(57)【要約】【課題】  屋外ユニットの発熱を低減する無線端末を提供する。【解決手段】  接続確立処理及びデータフレーム送受信処理などの上位レイヤの処理を行う上位処理部１５と上位レイヤに含まれない到着確認処理を行う到着確認処理部５とを分割し、前記到着確認処理部５は電波を送受信する無線インタフェース４と共に屋外ユニット２として屋外に設置し、前記上位処理部１５は屋内ユニット３として屋内に設置して前記到着確認処理部５とケーブル１０で接続し、前記到着確認処理部５は到着が確認されたフレームを前記上位処理部１５へケーブル１０で転送し、前記上位処理部１５は無線送信するべきフレームを前記到着確認処理部５へケーブル１０で送信する。【選択図】  図１
2005198019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外で無線通信するために、マネージメントフレームを送受信して接続を確立した後、データフレームを送受信し、これらマネージメントフレーム及びデータフレーム（以下、これらをフレームという）の送受信のたびにコントロールフレームを送受信して到着を確認する無線ＬＡＮの無線端末において、前記接続を確立する処理及びデータフレームを送受信する処理などの上位レイヤの処理を行う上位処理部と上位レイヤに含まれない前記到着を確認する処理を行う到着確認処理部とを分割し、前記到着確認処理部は電波を送受信する無線インタフェースと共に屋外ユニットとして屋外に設置し、前記上位処理部は屋内ユニットとして屋内に設置して前記到着確認処理部とケーブルで接続し、前記到着確認処理部は到着が確認されたフレームを前記上位処理部へケーブルで転送し、前記上位処理部は無線送信するべきフレームを前記到着確認処理部へケーブルで送信することを特徴とする無線端末。
【請求項２】
前記上位処理部は、有線インタフェースを介して屋内の端末との間でデータフレームを送受信することを特徴とする請求項１記載の無線端末。
【請求項３】
前記上位処理部は、前記ケーブルを介して前記到着確認処理部へ電源を供給することを特徴とする請求項１又は２記載の無線端末。
【請求項４】
前記無線通信がＩＥＥＥ８０２．３形式のフレームに無線通信用のアドレスを付加したＩＥＥＥ８０２．１１形式のフレームで行われ、前記到着確認処理部は前記無線ハードウェアが受信したＩＥＥＥ８０２．１１形式のフレームに前記上位処理部のアドレスを宛先として付加したＩＥＥＥ８０２．３形式のフレームを作成してこのフレームを前記上位処理部へ転送し、前記上位処理部はこのフレームから宛先を除去してＩＥＥＥ８０２．１１形式のフレームを復元し、さらにこのフレームから無線通信用のアドレスを除去してＩＥＥＥ８０２．３形式のフレームを復元し、前記上位処理部は無線送信したいＩＥＥＥ８０２．３形式のフレームに無線通信用のアドレスを付加してＩＥＥＥ８０２．１１形式のフレームにし、さらに、このフレームに前記到着確認処理部のアドレスを宛先として付加したＩＥＥＥ８０２．３形式のフレームを作成してこのフレームを前記到着確認処理部へ送信し、前記到着確認処理部はこのフレームから宛先を除去してＩＥＥＥ８０２．１１形式のフレームを復元し、このフレームを前記無線ハードウェアに受け渡すことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の無線端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外ユニットの発熱を低減する無線端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮの規格であるＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）８０２．１１によれば、フレームには３種類のフレームタイプがある。
【０００３】
ａ．コントロールフレーム
ｂ．マネージメントフレーム
ｃ．データフレーム
【０００４】
後述するマネージメントフレームやデータフレームを送信する場合、無線では相手に届く確率が有線の場合に比べて低いため、図５（ａ）に示されるように、マネージメントフレームやデータフレームの受信側から送信側へＡＣＫフレームを返すことで確認を行う。また、隠れ端末問題と呼ばれている他の無線ＬＡＮの無線端末（無線機）からの干渉を低減するために、次のような方法を取る場合もある。即ち、図５（ｂ）に示されるように、送信側から受信側へＲＴＳフレームを送信し、受信側から送信側へＣＴＳフレームを送信するという手続きを経た後に、マネージメントフレームやデータフレームを送信し、さらに受信側から送信側へＡＣＫフレームを返す。このようにフレームの到着確認などに用いるＡＣＫフレーム、ＲＴＳフレーム、ＣＴＳフレームなどのフレームをコントロールフレームといい、マネージメントフレームやデータフレームを送信する場合にこれらのコントロールフレームを付加する図５（ａ）や図５（ｂ）の手順を基本手順という。
【０００５】
接続を確立するために使用されるフレームをマネージメントフレームという。図６に示されるように、無線機＃１から無線機＃２へプローブリクエストフレームを送り、無線機＃２から無線機＃１へプローブレスポンスフレームを返す。次いで、無線機＃１から無線機＃２へオーセンティケーションリクエストフレームを送り、無線機＃２から無線機＃１へオーセンティケーションレスポンスフレームを返す。次いで、アソシエーションリクエストフレームを送り、無線機＃２から無線機＃１へアソシエーションレスポンスフレームを返す。このような手続きに使用される各フレームがマネージメントフレームである。前述した通り、これらマネージメントフレームのひとつひとつについて図５（ａ）或いは図５（ｂ）の基本手順が適用される。
【０００６】
データ通信のデータそのものを送るフレームをデータフレームという。データフレームは、図６の手順で接続が確立された後、上記基本手順を適用して送信される。一般的に、上記無線ＬＡＮの無線機は有線インタフェースも備えており、有線インタフェースから来たデータを無線通信する。
【０００７】
無線ＬＡＮのアプリケーションとして、図７に示すようなインターネット接続サービスがある。これをＦＷＡという。加入者宅には、屋外に無線機としての屋外ユニット（ＭＡＣアドレス＝ＭＡＣ３とする）７２を設置し、この屋外ユニット７２から屋内に設置した屋内ユニット７３までイーサネットケーブル（イーサネットは登録商標）を設置し、屋内ユニット７３に加入者の端末であるパソコンＰＣ（ＭＡＣアドレス＝ＭＡＣ４とする）を接続する。屋外ユニット７２は無線ＬＡＮ端末としての全ての機能を有し、屋内ユニット７３は屋外ユニット７２へイーサネットケーブルを通して電源を供給するためのものである。一方、無線端末が無線通信する相手の無線機であるアクセスポイントＡＰ（ＭＡＣアドレス＝ＭＡＣ２とする）はゲートウェイ、ルータなどの中継装置ＰＣ１（ＭＡＣアドレス＝ＭＡＣ１とする）を介してインターネットに接続されている。
【０００８】
図７の構成において、図８の手順でデータフレームがやり取りされる。中継装置ＰＣ１がＩＥＥＥ８０２．３形式のフレーム、いわゆるイーサネットフレームをパソコンＰＣ宛に送信すると、アクセスポイントＡＰはＩＥＥＥ８０２．３形式のフレームをＩＥＥＥ８０２．１１形式のフレームに変換し、屋外ユニットへ無線送信する。屋外ユニットは無線受信したフレームをＩＥＥＥ８０２．３形式に変換し、パソコンＰＣへ送信する。パソコンＰＣから中継装置ＰＣ１へフレームを送信する場合は逆の手順になる。
【０００９】
図示のように、中継装置ＰＣ１が送信するフレームＡは、宛先アドレスとしてＭＡＣ４、送信元アドレスとしてＭＡＣ１がデータ本体に付加されている。アクセスポイントＡＰが屋外ユニットへ送信するフレームＢは、フレームＡに対して宛先アドレスとしてＭＡＣ３、送信元アドレスとしてＭＡＣ２がさらに付加されている。このとき、データ本体は第三者による傍受を防ぐために暗号化されることもある。屋外ユニットがパソコンＰＣへ送信するフレームＣは無線用に付加されていたアドレスが除去され、データ本体は復号化され、フレームＡと同じに戻されている。なお、この図のフレームは、アドレスとデータ本体以外のフィールドは図示省略してある。
【００１０】
加入者宅に設置される設備（本明細書では、この全体を無線端末と呼ぶ）の詳細を図９に示す。即ち、無線端末９１は屋外ユニット９２と屋内ユニット９３とからなる。屋外ユニット９３は、無線ＬＡＮにおける物理層として電波を送受信する無線インタフェース、より詳しく言うと電波信号からフレームを復元すると共にフレームから電波信号を生成する８０２．１１ＲＦ処理部９４と、データリンク層に関する処理を行う８０２．１１ＭＡＣ処理部９５と、ネットワーク層以上の処理を行うためのＣＰＵ及びＲＯＭ／ＲＡＭ９６と、宅内での有線ＬＡＮ、即ち図示しないパソコンＰＣとの有線通信のためのイーサネットＭＡＣ処理部９７と、イーサネットＰＨＹ処理部９８と、イーサネットケーブルからの電源を分離するＤＣ分離器９９と、屋外ユニット全体に電源を供給する電源部１００とからなる。屋内ユニット９３は、屋外ユニット９２へのイーサネットケーブル１０１及び図示しないパソコンＰＣからのイーサネットケーブル１０２にそれぞれ接続されている。屋内ユニット９３は、屋外ユニット９２へのイーサネットケーブル１０１に電源を供給するＤＣ統合器１０３と、商用電源から屋外ユニット用の形態の電力を取り出す電源部１０４とからなる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−７７０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図７に示されているように、屋外ユニットは、電波を減衰少なく送受信できるよう、建屋の軒下或いは屋根上などの高くて見通しのよい場所に設置されるため、外気温度はもとより、直射日光や建屋の熱気にさらされる。しかし、屋外ユニットは、ＣＰＵを備えているため、発熱量が大きい。このような発熱量の大きい装置で、しかも熱に弱い装置が熱気にさらされてしまうと、温度上昇が顕著になり、熱的な障害の発生を招く恐れがある。
【００１３】
このようなＣＰＵを備えた装置を屋外設置するには、放熱対策を十分にとらなくてはならない。放熱対策を十分にとると、重量や大きさが大きくなり、今度は美観や建屋への取り付け強度・耐風性などが問題になってくる。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、屋外ユニットの発熱を低減する無線端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明は、屋外で無線通信するために、マネージメントフレームを送受信して接続を確立した後、データフレームを送受信し、これらマネージメントフレーム及びデータフレーム（以下、これらをフレームという）の送受信のたびにコントロールフレームを送受信して到着を確認する無線ＬＡＮの無線端末において、前記接続を確立する処理及びデータフレームを送受信する処理などの上位レイヤの処理を行う上位処理部と上位レイヤに含まれない前記到着を確認する処理を行う到着確認処理部とを分割し、前記到着確認処理部は電波を送受信する無線インタフェースと共に屋外ユニットとして屋外に設置し、前記上位処理部は屋内ユニットとして屋内に設置して前記到着確認処理部とケーブルで接続し、前記到着確認処理部は到着が確認されたフレームを前記上位処理部へケーブルで転送し、前記上位処理部は無線送信するべきフレームを前記到着確認処理部へケーブルで送信するものである。
【００１６】
前記上位処理部は、有線インタフェースを介して屋内の端末との間でデータフレームを送受信してもよい。
【００１７】
前記上位処理部は、前記ケーブルを介して前記到着確認処理部へ電源を供給してもよい。
【００１８】
前記無線通信がＩＥＥＥ８０２．３形式のフレームに無線通信用のアドレスを付加したＩＥＥＥ８０２．１１形式のフレームで行われ、前記到着確認処理部は前記無線ハードウェアが受信したＩＥＥＥ８０２．１１形式のフレームに前記上位処理部のアドレスを宛先として付加したＩＥＥＥ８０２．３形式のフレームを作成してこのフレームを前記上位処理部へ転送し、前記上位処理部はこのフレームから宛先を除去してＩＥＥＥ８０２．１１形式のフレームを復元し、さらにこのフレームから無線通信用のアドレスを除去してＩＥＥＥ８０２．３形式のフレームを復元し、前記上位処理部は無線送信したいＩＥＥＥ８０２．３形式のフレームに無線通信用のアドレスを付加してＩＥＥＥ８０２．１１形式のフレームにし、さらに、このフレームに前記到着確認処理部のアドレスを宛先として付加したＩＥＥＥ８０２．３形式のフレームを作成してこのフレームを前記到着確認処理部へ送信し、前記到着確認処理部はこのフレームから宛先を除去してＩＥＥＥ８０２．１１形式のフレームを復元し、このフレームを前記無線ハードウェアに受け渡してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２０】
（１）屋外ユニットは上位レイヤに含まれない処理だけを行うので比較的簡素な回路で構成され発熱が小さい。よって、屋外ユニットの発熱を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２２】
図１に示されるように、本発明に係る無線端末１は、屋外ユニット２と屋内ユニット３とからなる。屋外ユニット２は、無線ＬＡＮにおける物理層として電波を送受信する無線インタフェースであって、より詳しく言うと電波信号からフレームを復元すると共にフレームから電波信号を生成する８０２．１１ＲＦ処理部４と、図９で説明した８０２．１１ＭＡＣ処理部が行うデータリンク層の処理のうちのコントロールフレームを送受信してフレームの到着を確認する処理を行う到着確認処理部５と、屋内ユニットとの有線通信のためにフレームを変換するフレーム変換処理部６と、屋内ユニット３との有線通信のためのイーサネットＭＡＣ処理部及びイーサネットＰＨＹ処理部７と、イーサネットケーブル１０からの電源を分離するＤＣ分離器８と、屋外ユニット２全体に電源を供給する電源部９とからなる。屋外ユニット２と屋内ユニット３はイーサネットケーブル１０で相互に接続されている。
【００２３】
屋内ユニット３は、イーサネットケーブル１０に電源を供給するＤＣ統合器１１と、商用電源から屋外ユニット用の形態の電力を取り出す電源部１２と、屋外ユニット２との有線通信のためのイーサネットＰＨＹ処理部及びイーサネットＭＡＣ処理部１３と、屋外ユニット２との有線通信のためにフレームを変換するフレーム変換処理部１４と、図８で説明した８０２．１１ＭＡＣ処理部が行うデータリンク層の処理のうちの前記到着確認処理以外の全ての処理を行う上位処理部１５と、上位処理部１５のハードウェアであるＣＰＵ及びＲＯＭ／ＲＡＭ１６と、宅内での有線ＬＡＮ、即ち図示しないパソコンＰＣとの有線通信のためのイーサネットＭＡＣ処理部及びイーサネットＰＨＹ処理部１７とからなる。屋内ユニット３とパソコンＰＣはイーサネットケーブル１８で相互に接続されている。
【００２４】
図１に示した本発明に係る無線端末１と図９に示した従来の無線端末との違いは、接続を確立する処理及びデータフレームを送受信する処理などの上位レイヤの処理を行う上位処理部１５が屋内ユニット３に設けられ、下位レイヤの処理である到着確認処理を行う到着確認処理部５が分割して屋外ユニット２に設けられている。上位処理部１５にはＣＰＵ１６などの比較的複雑な回路が含まれている。一方、到着確認処理部５は比較的簡素な回路で構成される。また、屋外ユニット２と屋内ユニット３との有線通信をＩＥＥＥ８０２．３形式のフレームで行うためのイーサネットＰＨＹ処理部及びイーサネットＭＡＣ処理部７、１３が屋外ユニット２と屋内ユニット３のそれぞれに設けられる。
【００２５】
屋外ユニット２は、無線ＬＡＮにおけるコントロールフレームの送受信を行う。即ち、ＩＥＥＥ８０２．１１形式のマネージメントフレームやデータフレームを受信したときＡＣＫフレームを返す。或いはＲＴＳフレーム、ＣＴＳフレームの交換を行う。これらのコントロールフレームは短時間で応答しなければならないので、屋外ユニット２で実行するのが望ましい。
【００２６】
屋内ユニット２はコントロールフレームの送受信よりも上位レイヤの処理を実行する。即ち、ＩＥＥＥ８０２．１１形式のマネージメントフレームの交換を行うと共に、ＩＥＥＥ８０２．１１形式のデータフレームとＩＥＥＥ８０２．３形式との変換を行う。これらのフレームの処理は多少の時間遅れがあっても問題ないので、屋内ユニット３で実行させてもよい。
【００２７】
屋内ユニット３と屋外ユニット２との間はＩＥＥＥ８０２．１１形式のフレームをそのままやり取りしてもよいが、このフレームをさらにカプセル化してＩＥＥＥ８０２．１１形式のフレームでやり取りするのが好ましい。
【００２８】
図７の従来システムに本発明を適用すると、図２のようになる。外部からの見かけ上は同じであるが、屋外ユニット及び屋外ユニットの構成が異なることは図１で説明したとおりである。各機器のＭＡＣアドレスは図７で説明したものに加え、屋外ユニット２にＭＡＣ５、屋内ユニット３にＭＡＣ６が設定されている。この構成において、図３及び図４の手順でデータフレームがやり取りされる。
【００２９】
中継装置ＰＣ１がＩＥＥＥ８０２．３形式のフレームをパソコンＰＣ宛に送信すると、アクセスポイントＡＰはこのフレームをＩＥＥＥ８０２．１１形式のフレームに変換し、屋外ユニット２へ無線送信する。屋外ユニット２は無線受信したフレームをそのままカプセル化してＩＥＥＥ８０２．３形式のフレームにし、屋内ユニット３に送信する。屋内ユニット３は、カプセルを元に戻してＩＥＥＥ８０２．１１形式のフレームにし、さらにＩＥＥＥ８０２．３形式のフレームに変換し、パソコンＰＣへ送信する。パソコンＰＣから中継装置ＰＣ１へフレームを送信する場合は逆の手順になる。
【００３０】
図３に示すように、中継装置ＰＣ１が送信するフレームＡは、宛先アドレスとしてＭＡＣ４、送信元アドレスとしてＭＡＣ１がデータ本体に付加されている。アクセスポイントＡＰが屋外ユニット２へ送信するフレームＢは、フレームＡに対して宛先アドレスとしてＭＡＣ３、送信元アドレスとしてＭＡＣ２がさらに付加されている。このとき、データ本体は第三者による傍受を防ぐために暗号化されることもある。屋外ユニット２が屋内ユニット３へ送信するフレームＸは、フレームＢに対して宛先アドレスとしてＭＡＣ６、送信元アドレスとしてＭＡＣ３がさらに付加されている。屋内ユニット３がパソコンＰＣへ送信するフレームＣは、屋内屋外間用に付加されていたアドレスが除去され、無線用に付加されていたアドレスが除去され、データ本体は復号化され、フレームＡと同じに戻されている。なお、この図のフレームは、アドレスとデータ本体以外のフィールドは図示省略してある。
【００３１】
ＭＡＣ５及びＭＡＣ６のアドレスは、屋内屋外間の通信をＩＥＥＥ８０２．３形式にするために設けたものであるから、イーサネットＭＡＣ処理部において全てのフレームを受信するよう設定しておけば、適当な値でよい。
【００３２】
また、図４に示すように、パソコンＰＣが送信するフレームＣは、宛先アドレスとしてＭＡＣ４、送信元アドレスとしてＭＡＣ１がデータ本体に付加されている。屋内ユニット３が屋外ユニット２に送信するフレームＸは、フレームＣに対してＭＡＣ２及びＭＡＣ３が付加されたうえに、さらにＭＡＣ５及びＭＡＣ６が付加されている。屋外ユニット２がアクセスポイントＡＰへ送信するフレームＢはＭＡＣ５及びＭＡＣ６が除去されている。そして、アクセスポイントＡＰから中継装置ＰＣ１へ送信するフレームＡは、ＭＡＣ２及びＭＡＣ３が除去されてフレームＣと同じに戻されている。
【００３３】
さて、以上説明した本発明に係る無線端末では、ＣＰＵなどの複雑な回路が屋内ユニットに収容され、屋外ユニットは簡単な回路しか含まない。このため屋外ユニットにおける発熱の問題が解消される。また、８０２．１１ＭＡＣ処理のうちのコントロールフレームの処理以外の処理を行う部分を屋内ユニットに設けたので、暗号化復号化の処理を行う部分も屋内ユニットに存在することになる。従って、暗号方式を変更したいときには室内ユニットのみを新しい暗号方式のものに取り替えればよいことになり、屋外作業が不要になる。なお、暗号化復号化の処理はソフトウェアで行うと処理時間がかかるのでハードウェアで行うのが一般であり、従って暗号方式が変更されるとハードウェア交換が必要になる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態を示す無線端末の構成図である。
【図２】本発明の無線端末を利用したＦＷＡシステムの構成図である。
【図３】図２のＦＷＡシステムにおけるインターネット側から加入者側へ転送されるフレームの変換を示す図である。
【図４】図２のＦＷＡシステムにおける加入者側からインターネット側へ転送されるフレームの変換を示す図である。
【図５】フレームの到着確認のシーケンスを示す図であり、（ａ）はＡＣＫフレーム方式、（ｂ）はＲＴＳ／ＣＴＳフレーム方式を示す。
【図６】接続確立のシーケンスを示す図である。
【図７】従来の無線端末を利用したＦＷＡシステムの構成図である。
【図８】図７のＦＷＡシステムにおけるインターネット側から加入者側へ転送されるフレームの変換を示す図である。
【図９】従来の無線端末の構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  無線端末
２  屋外ユニット
３  屋内ユニット
４  ８０２．１１ＲＦ処理部
５  到着確認処理部
６  フレーム変換処理部
７  イーサネットＭＡＣ処理部及びイーサネットＰＨＹ処理部
８  ＤＣ分離器
９  電源部
１０  イーサネットケーブル
１１  ＤＣ統合器
１２  電源部
１３  イーサネットＰＨＹ処理部及びイーサネットＭＡＣ処理部
１４  フレーム変換処理部
１５  上位処理部
１６  ＣＰＵ及びＲＯＭ／ＲＡＭ
１７  イーサネットＭＡＣ処理部及びイーサネットＰＨＹ処理部
１８  イーサネットケーブル
【図１】
2005198019.tif 000003
【図２】
2005198019.tif 000004
【図３】
2005198019.tif 000005
【図４】
2005198019.tif 000006
【図５】
2005198019.tif 000007
【図６】
2005198019.tif 000008
【図７】
2005198019.tif 000009
【図８】
2005198019.tif 000010
【図９】
2005198019.tif 000011