JP2016131312A - 通信制御方法、及び、通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】他の通信装置宛のフレームの受信による消費される電力を省き、さらに、スリープ状態を長くすることで、省電力化を可能とする。
【解決手段】基地局と通信を行う通信部と、通信部が基地局にデータ送信要求を送信していない状態で、当該基地局からデータを受信した場合に、通信部の動作モードを、基地局と通信する通常モードから、当該基地局と通信しない省電力モードへ切り替える切替部と、受信したデータのデータ長に基づいて、省電力モードの持続時間を決定する決定部と、を備えるものを含む。
【選択図】図1
【解決手段】基地局と通信を行う通信部と、通信部が基地局にデータ送信要求を送信していない状態で、当該基地局からデータを受信した場合に、通信部の動作モードを、基地局と通信する通常モードから、当該基地局と通信しない省電力モードへ切り替える切替部と、受信したデータのデータ長に基づいて、省電力モードの持続時間を決定する決定部と、を備えるものを含む。
【選択図】図1
Description
本発明は、無線によるデータ通信を制御する方法及び通信装置に関する。
近年、無線通信機能を搭載した製品が広く普及している。無線通信機能を搭載した製品には、たとえば、携帯電話、ゲーム端末、ノートPC等の携帯端末や温度計やテレメータ等の各種センサ、などが含まれる。とりわけ携帯端末やセンサなどの電池駆動の製品においては、常時給電するのが困難であるため、省電力化が求められる。
特許文献1には、無線通信装置の省電力化を図るための方法として、ビーコンの送信タイミングから、少なくとも第1期間長の期間の間は無線通信装置は第1の状態にあり、第1の期間長の期間の経過後、次のビーコン送信タイミングまで、無線通信装置を第1の状態よりも消費電力の小さい第2の状態にすることを可能とする制御方法が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示された制御方法のような、従来の方法にはさらなる省電力化の余地が多く残されている。
たとえば、IEEE802.11ah規格に準拠した通信手順では、フレームの送信を行いたい通信装置は、フレームの衝突を回避するために所定の時間送信を待機する。そして通信装置は、通信網にフレームが流れないことを確認した後に、フレーム送信を行う。この送信待機中の期間は、通信装置は、自局に無関係な他の通信装置宛のフレームを検知した場合であっても、そのフレームを受信してしまう。
たとえば、IEEE802.11ah規格に準拠した通信手順では、フレームの送信を行いたい通信装置は、フレームの衝突を回避するために所定の時間送信を待機する。そして通信装置は、通信網にフレームが流れないことを確認した後に、フレーム送信を行う。この送信待機中の期間は、通信装置は、自局に無関係な他の通信装置宛のフレームを検知した場合であっても、そのフレームを受信してしまう。
そのため、特許文献1に開示された制御方法では、送信待機中に、他局のフレームを受信することにより、電力が消費されてしまう。さらに、他局のフレームの送信間隔が大きい場合には、他局がAckフレームを送信するまでの待ち時間が長くなることにより、スリープ状態が短くなってしまい、省電力化を図るのがより困難になってしまう。
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、他の通信装置宛のフレームの受信により消費される電力を省き、さらに、スリープ状態を長くすることで、省電力化を可能とする通信装置を提供しようとするものである。
本発明の所定の実施形態に係る通信装置は、基地局と通信を行う通信部と、通信部が基地局にデータ送信要求を送信していない状態で、当該基地局からデータを受信した場合に、通信部の動作モードを、基地局と通信する通常モードから、当該基地局と通信しない省電力モードへ切り替える切替部と、受信したデータのデータ長に基づいて、省電力モードの持続時間を決定する決定部と、を備えるものを含む。
なお、本明細書等において、「部」とは、単に物理的構成を意味するものではなく、その構成が有する機能をソフトウェアによって実現する場合も含む。また、1つの構成が有する機能が2つ以上の物理的構成により実現されても、2つ以上の構成の機能が1つの物理的構成により実現されてもよい。
本発明によれば、他の通信装置宛のフレームの受信により消費される電力を省き、さらに、スリープ状態を長くすることが可能になる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。さらに、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。
図1は、本発明の一実施形態に係る無線通信システム10のシステム構成を示す図である。無線通信システム10は、アクセスポイント100と通信装置200A、200B、200C(以下、通信装置200A、200B、200Cをまとめて通信装置200ともいう。)とがネットワークNを介して接続されて構成される。
ネットワークNは、アクセスポイント100と通信装置200との間でデータを伝送するための通信回線である。本実施形態では物理層として無線通信網を利用する通信回線を例に説明する。なお、ネットワークNは、無線通信網に限定されず、LANやインターネット網に代表されるフレーム通信網(またはその組み合わせ)であればよく、物理層としては、イーサネット(登録商標)、公衆電話通信網、一般電話回線網、その他の通信回線、それらの組み合わせ等のいずれであってもよい。また、各通信網間を接続するためのゲートウェイや各種基地局、交換機などもネットワークNに含まれ得る。
本実施形態において、アクセスポイント100は、IEEE802.11規格に準拠したネットワーク(Local Area Network)を構築していることが望ましい。図1には示さないが、無線通信システム10は複数のアクセスポイントを含むことも可能である。
通信装置200は、アクセスポイント100を介して、他の通信端末と通信を行う装置をいう。通信装置200は、IEEE802.11ah規格に準拠した無線通信機能を搭載していることが望ましい。たとえば、通信装置200には、携帯電話、ゲーム端末、ノートPC等の携帯端末や温度計やテレメータ等の各種センサ、などが含まれ得る。
図2は、本発明の一実施形態に係るアクセスポイント100及び通信装置200の機能構成を示すブロック図である。
アクセスポイント100は、機能部として、少なくとも通信部110と、制御信号生成部120とを有している。
通信部110は、ネットワークNを介して通信装置200と無線通信を行なう。通信部110は、通信装置200から受信したデータを内部のバッファに記憶し、バッファ内のデータを通信装置200のうち宛先となる通信装置に送信することができる。さらに通信部110は、後述する制御信号生成部120により一定周期毎に生成されるビーコン信号(制御信号)を通信装置200に送信する。
ビーコン信号には、TIM(Traffic Indication Map)情報が含まれていることが望ましい。TIM情報とは通信装置200に当該通信装置宛のデータの着信を知らせるための情報である。TIM情報は、通信装置200宛のデータをバッファ内に保持していることを示す通知、およびその宛先である通信装置を示すID情報を含むことが望ましい。通信装置200は、ビーコン信号に含まれるTIM情報を確認することで、アクセスポイント100にフレーム送信要求(PS−Poll)を送信する必要があるか否かを判断することができる。
次に、通信装置200の機能構成を、通信装置200Aを例にして説明する。なお、通信装置200B、Cも通信装置200Aと同様の機能構成であることが望ましい。通信装置200Aは、機能部として、少なくとも通信部210と、切替部220と、決定部230と、記憶部240とを備えている。
通信部210は、アクセスポイント100と通信を行う。具体的には、通信部210は、データをフレームに分割してアクセスポイント100に送信したり、アクセスポイント100が保持しているデータを受信するための送信要求(PS−Poll)等を当該アクセスポイント100に送信する。通信部210は、送信したフレームが衝突しないように、既存のCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)という通信手順を用いて通信を行うことが望ましい。具体的には、通信装置200AがPS−Pollやデータ等のフレームの送信を行う際に、通信部210は、まずDIFS(DCF Interframe Space)と呼ばれる期間中に通信網にフレームが流れていないことを確認する。その後に、通信部210は、さらにバックオフ期間が経過するまで待機した後に、フレームの送信を行う。なお、待機期間はDIFS期間ではなくAIFS(Arbitration Interframe Space)と呼ばれる期間とすることもできる。AIFS期間を待機期間に用いる場合、通信装置の数が多い場合であっても、フレームの衝突回数を減らすことができ、省電力化をはかることができる。
また、通信部210は、通常モードと省電力モードとの2種類の動作モードを有している。通常モードは、アクセスポイント100と通信を行うモードである。省電力モードは、アクセスポイント100と通信を行わないモードをいう。通信部210が省電力モードへ移行してから通常モードへ移行するまでの通信部210の状態を「スリープ状態」という。また、通信部210が通常モードへ移行してから省電力モードへ移行するまでの通信部210の状態を「通常状態」という。通信部210の消費電力は、通常状態よりもスリープ状態の方が少ない。そのため、通信部210がスリープ状態である時間が長いほど、通信装置200の消費電力を低減することが可能となる。
さらに、通信部210は、アクセスポイント100にPS−Pollを送信していない状態で、アクセスポイント100からフレームを受信した場合に、当該フレームの物理層ヘッダを読み込んで、受信を中断する。
「通信部210がアクセスポイント100にPS−Pollを送信している状態(以下、「送信済状態」ともいう。)」は、通信部210がアクセスポイント100にPS−Pollを送信したときを起点とし、当該PS−Pollに関連するデータの受信が完了したときを終点とする期間を指すことが望ましい。なお、送信済状態の終点は、通信部210が送信したPS−Pollに関連するデータの受信完了を示すAckフレームの送信が完了したときとしてもよい。
一方で、「通信部210がアクセスポイント100にPS−Pollを送信していない状態(以下、「未送信状態」ともいう。)」は、送信済状態以外の状態を指すことが望ましい。すなわち未送信状態は、通信部210がある時刻に送信したPS−Pollに関連するデータの受信を完了したときを起点とし、次にPS−Pollをアクセスポイント100に送信するときを終点とする期間を指すことが望ましい。なお、送信済状態の終点が、PS−Pollに関連するデータの受信完了を示すAckフレームの送信が完了したときである場合、未送信状態の起点を、PS−Pollに関連するデータの受信完了を示すAckフレームの送信が完了したときとしてもよい。
通信装置200Aの通信部210が未送信状態である場合、アクセスポイント100から通信装置200A宛(以下、通信装置200Aに対して送られる通信装置200A宛のフレームを「自局宛のフレーム」ともいう。)のフレームが送信されることはない。そのため、この場合、通信部210は、Ethenetフレームまで受信して宛先を確認しなくとも、受信したフレームが他の通信装置200B、C(以下、通信装置200Aに対する他の通信装置200Bまたは200Cのことを「他局」ともいう。)宛のデータのフレームであるとみなすことができる。よってPS−Pollを送信していない状態で、フレームを受けると、通信部210は、物理層ヘッダまでを読み込んで当該フレームを破棄して、省電力モードに移行することができる。これによって、受信処理にかかる消費電力を低減することが可能となる。
切替部220は、通信部210の動作モードの切り替えの制御を行う。具体的には、切替部220は、通信部210がアクセスポイント100にデータの送信要求を送信していない状態で、当該アクセスポイント100からフレームを受信した場合に、通信部210の動作モードを、アクセスポイント100と通信する通常モードから、アクセスポイント100と通信しない省電力モードへ切り替える。
上述したように、通信部210がアクセスポイント100にPS−Pollを送信していない状態である場合、アクセスポイント100から自局宛のフレームが送信されることはない。そのため、この場合、通信部210が受信するフレームは他局宛のデータのフレームであるとみなすことができる。そのため、通信部210は、アクセスポイント100と他局とがデータのやり取りを行っている間は、フレームの衝突を防ぐために、フレームの送信を待機しなければならない。切替部220は、この待機期間中、通信部210の動作モードを省電力モードへと切り替える。これによって、他局またはアクセスポイント100がネットワークNを利用している場合、すなわち通信部210が送信を待機しなければならない間の電力消費を抑えることができる。
また、切替部220は、アクセスポイント100が、通信装置200にビーコン信号を送信する周期に基づいて、省電力モードから通常モードへと通信部210の動作モードを切り替えることが望ましい。たとえば、切替部220は、アクセスポイント100がビーコン信号を送信するタイミングが訪れる度に、通信部210を通常モードに切り替えてもよい。また、切替部220は、このタイミングが訪れる複数回に1回の周期で、通信部210を通常モードに切り替えるとしてもよい。
決定部230は、受信した他局宛のフレームのサイズ(以下、受信した他局宛のフレームのサイズを、「フレームサイズL」または「フレーム長L」ともいう。)に基づいて、省電力モードの持続時間を決定する。フレームサイズは物理層ヘッダのlengthフィールドに記されている。決定部230は、通信部210が物理層ヘッダまで読み込んだフレームを参照することで、フレームサイズLを取得ことができる。
決定部230は、フレームサイズLから、他局またはアクセスポイント100がネットワークNを使用しているとみなせる期間を、省電力モードの持続時間に決定することが望ましい。具体的には、決定部230は、フレームサイズLとSIFS(Short Interframe Space)期間とAckフレーム長とAIFS期間とを加算した期間からDIFS期間を減算した期間を持続時間に決定することが望ましい。
アクセスポイント100からフレームを受信した他の通信装置200Bまたは200Cは、当該フレームを受信してからSIFS期間の経過後にAckフレームを送信する。そのため、少なくともフレームサイズLとSIFS期間とAckフレーム長とを加算した期間は、ネットワークNは使用されているため、通信装置200Aは使用することができない。この期間に、通信装置200Aがフレームを送信すると、フレーム同士が衝突してしまうおそれがあるからである。
従来の通信手順によると、自局宛フレームありと判定された場合、PS−Pollを送信し、自局宛フレームを受信し、Ackフレームの送信を完了するまでは省電力モードに切り替えることができなかった。本実施形態に係る通信装置200Aによると、通信部210が受信したのが他局宛のデータのフレームであるとみなせる場合、即ち通信部210が未送信状態である場合には、決定部230は、フレームサイズLに基づく期間を、ネットワークNが使用されている期間であるとみなすことができる。これによって、通信部210はネットワークNを監視する必要がなくなるため、省電力モードに切り替えることができ、消費電力を抑えることができる。
このように構成された通信装置200Aの動作モードの制御処理について図3を用いて説明する。
図3は、無線通信システム10のシーケンス図である。
通信装置200Aの通信部210は、ビーコン信号の発信周期が訪れるまで省電力モードに設定されている((1)スリープ状態)。アクセスポイント100がビーコン信号を送信するタイミング(S101)で、切替部220は、通信部210の動作モードを省電力モードから通常モードに切り替える((2)通常状態)。この例では、ビーコン信号のTIM情報に、通信装置200A宛のフレームがアクセスポイント100に保持されていることが記されているとする。
通信装置200Aの通信部210は、ビーコン信号の発信周期が訪れるまで省電力モードに設定されている((1)スリープ状態)。アクセスポイント100がビーコン信号を送信するタイミング(S101)で、切替部220は、通信部210の動作モードを省電力モードから通常モードに切り替える((2)通常状態)。この例では、ビーコン信号のTIM情報に、通信装置200A宛のフレームがアクセスポイント100に保持されていることが記されているとする。
通信装置200Aは、アクセスポイント100に保持されているデータを受信するためにPS−Pollを送信する必要がある。このとき通信部210は、フレームの衝突を回避するため、AIFS期間とバックオフ期間、送信を待機する。
図3の例では、通信装置200Aが送信を待機している間に、アクセスポイント100が、通信装置200Bに対してフレームを送信している(S102)。通信装置200Aの通信部210は、まだPS−Pollを送信していないため、通信装置200B宛のフレームを受信すると、物理層ヘッダまでを読み込んで破棄する。そして、通信部210は、決定部230が決定した持続時間の間、省電力モードに切り替わる((3)スリープ状態)。
所定の持続時間が経過すると、切替部220は、通信部210の動作モードを再度、通常モードに切り替える((4)通常状態)。スリープ状態の間に、AIFS期間は経過しているので、通信部210は、ここではDIFS期間とバックオフ期間、ネットワークNにフレームが流れないことを確認した後、アクセスポイント100にPS−Pollを送信する(S104)。PS−Pollを受信したアクセスポイント100は、通信装置200Aに対して保持していたデータをフレーム単位で送信する(S105)。通信部210は、フレームを受信すると、SIFS期間経過後、Ackフレームを送信する(S106)。
他に送信するデータがない場合、次のビーコン信号が送信される時間まで切替部220は通信部210を省電力モードに切り替える((5)スリープ状態)。
次に、このように構成された通信装置200の通信部210の制御フローについて、図4を用いて説明する。
図4は、通信装置200の制御処理を示すフローチャートである。
アクセスポイント100のビーコン信号送信周期に、切替部220は通信部210の動作モードを通常モードに切り替える(S201)。通常モードに切り替わると、通信部210は、ビーコン信号を受信し(S202)、アクセスポイント100に自局宛のデータが保持されているか否かを確認する(S203)。アクセスポイント100に自局宛のデータが保持されていない場合(S203:NO)であって、かつ、通信装置200が送信すべきデータを保有していない場合、切替部220は、通信部210の動作モードを省電力モードに切り替える(S219)。
アクセスポイント100のビーコン信号送信周期に、切替部220は通信部210の動作モードを通常モードに切り替える(S201)。通常モードに切り替わると、通信部210は、ビーコン信号を受信し(S202)、アクセスポイント100に自局宛のデータが保持されているか否かを確認する(S203)。アクセスポイント100に自局宛のデータが保持されていない場合(S203:NO)であって、かつ、通信装置200が送信すべきデータを保有していない場合、切替部220は、通信部210の動作モードを省電力モードに切り替える(S219)。
ビーコン信号のTIM情報に、アクセスポイント100が自局宛のデータを保持していることが記されている場合(S203:YES)、通信部210は、PS−Pollを送信するために待機する。その間に、通信部210は、フレームを受信すると(S204:YES)、通信部210は当該フレームの物理層ヘッダを読み込んで破棄する(S205)。決定部230は、通信部210が読み込んだ物理層ヘッダのlengthフィールドに記載されるフレーム長に基づいて、省電力モードの持続時間を決定する(S206)。切替部220は、通信部210の動作モードを決定された持続時間、省電力モードに切り替え、持続時間経過後、通常モードに再度切り替える(S207)。DIFS期間とバックオフ期間が経過する前に、通信部210が再度フレームを受信した場合(S208:NO)、通信装置200は、S205からS209までの処理を再度行う。
一方で、通信部210が、DIFS期間とバックオフ期間が経過するまでフレームを受信しなかった場合(S208:NO,S209:YES)、通信部210はアクセスポイント100にPS−Pollを送信する(S216)。
さらに通信部210は、アクセスポイント100から送信されてきたフレームの受信が完了(S217)すると、受信完了からSIFS期間の経過後にAckフレームを送信する(S218)。アクセスポイント100が保持していたデータのフレームをすべて受信し、通信部210のAckフレームの送信が完了すると、切替部220は、通信部210の動作モードを省電力モードに切り替える(S219)。
一方で、S204において、通信部210がフレームを受信せずにAIFS期間とバックオフ期間が経過した場合(S204:NO、S215:YES)、通信部210はアクセスポイント100にPS−Pollを送信する(S216)。そしてアクセスポイント100から送信されてきたフレームの受信が完了(S217)すると、通信部210は、受信完了からSIFS期間の経過後にAckフレームを送信する(S218)。通信部210がアクセスポイント100が保持していたデータのフレームをすべて受信し、Ackフレームの送信が完了すると、切替部220は、通信部210の動作モードを省電力モードに切り替える(S219)。
通信装置200は、このS201からS219の処理を、アクセスポイント100がビーコン信号を送信する周期で繰り返し行う。
通信装置200は、このS201からS219の処理を、アクセスポイント100がビーコン信号を送信する周期で繰り返し行う。
このように構成された本実施形態に係る通信装置200によると、他の通信装置宛のフレームの受信による消費される電力を省き、さらに、スリープ状態を長くすることが可能となる。これによって、消費電力の低減が可能となる。
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、他の様々な形で実施することができる。このため、上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。例えば、上述の各処理ステップは処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更して又は並列に実行することができる。
10 無線通信システム
100 アクセスポイント
110 通信部
120 制御信号生成部
200 通信装置
210 通信部
220 切替部
230 決定部
N ネットワーク
100 アクセスポイント
110 通信部
120 制御信号生成部
200 通信装置
210 通信部
220 切替部
230 決定部
N ネットワーク
Claims (4)
- 基地局と通信を行う通信部と、
前記通信部が前記基地局にデータ送信要求を送信していない状態で、当該基地局からデータを受信した場合に、前記通信部の動作モードを、前記基地局と通信する通常モードから、当該基地局と通信しない省電力モードへ切り替える切替部と、
受信した前記データのデータ長に基づいて、前記省電力モードの持続時間を決定する決定部と、
を備える通信装置。 - 前記切替部は、
前記基地局が、前記通信部に制御信号を送信する周期に基づいて、前記省電力モードから前記通常モードへと動作モードを切り替えることを特徴とする請求項1に記載の通信装置。 - 前記通信部は、
前記基地局にデータ送信要求を送信していない状態で、当該基地局からデータを受信した場合に、当該データの物理層ヘッダを読み込んで、受信を中断することを特徴とする請求項1または2に記載の通信装置。 - 基地局と通信を行う通信部を有する通信装置を制御する方法であって、
前記通信部が前記基地局にデータ送信要求を送信していない状態で、当該基地局からデータを受信した場合に、前記通信部の動作モードを、前記基地局と通信する通常モードから、当該基地局と通信しない省電力モードへ切り替えるステップと、
受信した前記データのデータ長に基づいて、前記省電力モードの持続時間を決定するステップと、
を有する制御方法。
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