JP2011130406A - 無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法、無線通信プログラム、記録媒体 - Google Patents

無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法、無線通信プログラム、記録媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】消費電力を抑えた通信を行う無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法、無線通信プログラム、記録媒体を提供する。
【解決手段】複数の無線通信装置からなるネットワーク上に配置される無線通信装置において、前記ネットワークの経路ごとにパケットを生成するパケット生成部と、前記パケットを送信するために消費される消費電力を示す消費電力情報を前記経路ごとに求める演算部と、前記求められた消費電力情報を、前記パケットに付加する付加部と、前記消費電力情報が付加された前記パケットを前記経路ごとに送信する送信部と、を有する無線通信装置を提供する。
【選択図】図2

Description

本発明は、無線で情報を通信する無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法、無線通信プログラム、記録媒体に関する。
無線技術の発達に伴い、従来、有線で接続されていたものが無線での接続が用いられている。例えば、LANであれば、IEEE802.3に代表されるイーサーネットでの接続が主流であった。しかし、近年は、IEEE802.11系統に代表される無線LANでの接続が多くの情報通信機器で採用されている。また、無線通信はその自由度から、動的に構成されるメッシュネットワークを実現する手法として有望である。
メッシュネットワークのルーティング(経路探索)技術において、例えば、特許文献1、2などが提案されている。これらの技術はホップ数が最小になるように制御される技術である。
しかし、特許文献1、2の技術では、ネットワーク全体の消費電力については考慮されておらず、消費電力が多大に消費される場合があるという問題が生じる。
本発明ではこのような問題を鑑み、消費電力を抑えた通信を行う無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法、無線通信プログラム、記録媒体を提供することを目的とする。
本無線通信装置は、
複数の無線通信装置からなるネットワーク上に配置される無線通信装置において、
前記ネットワークの経路ごとにパケットを生成するパケット生成部と、
前記パケットを送信するために消費される消費電力を示す消費電力情報を前記経路ごとに求める演算部と、
前記求められた消費電力情報を、前記パケットに付加する付加部と、
前記消費電力情報が付加された前記パケットを前記経路ごとに送信する送信部と、
を有する。
開示の無線通信装置によれば、消費電力を抑えた通信を行うことが可能となる。
メッシュネットワークの構成例を示す図。 本無線通信装置の機能構成例を示した図。 本無線通信装置の処理フローの一例を示した図。 パケットの一例を示した図。 CPUが保持しているテーブル表の一例を示した図。 プロトコル制御部18が保持しているテーブル表の一例を示した図。 本無線通信装置の処理フローの一例を示した図。 ネットワーク全体のパケットの流れの一例を示した図。 本無線通信装置の処理フローの一例を示した図。 メッシュネットワークの別の構成例を示す図。 本無線通信装置の別の構成例を示した図。 メッシュネットワークの構成例を示す図。 メッシュネットワークの構成例を示す図。 本無線通信装置の機能構成例を示した図。 本無線通信装置の処理フローの一例を示した図。 本無線通信装置の処理フローの一例を示した図。
[本実施例の前提の一例]
本実施例の前提の一例について説明する。本実施例の無線通信装置、無線通信方法、無線通信システムは主にメッシュネットワーク上で用いられるものである。以下では、メッシュネットワークを単にネットワークという。該ネットワークは例えば、オフィスのような小規模の領域内に設けられているとする。
図1にネットワークの機能構成例を示す。図1の例では、ノード1〜ノード5で構成されている。ノード1〜5はそれぞれ無線通信装置である。無線通信装置とは、無線で情報データを送信する装置である。該無線通信方式には、IEEE802.11x規格に基づく無線LAN、IEEE802.15.1で規定される無線通信プロトコル、例えばブルートゥース(BT: Bluetooth)が含まれる。また、ジグビー(zigbee(登録商標))が含まれてもよい。
以下の説明では、ノード1の無線通信装置はユーザのPC(Personal Computer)に接続(搭載)されているものとし、ノード1の無線通信装置を送信用無線通信装置100という。また、ノード5の無線通信装置は、画像形成装置に接続(搭載)されているものとし、ノード5の無線通信装置を受信用無線通信装置200という。
また、他のノード2〜4については、上述の通り、無線通信装置である。複数の無線通信装置とは、ネットワークを構成する無線通信装置のうち、送信用無線通信装置および受信用無線通信装置以外の無線通信装置である。以下では、送信用無線通信装置および受信用無線通信装置以外の無線通信装置を「途中無線通信装置50」という場合もある。該「途中無線通信装置50」は、中継無線通信装置、転送無線通信装置と呼ばれてもよい。この複数の途中無線通信装置50は、他の従業員の装置(例えば、PC)などに接続(搭載)されているものである。説明簡略化のために、複数の途中無線通信装置50を単に、ノード2〜4という。
ユーザ側のPCで生成された画像データは送信用無線通信装置100(ノード1)から送信され、他のノード2〜4を経由して、受信用無線通信装置200(ノード5)に受信される。該受信用無線通信装置200に接続されている画像形成装置200は、受信した画像データについて画像形成処理を行う。
送信用無線通信装置100は、受信用無線通信装置200のアドレスを認識している。例えば、IPアドレスであってもよい。また、各ノードは隣接するノードのアドレスを認識している(例えば、ノード1はノード2、及び3のアドレスを認識しており、ノード2はノード4のアドレスを認識している)。また、各ノードは隣接するノードへの送信に必要な送信電力を認識しているものとする(例えば、ノード1はノード2、及び3にパケットを送信するための送信電力を認識しており、ノード2はノード4にパケットを送信するための送信電力を認識している)。
[実施形態1]
図2に本実施例の送信用無線通信装置100の機能構成例を示す。本実施例の送信用無線通信装置100は、送受信部12と、RF部14と、ベースバンド変復調部16と、プロトコル制御部18と、RAM20と、CPU22と、ROM24とを含む。また、プロトコル制御部18と、RAM20と、CPU22と、ROM24とはバス50で接続されている。また、各ノード2〜4の途中無線通信装置についても、図2と同様の構成である。
また、本実施例の無線通信方法は、(1)経路決定工程と、(2)実データ送信工程との2つに分けられてもよい。例えば、(1)経路決定工程により、経路が決定された後に、実データ(例えば、画像データ)を送信するための(2)実データ送信工程が行われる。(1)経路決定工程について説明する。
[経路決定工程]
経路決定工程では、送信用無線通信装置100は、経路探索パケットを生成し、無線送信する。該経路探索パケットは、最終的に、受信用無線通信装置200に受信される。また、経路探索パケットは、送信用無線通信装置100から受信用無線通信装置200までの全ての経路ごとに生成される。例えば、全ての経路には2の経路が含まれる。例えば、(1)ノード1→ノード2→ノード4→ノード5と、(2)ノード1→ノード3→ノード4→ノード5である。従って、経路(1)用の経路探索パケットAと経路(2)用の経路探索パケットBが生成される。なお、以下の説明では、経路を説明する際には、「ノード」という用語を用いる。「ノード」と「途中無線通信装置」は同義であってもよい。
<送信用無線通信装置100の経路探索パケット作成手法>
送信用無線通信装置100の経路探索パケット作成処理について説明する。
図3に送信用無線通信装置100の経路探索パケット作成処理の主な処理の流れを示す。
図4に、送信用無線通信装置100および、他のノード2〜4が作成するパケットの一例を示す。図4では、経路探索パケットPのフォーマットの一例と、X〜Zにそれぞれ、ノード1(つまり送信用無線通信装置100)、ノード2、ノード4が生成する経路探索パケットに含まれる情報の一例を示す。
送信用無線通信装置100による、経路「1→2→4→5」についての経路探索パケットAの作成処理について説明する。
CPU22の生成部132は、MACヘッダー62をRAM20上に生成する(ステップS2)。該MACヘッダー62は、図4のXに示すように、次のノード(つまりノード2)のアドレスと、最終のノード(つまりノード5であり、受信用無線通信装置200)のアドレスとが含まれる。次のノードとは、当該ノードと無線通信が可能な任意の途中無線通信装置又は受信用無線通信装置である。該任意の途中無線通信装置は、当該ノードから受信用無線通信装置までのある経路に含まれる。
CPU22の生成部132は、経路情報64をRAM20上に作成して、MACヘッダー62に経路情報64を付加する。該経路情報64は、最初にパケットを送信したノード(この例ではノード1)から、自己のノードまでの経路を示す情報である。例えば、図4のXに示すように、経路情報64には、ノード1のアドレスが含まれる。
次に、プロトコル制御部18の生成部87は、FCS68(フレームチェックシーケンス)を算出する(ステップS4)。
ステップS4で、CPU22の生成部132によりMACヘッダー62および経路情報64は生成される。また、プロトコル制御部18の生成部87によりFCS68が生成される。本実施例では、MACヘッダー62、経路情報64、FCS68からなるパケットは消費電力情報が付加される前のパケットである。以下の説明では、消費電力情報が付加される前のパケットを「消費電力情報付加前パケット」とし、単に「パケット」という場合もある。つまり、CPU22の生成部132およびプロトコル制御部18の生成部87によりパケットは生成される。以下の説明では、生成部132および生成部87をまとめてパケット生成部という。パケット生成部は、経路ごとに、消費電力情報付加前パケットを生成する。該経路には、ノード1、ノード2、ノード4、及びノード5の順に転送される経路と、ノード1、ノード3、ノード4、及びノード5の順に転送される経路とが含まれる。また、パケット生成部は、経路全てについての消費電力情報付加前パケットを生成してもよい。
次に、CPU22は、送信電力をプロトコル制御部18内の第1レジスタ88に設定する(ステップS6)。
ステップS6で、全てのノードのCPU22は、自己のノードに隣接する各ノードと、該各ノードにパケットを送信するための送信電力とを対応付けたテーブル表70を予め、保持している。該テーブル表の一例を図5に示す。図5のテーブル表は、送信用無線通信装置100が保持しているものである。送信用無線通信装置100が、当該送信用無線通信装置100と隣接するノード2またはノード3にパケットを送信するために必要な送信電力が示されている。例えば、送信用無線通信装置100からノード2までパケットを送る送信電力は−45dBmであり、送信用無線通信装置100からノード3までパケットを送信する際の送信電力は−30dBmである。
経路探索パケットAを生成する場合には、送信電力は−45dBmである。CPU22は、プロトコル制御部18内の第1レジスタ88に「送信電力が−45dBm」である旨の情報を設定する(ステップS6)。
プロトコル制御部18は、第1レジスタ88に格納された「送信電力が−45dBm」である旨を示す送信電力情報をRF部14に伝える。なお、送信電力Eについてはノードごとに、以下の式(1)により求めておき、テーブル表70(図5参照)を作成すればよい。
E=αd (1)
式(1)において、αは定数であり、dはノード間の距離(通信距離)であり、rは2〜4の定数である。
次に、プロトコル制御部18内の演算部82は、隣接するノード(この場合はノード2)に経路探索パケットAを送信するために、(転送時に)必要な消費電力を示す消費電力情報を経路ごとに生成する(ステップS8)。生成の手法については、様々あるが、第1レジスタ88に格納されている送信電力情報から消費電力情報を生成する2つの手法について説明する。
第1の手法として、演算部82内の変換手段822およびテーブル表を用いる手法について説明する。該テーブル表80の一例を図6に示す。図6に示すテーブル表では、送信電力情報と消費電力情報とが対応付けられている。例えば、送信電力が−50dBmであれば、消費電力は120mWである。テーブル表80は予め作成されるものであり、テーブル表記憶部84に予め記憶されている。
送信用無線通信装置100からノード2にパケットを送信する際の送信電力は−45dBmであることから、演算部82内の変換手段822は、−45dBmの送信電力情報を130mWの消費電力情報に変換する。
第2の手法として、演算部82内の算出手段824を用いる手法について説明する。算出手段82は、第1レジスタ88に格納されている送信電力情報から所定の算出式により、消費電力情報を算出する。該所定の算出式とは、送信電力値と、該送信電力値に対応する消費電力値と、から実験的に求められてもよい。例えば、複数の送信電力値と、これらの送信電力値に対応する消費電力値と、から予め求められてもよい。該所定の算出式は、算出手段82に保持させてもよい。消費電力情報の生成手法についてはこれらに限られない。
第1の手法であるテーブル表80を用いることにより、消費電力情報の算出コスト(算出するための処理負荷)を削減できる。また、第2の手法である算出式を用いることにより、例えば、テーブル表80に記載されていない送信電力情報でも、消費電力情報を算出できる。例えば、第2の手法である算出式を用いることにより、送信電力が細かい値(例えば−47dBm)であっても適切に求めることができる。
RAM20上に生成されたMACヘッダー62および経路情報64は、プロトコル制御部18に送信される。付加部86は、消費電力情報70をFCS68の後に付加する。換言すれば、経路探索パケットに、消費電力情報70を含める。FCS68の後に、消費電力情報70を付加することにより、図4のPに示す経路探索パケットAが生成される。該経路探索パケットAはベースバンド変復調部16に送信される。ベースバンド変復調部16は経路探索パケットAに対して、OFDM処理(直交周波数分割多重方式のデジタル変調)を行う。OFDM処理が行われた経路探索パケットAは、送受信部12よりノード2に送信される。
[ネットワークでの経路探索パケットの流れ]
ネットワークでの経路探索パケットの流れを説明する。複数の途中無線通信装置(中間ノード、つまりノード2〜4)と受信用無線通信装置200の処理フローを図7に示す。また、経路探索パケットの流れを図8に示す。ノード2〜4および受信用無線通信装置200の機能構成例は図2に示すものと同じである。
図7及び図8を参照して説明する。
送信用無線通信装置100が、経路探索パケットAをノード2に送信すると(ステップS202)、ノード2の装置の送受信部12が、該経路探索パケットAを受信する(ステップS101)。該送受信部12は、受信した経路探索パケットAをRF部14に入力する。RF部14に入力された経路探索パケットAは、ベースバンド変復調部16、プロトコル制御部18経由で、RAM20に格納される。
CPU22の解析部128は、経路探索パケットAに含まれるMACヘッダー62を解析する(ステップS102)。該解析結果により、ノード2のアドレスと最終ノード5のアドレスを取得できる。
次に、CPU22の宛先判定部126は、最終ノードのアドレスが、自己の(つまりノード2の)アドレスと一致するか否かを判定する(ステップS104)。最終ノード5のアドレスとノード2のアドレスとは一致しないので、宛先判定部126はNOと判断し、ステップS106に進む(ステップS104:NO)。
次に、CPU12内の書き換え部130は、RAM20に格納されている経路探索パケットA内のMACヘッダー62の書き換えを行う(ステップS106)。具体的には、図4のXのMACヘッダー62に示されているノード2のアドレスを、図4のYに示すように、次のノード(つまりノード4)のアドレスに書き換える。ノード4のアドレスに、ノード2のアドレスを書き換えることにより、ノード2から送信された経路探索パケットAは、ノード4に送信される。
更に、書き換え部130は、経路情報に自分のアドレスを追記することで経路情報を更新する。該追記は、送信用無線通信装置100から自己のノード(つまり、ノード2)の無線通信装置までの経路であることを示すように、追記される。例えば、書き換え部130は、経路情報64を、「ノード1のアドレス」から「ノード1のアドレス→ノード2のアドレス」に更新する。そして、プロトコル制御部18内の生成部87は、FCS68を生成する(ステップS108)。
CPU22内の取得部122は、RAM20に格納されている経路探索パケットA内の消費電力情報70を取得する。該消費電力情報70は第2レジスタ90内に格納される。
また、<送信用無線通信装置100の経路探索パケット作成手法>と同様に、CPU22は、送信電力をプロトコル制御部18内の第1レジスタ88に設定する(ステップS110)。該送信電力とは、経路探索パケットAを次のノード(つまり、ノード4)に無線送信するための電力である。演算部82は、第1レジスタ88内の送信電力情報から消費電力情報を生成する。消費電力を生成する手法として、上記第1の手法または第2の手法などを使用できる。例えば、ノード2からノード4へパケットを無線送信するための、消費電力を180mWとする。
演算部82内の更新手段826は、演算部82が生成したノード2からノード4へ無線送信するための消費電力180mWと、第1レジスタ88に格納されている消費電力130mWとを加算する。更新手段826は、加算した結果である消費電力310mWを消費電力情報70として更新する(ステップS114)。換言すれば、途中無線通信装置の演算部82は、送信用無線通信装置100が当該途中無線通信装置に経路探索パケットを送信する際の送信電力から生成した消費電力と、当該途中無線通信装置が他の途中無線通信装置又は受信用無線端末装置に送信する際の送信電力から生成した消費電力とを合計することにより、消費電力情報を生成する。
付加部86は、該更新された消費電力情報70をFCS68の後に付加する(ステップS114)。換言すれば、経路探索パケットに、消費電力情報70を含める。
更新された消費電力情報が付加された経路探索パケットAは、ベースバンド変復調部16の処理を経て、RF部14により無線信号に変換された後、送受信部12よりノード4の装置へ送信される(ステップS116、ステップS204)。
ノード4の装置でもステップS101〜ステップS116の処理が行われる。ノード4の装置では、ノード4からノード5へパケットが送信される際に設定される送信電力に対応する消費電力を150mWとする。
ノード4の無線通信装置は、図4のZに示すように、MACヘッダー62に含まれる次のノードの情報を、ノード2のアドレスからノード5のアドレスに変更する。
また、経路情報64は、ノード1からノード2への経路を示す「ノード1のアドレス→ノード2のアドレス」から、ノード1からノード2、及びノード2からノード4への経路を示す「ノード1のアドレス→ノード2のアドレス→ノード4のアドレス」に更新される。また、消費電力情報70は、310+150=460mWに更新される。
消費電力情報などが変更された、図4のZに示す情報が含まれる経路探索パケットAは、ノード5(受信用無線通信装置200)へ送信される。送信用無線通信装置100から受信用無線通信装置200までパケットを送信するために消費される消費電力の合計は、460mWである。
一方、ノード1、ノード3、ノード4、及びノード5の順に転送される経路で経路探索パケットBが送信された場合の、該経路探索パケットBの消費電力の合計は、400mWであるとする。
送信用無線通信装置100および受信用無線通信装置200以外の無線通信装置の送受信部は、次の無線通信装置または、受信用無線通信装置200に経路探索パケットを送る。
[受信用無線通信装置200の処理]
次に、受信用無線通信装置200の処理を、図7を用いて説明する。
受信用無線通信装置200が、ノード4から経路探索パケットA、Bを受信する(ステップS101)。該経路探索パケットA、Bは、RF部14、ベースバンド変復調部16、プロトコル制御部18を経由して、RAM20に格納される。
CPU22の解析部128は、経路探索パケットA、BのMACヘッダー62を解析する(ステップS102)。
CPU22の解析部128は、該MACヘッダー62内の最終ノードアドレスと、自己のアドレス(つまりノード5の受信用無線通信装置200のアドレス)とが一致するかどうかを判断する(ステップS104)。
MACヘッダー62内の最終ノードアドレスはノード5のアドレスであることから、ステップS104の判定はYESとなり、ステップS118に進む。
ステップS118では、一定時間待機する(ステップS118、ステップS208)。一定時間待機することにより、受信用無線通信装置200は、全ての経路ごとの経路探索パケットを受信することができる。一定時間待機後に、受信用無線通信装置200は、全ての経路ごとの経路探索パケットA、Bを受信したとする。
CPU22内の取得部122は、全ての経路(例えば、ノード1、ノード2、ノード4、及びノード5の順に転送される経路、ノード1、ノード3、ノード5、及びノード5の順に転送される経路)ごとの消費電力情報を取得する。具体的には、取得部122は、経路探索パケットAに付加されている消費電力情報(=460mW)と、経路探索パケットBに付加されている消費電力情報(=400mW)とを取得する。
決定部124は、取得した全ての消費電力情報を比較して、最小の消費電力を含む経路探索パケットを検索する(ステップS120)。換言すれば、取得部122によって取得された消費電力情報を比較して、消費電力が低い経路を決定する。
例えば、経路探索パケットAに付加された消費電力情報は460mWであり、経路探索パケットBに付加された消費電力情報は400mWである。従って、決定部124は、最小の消費電力となる経路探索パケットとして、経路探索パケットBを選択する。該決定部124は、該経路探索パケットBに対応する経路(ノード1、ノード3、ノード4、及びノード5の順に転送される経路」を、パケットを送るのに最も消費電力が低い経路であるとして決定する(ステップS124)。該最も消費電力が低い経路は、経路探索パケットBに含まれる経路情報により示される。
プロトコル制御部8は、経路が決定したことを示す経路決定パケットを作成する(ステップS126)。該経路決定パケットは、決定された経路に含まれる途中無線通信装置に、経路に含まれることを通知するパケットである。送受信部2は、該経路決定パケットを送信する(ステップS128)。
経路決定パケットは、経路「ノード1→ノード3→ノード4→ノード5」を遡る様に、「ノード5→ノード4→ノード3→ノード1」の順に転送される。ノード4、ノード3の送受信部2は、経路決定パケットを転送する。例えば、図8に示すように、経路決定パケットは、受信用無線通信装置200(ノード5)からノード4へ送信され、ノード4からノード3へ転送され、ノード3から送信用無線通信装置100(ノード1)へ転送される(ステップS212−S216)。以上の処理が、[経路決定工程]である。
[実データ送信工程]
次に、実データ送信工程について説明する。実データ送信工程では、[経路決定工程]により決定された経路で、実データ(この例では画像データ)が送信される。
送信用無線通信装置100による実データ送信工程の処理フローを、図9を用いて説明する。図9は、図3中において、ステップS6、S8、S12が省略されたものである。
CPU22は、MACヘッダー62を作成する(ステップS902)。なお、[経路決定工程]で作成されたMACヘッダー62をRAM20等に記憶させておき、該MACヘッダー62を用いてもよい。
CPU22は、実データ(画像データ)をMACヘッダーに付加し、FCSを算出する(ステップS904)。
該FCSを実データに付加することによりパケット(以下、「実データパケット」と呼ぶ)が生成される。該パケットは、送受信部12から送信される(ステップS906)。
送信用無線端末装置100は、送信先として、経路決定パケットを当該送信用無線通信端末100に送信したノード(ノード3)に実データパケットを送信する(ステップS218)。換言すれば、経路決定パケットの送信元(ノード3)に返信するように、実データパケットを送信する。
該実データパケットを受信したノード3は、経路決定パケットの送信元であるノード4に該実データパケットを送信する(ステップS220)。
該実データパケットを受信したノード4は、経路決定パケットの送信元であるノード5に該実データパケットを送信する(ステップS222)。このようにして、送信用無線通信装置100からの画像データを受信用無線通信装置200は受信する。
実データパケットを受信した受信用無線通信装置200は、実データパケットの送信元であるノード4に、ACK信号を送信する(ステップS224)。ACK信号とは、無事に、実データパケットを受信できたこと示す信号である。
ノード4は、受信したACK信号を、実データパケットの送信元であるノード3に送信する(ステップS226)。
ノード3は、受信したACK信号を、実データパケットの送信元であるノード1に送信する(ステップS228)。
送信用無線通信装置100は、ACK信号を受信する。ACK信号を受信することで、送信用無線通信装置100は、無事に、実データパケットが受信用無線通信装置200に送信されたことを認識できる。
本実施例の通信方法、通信システムによれば、複数の経路から、最も消費電力が少ない経路を決定することができる。送信用無線通信装置100は、決定された経路で、実データを送信することができる。最も消費電力が少ない経路で実データを送信することができるため、実データを送信するための消費電力を削減できる。
次に、演算部82が送信電力情報から消費電力情報に変換することが好ましい理由について説明する。送信電力情報は、式(1)で定められる。送信電力は、途中のノードの無線通信装置の送受信部12の種類に依存しないものである。アンテナの種類に依存しないものであってもよい。
一方、消費電力は、途中無線通信装置の送受信部12の種類に依存する。従って、送信用無線通信装置の種類が替わったとしても、演算部82により適切に消費電力を求めることができるという効果を奏する。
また、図4に示すように消費電力情報を経路探索パケットの最後尾につけることが好ましい理由について説明する。
本実施例では、ネットワークにおいて、全ての途中無線通信装置が、消費電力情報に対して処理を行えるものであるという仮定で説明した。仮に、複数の途中無線通信装置のうち、一部の途中無線通信装置が、消費電力情報に対して処理が行えず、かつ、消費電力情報が、経路探索パケットの最後尾ではない位置(例えばMACヘッダー62の次の位置)に付加されている場合には、消費電力情報に対して処理が行えず、無線通信装置にエラーが発生するという問題が生じる。
そこで、最後尾に消費電力情報を付加することで、消費電力情報に対して処理が行えない途中無線通信装置は、該消費電力情報を削除して、処理を行うことができる。従って、ネットワークを構成する途中無線通信装置のうちの一部が、消費電力情に対して処理を行わないものであったとしても、該無線通信装置に対してエラーが発生するということはない。
上述の説明では、ノード1からノード5までの経路が2つである場合を説明した。次に、経路がM個(Mは2以上の整数)である場合について説明する。図10に、M個の経路を示す。図10では、経路1、・・・、経路m、・・・、経路Mまであるとし、それぞれの経路で、n1、・・・、n、・・・、nのM個の途中無線通信装置50があるとする。以下では、例えば、経路mのnのm個目の途中無線通信装置50を50mnmと示す。
送信用無線通信装置100のパケット生成部(図2中の生成部132および生成部87は全て(M個の)経路ごとの経路探索パケットPm(1,...,m,...,M)を生成する(図3中のステップS2とステップS4)。パケット生成部は、M個のパケットを生成する。
また、送信用無線通信装置100はステップS6の処理を経た後、演算部82は、全ての経路ごとに(M個の経路ごとに)、次の無線通信装置50に前記パケットを送信するために消費される消費電力を示す消費電力情報70mを求める。そして、消費電力情報70mが付加された経路探索パケットPmは、送受信部2により送信される。
次に、途中無線通信装置50mnmの処理内容について説明する。特に、途中無線通信装置50mnmは、図7中のステップS106、S108、S110を経た後のステップS112の処理内容について説明する。ステップS112では、送信用無線通信装置100から、自身(無線通信装置50mnm)までに経路探索パケットPmが送信されるために消費される合計の消費電力が、第2レジスタ90に格納される。そして、無線通信装置50mnmが、経路探索パケットPmを次の無線通信装置50mnm+1まで送信するために消費される消費電力を求める。そして、更新手段826が該求められた消費電力と第2レジスタに格納された消費電力を加算することで、経路探索パケットPmの消費電力情報70を更新する。以降の処理は、ステップS114、ステップS116と同様の処理なので、説明を省略する。
1つの経路を構成する送信用無線通信装置100、複数の途中無線通信装置、及び受信用無線通信装置200の順に転送される場合において、複数の途中無線通信装置は、順次、消費電力を加算していく。換言すれば、途中無線通信装置の更新手段826(図2参照)は、経路探索パケットを送信するために、当該途中無線通信装置までに消費されるべき消費電力と、当該途中無線通信装置が次の途中無線通信装置又は受信用無線通信装置に経路探索パケットを送信するために消費されるべき消費電力とが加算する。
本実施例では、送信用無線通信装置100、受信用無線通信装置200、無線通信装置50が全て、図2に示される機能を有する場合について説明した。しかし、それぞれの装置において、特に必要のない構成部については省略してもよい。
本実施例において、送信用無線通信装置100(ノード1)は、経路探索パケットを生成し、該経路探索パケットをブロードキャストしてもよい。該経路探索パケットには、消費電力情報が含まれる。該消費電力情報を算出する際に使用される送信電力は、当該送信用無線通信装置100と、当該送信用無線通信装置100と無線通信可能な途中無線通信装置のうち、任意の途中無線通信装置との間で設定されるべきものであってもよい。
該ブロードキャストされた経路探索パケットを受信した途中無線通信装置(ノード2、3)は、該経路探索パケットをブロードキャストする。該経路探索パケットをブロードキャストする際に、該途中無線通信装置(ノード2、3)は、該経路探索パケットに含まれる消費電力に、当該途中無線通信装置において算出されるべき送信電力を使用して算出される消費電力を加算する。該送信電力は、当該当該無線通信装置と、当該当該無線通信装置と無線通信可能な途中無線通信装置又は受信用無線通信装置のうち、任意の途中無線通信装置又は受信用無線通信装置との間で設定されるべきものである。
該途中無線通信装置(ノード2、3)によりブロードキャストされた経路探索パケットを受信した途中無線通信装置(ノード4)は、該経路探索パケットをブロードキャストする。該経路探索パケットをブロードキャストする際に、該途中無線通信装置(ノード4)は、該経路探索パケットに含まれる消費電力に、当該途中無線通信装置において算出されるべき送信電力を使用して算出される消費電力を加算する。該送信電力は、当該当該無線通信装置と、当該当該無線通信装置と無線通信可能な途中無線通信装置又は受信用無線通信装置のうち、任意の途中無線通信装置又は受信用無線通信装置との間で設定されるべきものである。
受信用無線通信装置200は、該途中無線通信装置(ノード4)によりブロードキャストされた経路探索パケットを受信する。受信用無線通信装置200は、受信した経路探索パケットに基づいて、経路を決定する。例えば、経路探索パケットに含まれる消費電力情報に基づいて、該消費電力が最低となる経路検索パケットに含まれる経路情報に基づいて決定してもよい。該受信無線通信装置200は、経路探索パケットに基づいて決定した経路情報を含む経路決定パケットを送信する。該経路決定パケットは、経路情報に含まれる途中無線通信装置間を転送され、送信用無線通信装置100に受信される。
[プログラム、記録媒体について]
また、図11に、本実施例の送信用無線通信装置100、受信用無線通信装置200、無線通信装置50のハードウェア構成の一例を示す。本実施例の送信用無線通信装置100、受信用無線通信装置200、無線通信装置50は、CPU22、RAM20、ROM24、ネットワークI/F部516、入力部517、表示部518、外部記憶装置I/F部514を含む。
CPU22は、コンピュータの中で、各装置の制御やデータの演算、加工を行う演算装置である。CPU22は、RAM20に記憶されたプログラムを実行する演算装置である。CPU22は、入力装置や記憶装置からデータを受け取り、演算、加工した上で、出力装置や記憶装置に出力する。
RAM20は、CPU22が実行する基本ソフトウェアであるOSやアプリケーションソフトウェアなどのプログラムやデータを記憶又は一時保存する記憶装置である。
ROM24は、アプリケーションソフトウェアなどに関連するデータを記憶する記憶装置である。
ネットワークI/F部516は、有線及び/又は無線回線などのデータ伝送路により構築されたLAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)などのネットワークを介して接続された通信機能を有する。該通信機能により、他の無線通信装置などと通信を行うことができる。
入力部517や表示部518は、キースイッチ(ハードキー)とタッチパネル機能を備えたLCD(Liquid Crystal Display)とから構成されてもよい。タッチパネル機能には、グラフィカルユーザインターフェース(GUI: Graphical User Interface)のソフトウェアキーを含むようにしてもよい。また、入力部517や表示部518は、情報処理装置1が有する機能を利用する際のユーザインターフェース(UI: User Interface)として機能する表示及び/又は入力装置であってもよい。
外部記憶装置I/F部514は、USB(Universal Serial Bus)などのデータ伝送路を介して接続された記憶媒体515(例えば、フラッシュメモリなど)と当該情報処理装置とのインタフェースである。
また、記憶媒体515に、所定のプログラムを格納し、記憶媒体515に格納されたプログラムは外部記憶装置I/F部514を介して送信用無線通信装置100、受信用無線通信装置200、無線通信装置50にインストールされ、インストールされた所定のプログラムはPCなどにより実行可能となる。
[実施形態2]
本実施例に従った無線通信装置は、上述した実施形態1において、無線通信装置が移動した場合及び/又は経路設定の際の無線通信装置とは異なる無線通信装置を経由するようになった場合においても、ネットワーク全体の消費電力を低減できるようにしたものである。
図12、及び図13には、本実施例に従った無線通信装置が含まれるメッシュネットワークの一例を示す。
図12には、経路決定された時点から、ノードが移動したことを示す。経路検索パケットが送信され、該経路決定パケットに含まれる消費電力情報に基づいて、経路が決定される。例えば、送信用無線通信装置100、ノード3、ノード4、受信用無線通信装置200の順に経路が決定される。該経路の消費電力が最低となるためである。しかし、経路決定後にノードが移動することも想定される。ノードが移動しても、該経路に従って、実データの送信を継続した場合、消費電力が増加することも想定される。
図12に示される例では、経路の設定後に、ノード3が送信用無線通信装置200、及びノード4から離れる方向に移動する。送信用無線通信装置200、及びノード4から、離れる方向にノード3が移動するため、式(1)に従って送信電力を求めると、送信用無線通信装置100からノード3へ実パケットを送信する際に設定される送信電力、及びノード3からノード4へ実パケットを送信する際に設定される送信電力共に増加する。送信電力が増加するため、消費電力も増加する。
消費電力が増加した状態で通信を継続するよりは、再度消費電力が最低となる経路で通信を行った方が好ましい。
図13には、経路設定の際の無線通信装置とは異なる無線通信装置を経由するようになった場合を示す。
図13には、経路が設定された時点では、ノード3が存在する。経路検索パケットが送信され、該経路決定パケットに含まれる消費電力情報に基づいて、経路が決定される。例えば、送信用無線通信装置100、ノード3、ノード4、受信用無線通信装置200の順に経路が設定される。該経路の消費電力が最低となるためである。しかし、経路設定後にあるノードにおいて通信ができなくなることも想定される。例えば、故障などにより通信が不可能になる場合がある。あるノードにおいて通信が不可能になった場合には、該あるノードの近傍に位置するノードが、該あるノードの代わりに実データの転送を行うこともある。図13に示される例では、経路が設定された時点では、ノード3が存在する。該経路の設定後にノード3の通信ができなくなる。通信ができなくなったノード3の代わりにノード6がノード1からのデータをノード4に転送する。換言すれば、経路が変更される。変更された経路に従って、実データの送信を継続した場合、消費電力が増加することも想定される。
図13に示される例では、経路の設定後に、ノード3の通信ができなくなり、該ノード3の代わりにノード6が経路に含まれる。ノード6が経路に含まれる場合に、式(1)に従って送信電力を求めると、送信用無線通信装置100からノード6へ実パケットを送信する際に設定される送信電力、及びノード6からノード4へ実パケットを送信する際に設定される送信電力が変化する。送信電力が増加した場合には、消費電力も増加する場合がある。
そこで、本実施例では、各無線通信装置は、経路設定後に送信すべき実データにも消費電力情報を付加して送信する。受信用無線通信装置200は、受信した実パケットに含まれる消費電力情報に基づいて、送信用無線通信装置100に、経路探索を促すかどうかを判定する。
図14は、本無線通信装置を示す。
本無線通信装置は、図2を参照して説明した無線通信装置に、消費電力判定部134と、経路探索要求部136とを有する。
消費電力判定部134は、本無線通信装置が受信用無線通信装置200である場合に、途中無線通信装置から受信した実データパケットに含まれる消費電力情報に基づいて、経路探索を行うかどうかを判定する。例えば、消費電力判定部134は、経路探索パケットに基づいて、使用すべき経路を決定した際に、該経路の消費電力(以下、「基準消費電力」と呼ぶ)を保持する。該消費電力判定部134は、途中無線通信装置から実データを受信した際に、該実データに含まれる消費電力が、該基準電力より大きいかどうかを判定する。該判定の際に、基準電力にマージンを加えた値を超えるかどうかを判定してもよい。基準電力にマージンを加えた値を超えるかどうかを判定することにより、経路探索が頻繁に行われることを防止できる。例えば、ノードの移動が小さい場合には、該基準電力近傍で消費電力が変化すると想定されるためである。また、例えば、通信ができなくなった無線通信装置の代わりに、近傍の無線通信装置を経由した中継が行われる場合には、該基準電力近傍で消費電力が変化すると想定されるためである。消費電力判定部134は、該実データに含まれる消費電力が、該基準電力より大きいと判定した場合、経路探索を実行すべきと判定する。また、消費電力判定部134は、該実データに含まれる消費電力が、該基準電力にマージンを加えた値より大きいと判定した場合、経路探索を実行すべきと判定するようにしてもよい。ネットワーク全体の消費電力が増加したと想定されるためである。一方、消費電力判定部134は、該実データに含まれる消費電力が、該基準電力以下であると判定した場合、経路探索を実行すべきでないと判定する。また、消費電力判定部134は、該実データに含まれる消費電力が、該基準電力にマージンを加えた値以下であると判定した場合、経路探索を実行すべきでないと判定するようにしてもよい。ネットワーク全体の消費電力が増加していないためである。消費電力判定部134は、経路探索を実行すべきと判定した場合、経路探索要求部136に、経路探索を実行させるように命令する。
経路探索要求部136は、消費電力判定部134により経路探索を実行する命令が入力された場合、送信用無線通信装置100に、経路探索パケットを要求する。例えば、経路探索要求部136は、経路探索パケットを送信させるためのパケットを送信するようにしてもよい。
送信用無線通信装置100は、受信用無線通信装置200から経路探索パケットを送信させるためのパケットを受信すると、経路探索パケットを送信する。該経路探索パケットに基づいて、消費電力が最低となる経路が設定される。
図15、図16は、本無線通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。本無線通信装置は、実データに送信電力情報が付加される。経路探索パケット、経路決定パケットについては、上述した実施例と同様である。
図15は、送信用無線通信装置100の動作を示す。
CPU22の生成部132は、MACヘッダー62をRAM20上に生成する(ステップS1502)。該MACヘッダー62は、図4を参照して説明したように、次のノードのアドレスが含まれる。最終のノード(受信用無線通信装置200)のアドレスが含まれてもよい。次のノードとは、当該ノードと無線通信が可能な途中無線通信装置又は受信用無線通信装置のうち、設定された経路に含まれる途中無線通信装置又は受信用無線通信装置である。
CPU22の生成部132は、実データ66をRAM20上に作成する。該生成部132は、MACヘッダー62に該実データ66を付加する。
次に、プロトコル制御部18の生成部87は、FCS68を算出する(ステップS1504)。ステップS1504で、CPU22の生成部132によりMACヘッダー62および実データ66は生成される。また、プロトコル制御部18の生成部87によりFCS68が生成される。
次に、CPU22は、送信電力をプロトコル制御部18内の第1レジスタ88に設定する(ステップS1506)。プロトコル制御部18は、第1レジスタ88に格納された送信電力をRF部14に伝える。
プロトコル制御部18内の演算部82は、次のノードに中継すべき実データ66に付加すべき消費電力情報を生成する(ステップS1508)。生成の手法については、上述した第1の手法及び/又は第2の手法が利用されてもよい。
RAM20上に生成されたMACヘッダー62および実データ66は、プロトコル制御部18に送信される。付加部86は、消費電力情報70をFCS68の後に付加する(ステップS1510)。換言すれば、実データパケットに、消費電力情報70を含める。該実データパケットはベースバンド変復調部16に送信される。ベースバンド変復調部16は実データパケットに対して、OFDM処理(直交周波数分割多重方式のデジタル変調)を行う。OFDM処理が行われた経路探索パケットAは、送受信部12より送信される(ステップS1512)。
図16は、途中無線通信装置50、送信用無線通信装置100の動作を示す。
無線通信装置は、送信用無線通信装置100により送信された実データパケットを受信する(ステップS1602)。例えば、送受信部12は、該実データパケットを受信する。該送受信部12は、受信した実データパケットをRF部14に入力する。RF部14に入力された実データパケットは、ベースバンド変復調部16、プロトコル制御部18経由で、RAM20に格納される。
CPU22の解析部128は、実データパケットに含まれるMACヘッダー62を解析する(ステップS1604)。
CPU22の宛先判定部126は、最終ノードのアドレスが、自己のアドレスと一致するか否かを判定する(ステップS1606)。
最終ノードのアドレスが、自己のアドレスと一致しない場合(ステップS1606:NO)、CPU22内の取得部122は、RAM20に格納されている実データパケット内の消費電力情報70を取得する。該消費電力情報70は第2レジスタ90内に格納される。
また、CPU22は、送信電力をプロトコル制御部18内の第1レジスタ88に設定する(ステップS1610)。該送信電力とは、該実データパケットを次のノードに無線送信するための電力である。演算部82は、第1レジスタ88内の送信電力情報から消費電力情報を生成する。消費電力を生成する手法として、上記第1の手法または第2の手法などを使用できる。
演算部82内の更新手段826は、演算部82が生成した消費電力と、第1レジスタ88に格納されている消費電力とを加算する。更新手段826は、加算した結果である消費電力を消費電力情報70として更新する(ステップS1612)。換言すれば、途中無線通信装置の演算部82は、送信用無線通信装置100が当該途中無線通信装置に経路探索パケットを送信する際の送信電力から生成した消費電力と、当該途中無線通信装置が他の途中無線通信装置又は受信用無線端末装置に送信する際の送信電力から生成した消費電力とを合計することにより、消費電力情報を生成する。
付加部86は、該更新された消費電力情報70をFCS68の後に付加する(ステップS1614)。換言すれば、実データパケットに、消費電力情報70を含める。
更新された消費電力情報が付加された実データパケットは、ベースバンド変復調部16の処理を経て、RF部14により無線信号に変換された後、送受信部12より送信される(ステップS1616)。
一方、ステップS1606により、最終ノードのアドレスが、自己のアドレスと一致すると判定された場合(ステップS1606:YES)、CPU22内の消費電力判定部134は、実データパケットに含まれる消費電力が、経路設定された際の消費電力と比較して増加したかどうかを判定する(ステップS1608)。
該実データパケットに含まれる消費電力が、該経路設定された際の消費電力と比較して増加したと判定された場合(ステップS1618:YES)、消費電力判定部134は、経路探索を要求すると判定する。該消費電力判定部134は、経路探索要求部136に、送信用無線通信装置100に、経路探索を要求するように命令する。
CPU22内の経路探索要求部136は、消費電力判定部134により経路探索を要求するように命令された場合、送信用無線通信装置100に、経路探索を要求するためのパケットを送信する。
一方、ステップS1618により実データパケットに含まれる消費電力が、該経路設定された際の消費電力と比較して増加したと判定されない場合(ステップS1618:NO)、ステップS1602に戻る。消費電力が増加していないため、経路探索を行う必要がないためである。
本実施例において、基準消費電力の値をユーザが設定できるようにしてもよい。基準電力の値をユーザが設定できるようにすることにより、ユーザの要求に従って、経路探索を行うかどうかが判定される。例えば、経路探索が頻繁に生じても消費電力を低減したい場合には、低い値に設定されてもよい。逆に、消費電力が多少増大しても、経路探索に係る時間を短縮したい場合には、高い値に設定されてもよい。換言すれば、無線通信装置が使用される環境に応じて適切な基準消費電力を設定できるため、最適な経路選択ができる。
本実施例において、無線通信装置は、消費電力情報を表示する表示部を有していてもよい。該表示部を有することにより、ユーザは消費電力を確認できる。消費電力を確認できるため、ネットワークの運用が容易になる。消費電力に応じて、無線通信装置を増加させたり、減少させたりできるためである。
本実施例において、経路探索を実施すると判定された場合に通知する通知部を有するようにしてもよい。さらに、経路探索を実施させる実施開始部と有するようにしてもよい。例えば、経路探索を実施することを通知されたユーザは、経路探索を実施してもよい場合には、実施開始部により経路探索を開始させてもよい。
1、2、3、4、5 ノード
12 送受信部
14 RF部
16 ベースバンド変復調部
18 プロトコル制御部
20 RAM
22 CPU
24 ROM
50 バス
100 送信用無線通信装置
200 受信用無線通信装置
82 演算部
84 テーブル表記憶部
86 付加部
87 生成部
88 第1レジスタ
90 第2レジスタ
122 取得部
124 決定部
126 宛先判定部
128 解析部
130 書き換え部
132 生成部
134 消費電力判定部
136 経路探索要求部
822 変換手段
824 算出手段
826 更新手段
特開2007−74564号公報 特開2008−219526号公報

Claims (14)

  1. 複数の無線通信装置からなるネットワーク上に配置される無線通信装置において、
    前記ネットワークの経路ごとにパケットを生成するパケット生成部と、
    前記パケットを送信するために消費される消費電力を示す消費電力情報を前記経路ごとに求める演算部と、
    前記求められた消費電力情報を、前記パケットに付加する付加部と、
    前記消費電力情報が付加された前記パケットを前記経路ごとに送信する送信部と、
    を有する無線通信装置。
  2. 前記パケット生成部は、前記パケットを送信するための送信電力情報から前記消費電力情報に変換することで生成することを特徴とする請求項1記載の無線通信装置。
  3. 前記付加部は、前記パケットの最後尾に前記消費電力情報を付加することを特徴とする請求項1または2記載の無線通信装置。
  4. 複数の無線通信装置からなるネットワーク上に配置される無線通信装置において、
    前記ネットワークにおけるパケットの転送時に消費される消費電力を示す消費電力情報が付加されたパケットを受信する受信部と、
    前記受信部によって受信されたパケットに付加されている消費電力情報を取得する取得部と、
    前記ネットワークの経路毎に前記取得部によって取得された消費電力情報を比較して、消費電力が低い経路を決定する決定部と、
    を有する無線通信装置。
  5. 前記取得部により取得された消費電力情報により示される消費電力が所定の閾値よりも大きいかどうかを判定する消費電力判定部と、
    該消費電力判定部により、前記消費電力情報により示される消費電力が所定の閾値よりも大きいと判定された場合に、前記パケットの送信元の無線通信装置に、経路探索を要求する経路探索要求部と
    を有する請求項4に記載の無線通信装置。
  6. 前記所定の閾値は、前記決定部により設定された経路に対応する消費電力である請求項5に記載の無線通信装置。
  7. 前記経路探索要求部により経路探索が要求される際に、ユーザに通知する通知部
    を有する請求項5又は6に記載の無線通信装置。
  8. 前記取得部により取得された消費電力情報を表示する表示部を有する請求項4ないし7のいずれか1項に記載の無線通信装置。
  9. 送信用無線通信装置と、受信用無線通信装置と、複数の途中無線通信装置とで構成されるネットワークで用いられる通信システムにおいて、
    前記送信用線通信装置は、
    前記ネットワークの経路ごとにパケットを生成するパケット生成部と、
    前記パケットを送信するために消費される消費電力を示す消費電力情報を前記経路ごとに求める演算部と、
    前記求められた消費電力情報を、前記パケットに付加する付加部と、
    前記消費電力情報が付加されたパケットを、前記経路ごとに送信する送信部と
    を有し、
    前記受信用無線通信装置は、
    前記ネットワークにおけるパケットの転送時に消費される消費電力を示す消費電力情報が付加されたパケットを受信する受信部と、
    前記受信部によって受信されたパケットに付加されている消費電力情報を取得する取得部と、
    前記ネットワークの経路毎に前記取得部によって取得された消費電力情報を比較して、消費電力が低い経路を決定する決定部と
    を有する通信システム。
  10. 前記取得部により取得された消費電力情報により示される消費電力が所定の閾値よりも大きいかどうかを判定する消費電力判定部と、
    該消費電力判定部により、所定の閾値よりも大きいと判定された場合に、前記パケットの送信元の無線通信装置に、経路探索を要求する経路探索要求部と
    を有する請求項7に記載の通信システム。
  11. 送信用無線通信装置と、受信用無線通信装置と、複数の途中無線通信装置からなるネットワークで用いられる通信方法において、
    前記送信用無線通信装置が、前記ネットワークの経路ごとにパケットを生成する生成工程と、
    前記送信用無線通信装置が、前記パケットを送信するために消費される消費電力を示す消費電力情報を前記経路ごとに求める演算工程と、
    前記送信用無線通信装置が、前記求められた消費電力情報を、前記パケットに付加する付加工程と、
    前記送信用無線通信装置が、前記消費電力情報が付加された前記パケットを前記経路ごとに送信する送信工程と、
    前記受信用無線通信装置が、前記送信工程で送信された、前記ネットワークにおけるパケットの転送時に消費される消費電力を示す消費電力情報が付加されたパケットを受信する受信工程と、
    前記受信用無線通信装置が、前記受信されたパケットに付加されている消費電力情報を取得する取得工程と、
    前記受信用無線通信装置が、前記ネットワークの経路毎に前記取得部によって取得された消費電力情報を比較して、消費電力が低い経路を決定する決定工程と、
    を有する通信方法。
  12. 前記取得工程により取得された消費電力情報により示される消費電力が所定の閾値よりも大きいかどうかを判定する消費電力判定工程と、
    該消費電力判定工程により、前記消費電力情報により示される消費電力が所定の閾値よりも大きいと判定された場合に、前記パケットの送信元の無線通信装置に、経路探索を要求する経路探索要求工程と
    を有する請求項11に記載の通信方法。
  13. 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の無線通信装置として、コンピュータを機能させるためのプログラム。
  14. 請求項13に記載のプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
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