JP2009017054A - 通信装置及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源の種別に応じて、通信可能な時間を変えることにより、消費電力の低減と大容量の通信とを可能とする。
【解決手段】 複数の通信装置で形成されたグループにおいて無線通信を行う際に、自装置が送信側又は受信側として通信を行う帯域以外で、自装置の電源が外部電源か電池かに応じて、自装置の無線通信部を通信可能状態かスリープ状態に制御する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複数の通信装置で形成されたグループにおいて無線通信を行う技術に関する。

従来、中央制御局と中央制御局の制御下にある端末局とで構成され、時分割多重を行う通信方式では、中央制御局が送信するポーリング信号により、端末局の１フレームあたりに割り当てられる通信可能な時間が決められている。

このような時分割の通信方式では、端末局は通常自局に割り当てられた時間のみで通信するため、自局に割り当てられた時間とポーリング信号を受信する時間以外は省電力化のため、通信部をスリープ状態にすることが可能である。

ここで、IEEE802.11におけるＰＣＭ通信においては、帯域割り当てされている時間と、競合アクセスする時間の両方の通信が規定されている。この場合、端末局はポーリングの時間と、自局に割り当てられた帯域以外に競合アクセス時間も通信可能にしておく必要があった。

近年、IEEE802.15.3やWiMediaのように、高速な無線パーソナルエリア通信（WPAN:Wireless Personal area Network）が規格化されている。これらの規格においても、帯域割り当てされている時間と競合アクセス時間が規定されている。

近年、可搬性が高い電子機器では、ディジタルカメラやＰＤＡのような画像データなどの大容量のデータを扱い、しかも電源がＡＣ電源ではなく、電池で駆動するものがある。これらの機器に搭載される無線装置では、大容量通信と省電力の両方が望まれる。
IEEE802.15.3 MAC WiMedia MAC

しかしながら、上記従来の技術では、大容量の伝送を行うには広い帯域（通信時間）が必要であり、省電力のためにはなるべく通信部の電源を切っておきたい、というトレードオフが生じる。

本発明は、電源の種別に応じて、通信可能な時間を変えることにより、消費電力の低減と大容量の通信とを可能とすることを目的とする。

本発明は、複数の通信装置で形成されたグループにおいて無線通信を行う通信装置であって、自装置の電源が外部電源か電池かを検知する検知手段と、自装置が送信側又は受信側として通信を行う帯域以外で、前記検知手段で検知した結果に応じて、自装置の無線通信手段を通信可能状態かスリープ状態に制御する制御手段とを有することを特徴とする。

また、本発明は、複数の通信装置で形成されたグループにおいて無線通信を行う通信装置にて実行される通信方法であって、自装置の電源が外部電源か電池かを検知する検知工程と、自装置が送信側又は受信側として通信を行う帯域以外で、前記検知工程で検知した結果に応じて、自装置の無線通信手段を通信可能状態かスリープ状態に制御する制御工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、電源の種別に応じて通信可能な時間を変えることにより、無線通信における消費電力の低減と通信の大容量化のトレードオフを可能とすることができる。

以下、図面を参照しながら発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。尚、本実施形態では、複数の通信装置（無線局）で形成されたグループにおいて、マスタがビーコンを送信し、そのビーコンを受信する複数のスレーブによりネットワークを構成する場合を例に挙げて説明する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態における無線グループの構成を示す図である。図１において、１０１〜１０４は同じ無線グループ１０で通信している無線局で、無線局１０１、１０２は外部電源によって駆動し、無線局１０３、１０４は電池によって駆動している。１１１は無線グループ２０で通信している無線局で、無線局１１１のビーコンは無線局１０３で傍受されている。

図１に示す例では、無線局１０１がビーコンを無線局１０２〜１０４へ送信し、１つの無線グループ１０を形成し、無線グループ２０を形成する無線局１１１が送信するビーコンを無線局１０３が傍受している状態である。

図２は、第１の実施形態における無線局の基本的な構成の一例を示す図である。図２において、２０１は後述するＲＯＭに格納されたプログラムや制御データに従って無線局を制御する制御部である。２０２は制御部２０１のプログラムや制御データなどを格納するＲＯＭである。２０３は制御部２０１が処理を実行時に使用するワークエリアやテーブルなどを含む一時記憶領域としてのＲＡＭである。

２０４はIEEE802.15.3やWiMediaなどの無線通信を行う無線通信部である。無線通信部２０４は制御部２０１によって電源が外部電源か電池かに応じて通信可能状態かスリープ状態に制御される。この制御については更に詳述する。

２０５は電源の種別を検知する電源検知部である。２０６は外部電源や電池などの電源部である。ここで、電源検知部２０５は電源部２０６が外部電源に接続されているか電池かを検知する。尚、検知方法は公知の方法で良く、ここでの詳細な説明は省略する。

図３は、第１の実施形態における各無線局の帯域配置と通信状態を示す図である。図３に示す上側の帯域において、各無線局の予約状況を示す四角内の矢印（↓）は上が送信側で、下が受信側であることを示している。１００、１００’はビーコン帯域である。２００は無線局１０３が無線局１１１のビーコンを傍受して無線グループ２０のビーコン帯域を保護するために予約したAlien BP DRP帯域である。３００は複数の無線局が通信回線（チャネル）にアクセスする権利を取得するための競合アクセス帯域である。

ここで、BPはBeacon Periodの略であり、DRPはDistributed Reservation Protocolの略である。また、各無線局が通信に使用するチャネルを予約するための予約帯域を示す四角の上の“Ｈ”、“Ｓ”、“Ａ”は予約の種類を示している。“Ｈ”はHard DRPで、送信局が受信局を決めて通信する帯域である。“Ｓ”はSoft DRPで、競合アクセスを許可するが、送信局はバックオフタイムを用いないでアクセスする権利を取得する。“Ａ”はAlien BP DRPである。

尚、図３には示していないが、予約の種類としてPrivate DRPもある。このPrivate DRPはチャネルアクセス方法など、この帯域内は参加している送信局と受信局で自由に決めることができる。

また、図３に示す帯域の下側は、無線局１０１〜１０４が通信可能状態かスリープ状態かを示している。無線局１０１〜１０４がWake Up、即ち、通信可能状態のときは太線が“上”に、スリープ状態のときは太線が“下”になっている。また、“Owner”は自局が予約した送信帯域を示し、“Target”は自局の受信帯域を示している。そして、“ｈ”は他の無線局が自局以外を受信局として予約したHard DRPを示し、“ｓ”は他の無線局が自局以外を受信局として予約したSoft DRPを示している。

WiMediaでは、送信局が予約したHard DRP帯域とPrivate DRP帯域で受信局は決められた非競合アクセス通信を行っている。しかしながら、帯域を予約したにも関わらず、データがない場合やデータ量が少なかった場合、送信局は残された帯域をＵＤＡと呼ばれる信号で解放する。これに対して、受信局がＵＤＲと呼ばれる信号を返信すると、無線グループ内の全ての無線局が残りの帯域内で競合アクセスを用いて通信可能となる。

また、WiMediaでは、送信局が予約したSoft DRP帯域で送信局は受信局を指定して帯域予約をするが、基本的には競合アクセス期間になる。この帯域で送信局はランダムバックオフ手順を踏まないため、他の無線局より有利に帯域を確保できる。しかしながら、送信局に送信すべきデータがない場合やデータ量が少なかった場合には残りの帯域は同じ無線グループ内の無線局による競合アクセス期間になる。

ここで、無線局１０１、１０２が外部電源に接続されている場合、消費電力を低減することはあまり重要ではない。逆に、大容量のデータを送受信したい場合には、より大きい帯域確保が重要な項目になる。

一方、無線局１０３、１０４が電池で駆動している場合、大容量のデータを送受信することも重要かもしれないが、省電力が優先される。

そこで、図３に示すように、外部電源に接続されている無線局１０１、１０２では、Alien BP DRP以外の全ての帯域で通信可能にしておく。これにより、以下の時間帯の通信が可能になる。
１.ビーコンを送受信する時間帯
２.自局が送信するために予約した帯域
３.同じ無線グループ１０内の他の無線局が自局を受信局に設定して予約した帯域
４.競合アクセス時間
５.同じ無線グループ１０内の他の無線局が自局以外を受信局として予約したHard DRPの帯域で受信局がＵＤＲを送信した後の時間
６.同じ無線グループ１０内の他の無線局が自局以外を受信局として予約したSoft DRPの帯域で送信局がデータを発信しなかった場合やデータが少なくて早く通信が終わった場合の残り時間
一方、電池駆動の無線局１０３、１０４では、同じ無線グループ１０内の他の無線局が自局以外を受信局として予約した帯域はスリープ状態で通信を行わずに電力消費を抑えている。但し、無線局１０３が検出した他の無線グループ２０の無線局１１１のビーコンにより無線局１０３が予約したAlien BP DRP帯域２００では、予約を維持するために無線局１０３はスリープ状態にしない。

第１の実施形態によれば、無線局が外部電源に接続されているか、電池で駆動しているかを検知し、検知した結果に応じて通信可能な時間を変えることにより、無線通信における消費電力の低減と通信の大容量化のトレードオフを可能とすることができる。

［第２の実施形態］
次に、図面を参照しながら本発明に係る第２の実施形態を詳細に説明する。第２の実施形態における無線グループの構成及び無線局の構成は、第１の実施形態（図１及び図２）と同様であり、ここでの説明は省略する。

図４は、第２の実施形態における各無線局の帯域配置と通信状態を示す図である。ここで、図４に示す無線局１０１〜１０４は図１に示す第１の実施形態と同様の通信を行っている。

第２の実施形態では、外部電源に接続されている無線局１０１、１０２が他の無線局が自局以外を受信局として予約したHard DRPの帯域、即ち、“ｈ”で示される帯域ではスリープ状態に移行する。図４では、無線局１０２が“ｈ”で示される帯域でスリープ状態になっている。電池駆動の無線局Ｈ１、Ｈ２は、第１の実施形態と同様の制御を行っている。このような制御を行う場合、Hard DRPの帯域で帯域を予約した無線局と、受信局として設定された無線局のみが通信可能である。図４に示す例では、無線局１０１が送信局で、無線局１０３が受信局である。このように、受信局が１台の場合には、送信局がＵＤＡを送信し、受信局がＵＤＲを送信した後は、受信局に送信局宛のデータがあれば、即座にデータ伝送が可能になる。

尚、Alien BP DRP２００、競合アクセス帯域３００については、第１の実施形態と同様である。

また、図４に示す例では、予約帯域として、Hard DRPのみを説明したが、Private DRPの場合でも同様である。

［第３の実施形態］
次に、図面を参照しながら本発明に係る第３の実施形態を詳細に説明する。第３の実施形態における無線グループの構成及び無線局の構成は、第１の実施形態（図１及び図２）と同様であり、ここでの説明は省略する。

図５は、第３の実施形態における各無線局の帯域配置と通信状態を示す図である。ここで、図５に示す無線局１０１〜１０４は図１に示す第１の実施形態と同様の通信を行っている。

第３の実施形態では、電池駆動の無線局１０３、１０４が、他の無線局が自局以外を受信局として予約したHard DRPの帯域、即ち“ｈ”で示される帯域でスリープ状態になる。第１の実施形態と異なり、電池駆動の無線局１０３、１０４は、他の無線局が自局以外を受信局として予約したSoft DRPの帯域、即ち“ｓ”の帯域ではスリープ状態に移行しない。このように、電池駆動の無線局であっても、データ通信を行える可能性の高いSoft DRPの期間はスリープ状態に移行しないことにより、電力の節約よりもデータ通信を行う必要性が高い場合等にも柔軟に対応することができる。

尚、図５に示す例では、予約帯域として、Hard DRPのみを説明したが、Private DRPの場合も同様である。

［第４の実施形態］
次に、図面を参照しながら本発明に係る第４の実施形態を詳細に説明する。第４の実施形態における無線グループの構成及び無線局の構成は、第１の実施形態（図１及び図２）と同様であり、ここでの説明は省略する。

図６は、第４の実施形態における各無線局の帯域配置と通信状態を示す図である。ここで、図６に示す無線局１０１〜１０４は図１に示す第１の実施形態と同様の通信を行っている。

第４の実施形態では、各無線局の予約帯域を示す四角内で、受信局として括弧が付いていない無線局は、本来送信局がデータ伝送しようとしている無線局である。また、括弧が付いている無線局は受信局として追加された無線局である。このように、第４の実施形態では、外部電源に接続されている無線局１０１、１０２は他の無線局が受信局として予約されている帯域においても受信局として設定され、その帯域では通信可能状態になる。

つまり、図６に示すように、無線局１０１、１０２は非常に大きい帯域で通信可能状態になっている。これは、外部電源の無線局１０１、１０２は、自局以外の無線局が本来の受信局の帯域でも受信局として帯域予約されているため、帯域が解放された後は通信可能になるからである。

また、外部電源の無線局１０１、１０２は、自局以外の無線局が本来の受信局の帯域でも、受信局として帯域予約されているため、競合アクセスによる通信が可能になる。

また、電池駆動の無線局は、自らが予約した帯域と受信局として指定された帯域、競合アクセス帯域３００のみで通信可能になり、それ以外の帯域ではスリープ状態になるため、消費電力を低減できる。

［第５の実施形態］
次に、図面を参照しながら本発明に係る第５の実施形態を詳細に説明する。第５の実施形態における無線グループの構成及び無線局の構成は、第１の実施形態（図１及び図２）と同様であり、ここでの説明は省略する。

図７は、第５の実施形態における各無線局の帯域配置と通信状態を示す図である。ここで、図７に示す無線局１０１〜１０４は図１に示す第１の実施形態と同様の通信を行っている。

第５の実施形態では、各無線局の予約帯域を示す四角内で、受信局として括弧が付いていない無線局は、本来送信局がデータ伝送しようとしている無線局である。また、括弧が付いている無線局は受信局として追加された無線局である。このように、第５の実施形態では、外部電源に接続されている無線局１０１、１０２は、他の無線局が受信局として予約されているSoft DRPの帯域においても受信局として設定され、その帯域では通信可能状態になる。

また、外部電源に接続されている無線局１０１、１０２は他の無線局が自局以外を受信局として予約したHard DRPの帯域、即ち、“ｈ”で示される帯域ではスリープ状態に移行する。このような制御を行う場合、Hard DRPの帯域で帯域を予約した無線局と受信局として設定された無線局のみが通信可能である。特に、受信局が１台の場合には、送信局がＵＤＡを送信し、受信局がＵＤＲを送信した後は、受信局に送信局宛のデータがあれば、即座にデータ伝送が可能になる。

尚、Alien BP DRP２００、競合アクセス帯域３００については、第４の実施形態と同様である。

また、図７に示す例では、予約帯域として、Hard DRPのみを説明したが、Private DRPの場合でも同様である。

［第６の実施形態］
次に、図面を参照しながら本発明に係る第６の実施形態を詳細に説明する。第６の実施形態における無線グループの構成及び無線局の構成は、第１の実施形態（図１及び図２）と同様であり、ここでの説明は省略する。

図８は、第６の実施形態における各無線局の帯域配置と通信状態を示す図である。ここで、図８に示す無線局１０１〜１０４は図１に示す第１の実施形態と同様の通信を行っている。

第６の実施形態では、各無線局の予約帯域を示す四角内で、受信局として括弧が付いていない無線局は、本来送信局がデータ伝送しようとしている無線局である。また、括弧が付いている無線局は指定された帯域でアクセス可能になった時に通信できるように、受信局として追加された無線局である。

図８に示すように、自局が送受信する帯域として予約されていないHard DRPの帯域、即ち、“ｈ”で示される帯域で、電池駆動の無線局１０３、１０４がスリープ状態になり、それ以外の帯域では全ての無線局１０１〜１０４が通信可能となる。

尚、図８に示す例では、予約帯域として、Hard DRPのみを説明したが、Private DRPの場合も同様である。

以上説明した実施形態では、消費電力の低減と通信の大容量化のトレードオフを、電源の種別によって通信可能な時間を変えることにより、それぞれの無線局の優先度に対応できる。また、電源種別で一律に通信可能な時間を変える例を示したが、各無線局の優先度に応じて、個別に通信可能な時間を変えても良い。

尚、本発明は複数の機器（例えば、ホストコンピュータ，インターフェース機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用しても良い。

また、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（ＣＰＵ若しくはＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行する。これによっても、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。

この場合、コンピュータ読み取り可能な記録媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記録媒体は本発明を構成することになる。

このプログラムコードを供給するための記録媒体として、例えばフレキシブルディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。

また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、次の場合も含まれることは言うまでもない。即ち、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理により前述した実施形態の機能が実現される場合である。

更に、記録媒体から読出されたプログラムコードがコンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込む。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理により前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

第１の実施形態における無線グループの構成を示す図である。 第１の実施形態における無線局の基本的な構成の一例を示す図である。 第１の実施形態における各無線局の帯域配置と通信状態を示す図である。 第２の実施形態における各無線局の帯域配置と通信状態を示す図である。 第３の実施形態における各無線局の帯域配置と通信状態を示す図である。 第４の実施形態における各無線局の帯域配置と通信状態を示す図である 第５の実施形態における各無線局の帯域配置と通信状態を示す図である。 第６の実施形態における各無線局の帯域配置と通信状態を示す図である。

符号の説明

１０ 無線グループ
２０ 無線グループ
１０１ 無線局
１０２ 無線局
１０３ 無線局
１０４ 無線局
１１１ 無線局
２０１ 制御部
２０２ ＲＯＭ
２０３ ＲＡＭ
２０４ 無線通信部
２０５ 電源検知部
２０６ 電源部

Claims (8)

1. 複数の通信装置で形成されたグループにおいて無線通信を行う通信装置であって、
   自装置の電源が外部電源か電池かを検知する検知手段と、
   自装置が送信側又は受信側として通信を行う帯域以外で、前記検知手段で検知した結果に応じて、自装置の無線通信手段を通信可能状態かスリープ状態に制御する制御手段とを有することを特徴とする通信装置。
2. 前記制御手段は、自装置の無線通信手段を、自装置の電源が外部電源の場合には通信可能状態に制御し、電源が電池の場合にはスリープ状態に制御することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記制御手段は、自装置の電源が外部電源の場合で、かつ他の通信装置の競合アクセスを許可して通信を行う帯域の場合には自装置の無線通信手段をスリープ状態に制御することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
4. 前記制御手段は、自装置の電源が電池の場合で、かつ他の通信装置の競合アクセスを許可して通信を行う帯域の場合には自装置の無線通信手段を通信可能状態に制御することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
5. 前記電源が外部電源の場合に、自装置を受信側として通信を行うよう設定する設定手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の通信装置。
6. 複数の通信装置で形成されたグループにおいて無線通信を行う通信装置にて実行される通信方法であって、
   自装置の電源が外部電源か電池かを検知する検知工程と、
   自装置が送信側又は受信側として通信を行う帯域以外で、前記検知工程で検知した結果に応じて、自装置の無線通信手段を通信可能状態かスリープ状態に制御する制御工程とを有することを特徴とする通信方法。
7. 請求項６に記載の通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
8. 請求項７に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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