはまだ使用できる。
【００４３】
ゆえに、特定環境状態に可能な最大バンド幅を提供するために、レーザー部１０４からＲＦ部１０６に、あるいはＲＦ部１０６からレーザー部１０４に徐々に切り換えることが望ましい。たとえば、霧の場合にレーザー部１０４はその効果を失う。しかしながら、その効果レベルは霧の濃度による。濃度レベルが低い場合、レーザー部１０４はまだＲＦ部１０６よりもずっと速くデータを送信できる。ゆえに、ＲＦ部１０６はレーザー部１０４がサービスレベルの望ましい質を満たせなくなるまでレーザー部１０４の補完物として使用できる。このように、本発明のハイブリッド無線リンク１００は典型的な単独無線リンクと比べると、その冗長性によって悪条件下でさらに広いバンド幅を維持することができる。
【００４４】
コントローラ１０８は、レーザー部１０４、ＲＦ部１０６、あるいは両者の組み合わせの何れを使用するか決定するために環境情報を組み込む。環境情報は外部天気予報の受信および別ハイブリッド無線リンク１００からのフィードバックに基づくパワー減少の監視を含むいくつかの方法で得ることができる。外部環境情報予報は、予め測定され、季節毎に平均化され、キャリブレーションされたルックアップテーブルから得ることができ、それらは毎日の天候情報を組み込むことができるか、ハイブリッド無線リンク１００に取り付けられた天気測定装置の使用を通して専用に開発することができる。一方で、２つの通信中のハイブリッド無線リンク１００は、レーザー部１０４およびＲＦ部１０６のそれぞれの送信速度、エラー、およびそれらが受信する送信パワーを連続的監視することによって天気に関する推定ができる。特定部分の通信特徴に基づいて環境に関する測定を行う。
【００４５】
たとえば、ＲＦ部１０６が雨の影響を受けやすい一方で、レーザー部１０４は霧の影響を非常に受けやすいため、ＲＦ部１０６の通信能力がわずかに落下してレーザー部１０４の通信能力が急落した場合は霧が大気中に存在していると推測され、通信はＲＦ部１０６経由で再送される。霧が晴れ始め、レーザー部１０４からより高いパワーレベルが検出されると、コントローラ１０８は通信をレーザー部１０４により多く割り当て始める。この例でコントローラ１０８がバイナリスイッチとして構成される場合、その起動は特定の環境閾値によって条件付けられる。
【００４６】
必ずしも双方がデータ送信していない場合でも、両部分は常にアクティブである。両部分をアクティブに保つことが望ましく、そのためそれぞれが受信するパワーはそれらを通信に使用し始める時を決定するために監視される。
【００４７】
通常の送信あるいは安全でない送信および安全な送信の組み合わせが実行されている状況では、レーザー部１０４の送信はＲＦ部１０６に比べて妨害の影響を非常に受けにくいので、レーザー部１０４のみで送信される保護された送信キーを有することが望ましい。ゆえに、レーザー部１０４がアクティブでない間、通常タイプまたは安全でないタイプの送信のみが許可され、安全な送信は延期されるか、別の安全な方法で送信される。
【００４８】
図１（ｂ）は、レーザー通信リンク１１０およびＲＦ通信リンク１１２を含む本発明のハイブリッド無線リンク１００が提供する通信リンクの異なる状態を示している。破線は不機能リンクを表し、実線はアクティブリンクあるいはスタンバイリンクを表している。バイナリコントローラ１０８の場合、可能なシナリオは３つある。（ｉ）の第一シナリオでは、レーザー部１０４およびＲＦ部１０６は共にアクティブである。この場合には、レーザー通信リンク１１０およびＲＦ通信リンク１１２は共に機能しているが、ＲＦ部１０６はその送信速度がレーザー部１０４と比較して非常に低いため、スタンバイ状態にある可能性が高い。（ｉｉ）の第二シナリオでは、濃霧の場合等でＲＦ部１０６がアクティブである一方でレーザー部１０４は機能していないか、送信不可能である。この場合、全ての通信はＲＦリンク１１２経由で行われる。（ｉｉｉ）の第三シナリオは、雨や雪の場合等でレーザー部１０４はアクティブであるがＲＦ部１０６は機能していない。以上で記述された３つのハイブリッド無線リンク１００の状態はバイナリコントローラ１０８が使用された場合の３つの可能性を表している。しかしながら、段階的ステッピング機構を使用する場合にはこれらの状態は極端な可能性であり、実際の状態は典型的にはそれらの中間にあてはまる。
【００４９】
特定実施例に応じて、ハイブリッド無線リンク１００は、例えば、さらなる高速下り能力を提供するレーザー部１０４およびさらなる低速上り能力を提供するＲＦ部１０６を使用したり、またその逆を使用することによる非対称通信サービスを提供するように構成することも可能である。特に、この種の実施例はどちらの方向でも適応可能な随意のバンド幅に非常に適している。
【００５０】
マルチチャンネルハイブリッド無線リンク
上記のハイブリッド無線リンク１００の保護およびリンク保存機能は、１：Ｎ保護スキームまで容易に拡大できる。Ｎはシステム中およびマルチチャンネル通信システムに望ましい冗長の数である。
【００５１】
図２はマルチチャンネルハイブリッド無線リンク２００の１例を示す。この実施例では、レーザー部１０４およびマルチチャンネルＲＦ部２０６が示されている。ＲＦ部２０６は複数の送信部および受信部を内蔵し、それぞれは周波数が異なり、複数の帯域で作動するように構成される。その制限されない例は、セルラー、ＰＣＳ、ＮＩＩ、ミリメートル波、マイクロ波等を含む。単独のレーザー部１０４は、集団的マルチチャンネル通信を提供するように操作できる。光信号はこの場合、ＲＦの対応物とペアになった複数の副搬送波変調（ＳＣＭ）デジタルおよび／あるいはアナログチャンネル、あるいは対応波長分割多重方式（ＷＤＭ）チャンネルのどちらかを有する。ＳＣＭおよびＷＤＭ方式は当技術分野で良く知られており、光ファイバー要素および技術は現行のミリメートル波無線帯域よりずっと上方のＲＦ搬送波に利用できる。
【００５２】
マルチチャンネル実施例では、コントローラ２０８は他のチャンネルに比べてあるチャンネルへ大きな影響が及んでいることを指示する環境情報を受信する。その結果、コントローラ２０８は、環境に最も影響を受けている可能性が高いこれらのＲＦチャンネルを光信号としてレーザー部１０４で送信、あるいはその逆に、環境に最も影響を受けている可能性が高い光波長をＲＦ部２０６で送信することによって、レーザー部１０４とＲＦ部２０６との間の切換えあるいはステッピングをより優れたレベルで制御できる。コントローラ２０８は以下で詳述される。
【００５３】
コントローラ：レーザー部とＲＦ部との間の切換え
コントローラ１０８と２０８は、単純スイッチおよびレーザー部１０４と２０４とＲＦ部１０６と２０６との間の増加ステッピングを提供するラッチシステム等を含む多くの特定方法で提供できる。以下で記述されるコントローラ１０８と２０８の実施例は、シングルおよびマルチチャンネルハイブリッド無線リンクの両方に容易に適応できる。しかしながら、コントローラ１０８と２０８はこれらの実施例の構造に限定されず、その他にも多くの構造が可能である。
【００５４】
通常は、コントローラ１０８と２０８は図３（ａ）のように構成される。コントローラ１０８と２０８は、データ信号３０２および閾値基準信号３０４を受信する１×２スイッチ３００を含む。データ信号３０２は、ハイブリッド無線リンク１００で送信されるデータを含む。閾値基準信号３０４は、信号をレーザー部１０４、ＲＦ部１０６と２０６あるいはそれらの組み合わせの何れで送信するかを決定するのに使用され、現在の環境情報からのデータ、ルックアップテーブルからの天候情報のデータ、あるいはレーザー部１０４およびＲＦ部１０６と２０６の送信パワーレベルの監視からのデータを含む天候関連のデータによって発生する。スイッチ３００の出力部は、送信光３０８と接続した電子／光変換器３０６およびＲＦアンテナ３１２と接続したＲＦモデム３１０に取り付けられる。この場合のデータ信号３０２は電子信号と見なすが、コントローラ１０８と２０８は適切な変換器を使用すれば光信号の受信にも容易に適応できる。
【００５５】
コントローラ１０８と２０８のマルチチャンネルバージョンは、時間分割多重方式、副搬送波変調、波長分割変調およびその他の技術と共に使用できる。特に、副搬送波変調および波長分割変調と共にチャンネルフィルターあるいはカラーフィルターを使用して信号を組み立てることあるいはその構成要素に解体することができる。図３（ａ）が示す通常構造は、この目的に簡単に適応できる。スイッチ３００は、ブロックあるいはチャンネルバイチャンネルに基づく切換えを提供するように構成できる。チャンネルバイチャンネルに基づく切換えはより的確に現行の送信状態に最適化できる。
【００５６】
コントローラ１０８と２０８の多くの切換え機能は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を使用して実行できる。ＦＰＧＡは高度に制御可能であり、複数のチャンネルを特定の状況に応じて変更させることができる。この目的のために、非同期転送モード（ＡＴＭ）交換機も使用できる。
【００５７】
コントローラ１０８と２０８のシングルおよびマルチチャンネルバージョンに加えて、レーザー部１０４とＲＦ部１０６と２０６間の異なるレベルの移行を提供するために増加スイッチを使用してよい。複数のレベルを使用することで、システムは天候の変化に最適に対応できる。コントローラ１０８と２０８のバージョンは、閾値基準信号３０４のレベル変化に対応するマルチレベルラッチシステムを使用している。ＦＰＧＡはコンポーネントクロック信号を発し、どのラッチがアクティブであるかによりレーザー部およびＲＦ部に送信させる異なる数のサブチャンネル組み合わせ負荷を準備する。ラッチ制御下のＦＰＧＡあるいはＡＴＭはレーザーおよびＲＦの組み合わせ信号を発し、一連の特定天候に対応する。
【００５８】
以下では、本発明の動作へのより深い理解を目指して、コントローラ１０８と２０８の３特定実施例を提供する。コントローラ１０８と２０８は多くの方法で構成でき、以下の例のみに制限されない。
【００５９】
コントローラ  例１：
図３（ｂ）はコントローラ１０８と２０８のシングルチャンネルスイッチ実施例の構成部品概要を示している。このコントローラは図１に示された本発明の実施例に従って提供されるものであり、ゆえにコントローラ１０８に適応できる。コントローラ１０８は、複数の光ファイバー３２０ならびに複数のワイヤー接続３２２を含む。コントローラ３２４のゲートウェー部はデータシステム１０２（図１に図示）に接続され、送信信号３２６を受信する。送信信号３２６の大部分は１×２電子／光スイッチ３２８に提供され、一方で送信信号の小タップ部分３３０は電子信号３３４に変換するためにフォトダイオード３３２に提供される。電子信号３３４、および天候、測定パワー値あるいはルックアップテーブルより得られる基準信号３３６は、論理アンドゲート３３８に提供されて比較される。オプションとして、このチェックによりコントローラ１０８は現在の送信パワーを次のハイブリッド無線リンク１００へ光信号を押し通すのに必要なパワーと比較する。あるいは、コントローラ１００は環境情報から引き出した閾値パワーレベルを使用して、レーザー部１０４とＲＦ部１０６と２０６のどちらを使用するかを決定する。現在の送信パワーが小さすぎる場合、あるいは天候がある閾値を超える場合、電子／光スイッチ３２８は送信信号３２６を送信準備としてＲＦモデム３４２への途中にある出力ファイバー３４０第二脚部に移動させる。そうではなく、ハイブリッド無線リンク１００の現在の送信パワーが設定された閾値／基準レベルを十分に上回る場合には、送信信号３２６は送信のためにレーザーテレスコープ３４４へ直行する。
【００６０】
コントローラ  例２：
図３（ｃ）は図３（ｂ）の例と類似しており、波長分割多重方式部３５０および副搬送波変調部３５２を持つコントローラ２０８の第一マルチチャンネル実施例を示している。このコントローラは図２が示す本発明の実施例に従っており、ゆえにコントローラ２０８に適応できる。コントローラ２０８は、複数の光ファイバー３２０ならびに複数のワイヤー接続３２２を含む。コントローラのゲートウェー部３２４はデータシステム１０２と接続され、送信信号３２６を受信する。送信信号３２６の一部は１×２電子／光スイッチ３２８に提供され、他方で送信信号３２６の小タップ部分３３０は電子信号３３４に変換するためにフォトダイオード３３２に提供される。電子信号３３４および基準信号３３６は論理アンドゲート３３８に提供されて比較される。オプションとして、このチェックによってコントローラ２０８は現在の送信パワーを次のハイブリッド無線リンク１００へ光信号を押し通すのに必要なパワーと比較する。あるいは、コントローラ２０８は環境情報から引き出された閾値パワーレベルを使用してレーザー部１０４とＲＦ部１０６と２０６のどちらを使用するかを決定できる。副搬送波変調部３５２が使用される場合、送信信号３２６がＲＦ部に提供されると、送信信号３２６はフォトダイオード３３２を通過して電子信号３５６へ変換される。次に電子信号３５６はチャンネルフィルター３５８を通過し、そこからＲＦ部２０６による送信準備としてＲＦモデム３４２への途中にある複数のＦｎチャンネルへ移動する。波長分割変調を使用するため、送信信号３２６は複数の波長チャンネルを含み、波長分割デマルチプレクサー３６２を使用して送信信号３２６を波長チャンネルに分割する波長分割変調部３５０に移動する。複数のフォトダイオード３３２を使用して波長チャンネル３６４を電子信号３６８に変換し、それは続いてＲＦ部２０６で送信される準備としてＲＦモデム３４２に送信される。受信用ハイブリッド無線リンク１００には波長分割変調部３５０あるいは副搬送波変調部３５２に対応した逆システムが使用される。
【００６１】
コントローラ  例３：
図３（ｄ）は、特定大気状態に送信を最適化させるために送信信号３２６をレーザー部１０４とＲＦ部１０６と２０６との間で分割するラッチシステムを使用したコントローラ１０８と２０８の第三実施例の一部を示している。コントローラ１０８と２０８の図示された部分は、レーザー部１０４とＲＦ部１０６と２０６で送信される送信信号３２６の部分を決定するために小タップ部分３３０が基準信号３３６と共に使用される方法を示している。コントローラ１０８と２０８の部分は、コントローラのゲートウェー３２４から送信信号３２６を受信する。送信信号の小タップ部分３３０はフォトダイオード３３２によって電子信号３３４に変換され、レーザー部１０４およびＲＦ部１０６と２０６での送信のＮ個の異なる組み合わせを表す複数Ｌｎのラッチ３８０に分割される。それぞれのラッチ３８０は送信信号の小タップ部分３３０の特定パワーレベルに応じて起動するように構成される。起動の際、現在のパワーレベルに対応したラッチ３８０は、典型的にはＦＰＧＡあるいはＡＴＭ装置である論理演算装置３８２に信号を送信する。論理演算装置３８２は出力信号３８２およびクロック信号３８６を発してマルチプレキサー３８８に送信する。ラッチ機構を通して、コントローラ１０８と２０８の部分はレーザー部１０４とＲＦ部１０６と２０６で送信される送信信号３２６の部分を調節する。
【００６２】
ハイブリッド無線リンクのタンデム使用およびネットワークトポロジーでの使用
保護および代理機能システムとしての使用に加え、本発明のハイブリッド無線リンク１００は典型的なＲＦ無線ネットワークを拡大させる方法でも使用できる。この実施例はレーザーリンク４００から信号を受信するハイブリッド無線リンク１００を示す図４が提供している。それはバックボーンネットワーク４０２、あるいはビル４０４のごとき別システムへのゲートウェーとして機能している。多くの領域では、ＲＦリンクは対象領域に信号を広めるのに十分な範囲を持たない。図４の状況で、１目的はバックボーンネットワーク４０２から信号を典型的なＲＦ信号では届かない位置にある対象の近隣４０６に送信することである。ハイブリッド無線リンク１００のレーザー部４０８は、バックボーンネットワーク４０２との間で長距離信号をやりとりするのに使用される。他方で、ハイブリッド無線リンク１００のＲＦ部４１０は、対象の近隣４０６にネットワークアクセスを提供するのに使用される。レーザー部４０８は複数のアンテナの全バンド幅の何倍もに対応できる十分なバンド幅をサポートするため、ＲＦ部４１０が複数のアンテナを使用することで対象となる近隣４０６内のより多くのユーザーに対応できる。特に都市部におけるレーザー部１０４の別利点は、ビルやその他の障害物を迂回する光反射機を使用できることである。これは図４に示されており、別レーザー部４１４が受信するレーザー部４１２からの信号を反射する反射機４１８が使用され、そうでなければレーザー信号４００源の範囲外となったであろうビルを照射するために信号はＲＦ部４１６によって再び広められる。
【００６３】
ネットワークでの通常使用およびタンデムネットワーク要素としての使用に加えて、ハイブリッド無線リンク１００はリングネットワークトポロジーと共に使用できる。リンクネットワークでのリンク破損に対する現行の解決法は、Ｕ型のネットワーク通信を再送することを要し、それによって破損リンクはもう必要ではなくなる。この状況は図５（ａ）に示されており、リンク破損５００はノード５０２とノード５０４で再送される。本発明のハイブリッド無線リンク１００は、ノード５０２とノード５０４との間でリンク破損を修復するために図５（ｂ）のように使用される。このように、ハイブリッド無線リンク１００はネットワーク通信を再送することなくリンク破損５００を修復する。リンク破損５００を修復するための使用に加えて、ハイブリッド無線リンク１００はリングネットワークから分岐するためにも使用できる。
【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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