JP4321298B2 - 通信システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は通信システムおよび方法に関し、例えば、無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）などに適用して好適なものである。

携帯電話やＰＤＡなどの携帯端末においては、電源として電池を使用し、またデータ通信方式として無線ＬＡＮなどを使用して、端末から配線を無くしている。そして、電池による限られた電力で端末の動作可能時間を長くするために、携帯端末においては消費電力が少ないことが要求されている。

そこで、一般的な携帯端末では、省電力機能を備えている。

たとえば、無線ＬＡＮの機能を持つ携帯端末では、データの送信が行われない場合に、データ受信を検出できるだけの少ない電力で動作する、省電力モードを備えるものがある。

また、下記の特許文献１の技術では、端末間の距離や電波状態、あるいはその時点のデータ処理能力を検査し、中継に適した端末を選んだ上で、その端末を経由してデータ通信を行う。データの送信元の端末との間で距離の近い端末や電波状態の良い端末、または、その時点のデータ処理能力の高い端末が、中継に適した端末として選ばれる。
特開２００２−１３５１９５

しかしながら上述した省電力モードでは、少なくとも制御用パケット（例えば、経路制御用のパケットなど）は一定時間ごとに繰り返し送信する必要があるなど、電力消費の発生が避けられず、消費電力の節約に限界がある。

また、省電力モードにおいて制御用パケットの送信を行わず、受信だけを行う構成を取ることも考えられるが、制御用のプロトコルの仕様によっては、ある携帯端末が受信だけでなく送信も行わなければ制御が成立しない可能性も高いし、仮に成立したとしても、少なくとも受信だけは行わなければならないため、受信動作を実行するための電力消費は発生する。

かかる課題を解決するために、第１の本発明では第１のネットワークに属する複数の第１ＮＷ通信端末と、第２のネットワークに属する複数の第２ＮＷ通信装置とを有する通信システムにおいて、前記第１ＮＷ通信端末は、それぞれ、他の第１ＮＷ通信端末と前記第１のネットワークを介して無線通信するための第１の通信処理部と、第２ＮＷ通信装置と無線通信するための第２の通信処理部とを有し、前記第２ＮＷ通信装置は、それぞれ、第１ＮＷ通信端末の第１の通信処理部よりも無線通信可能なカバーエリアが狭く、自身と通信可能な第１ＮＷ通信端末に係る端末情報を保持する端末情報保持手段と、他の第２ＮＷ通信装置が保持した端末情報を収集して蓄積する蓄積手段とを有し、前記第１ＮＷ通信端末は、それぞれ、他の第１ＮＷ通信端末と通信を開始しようとする際に、自身と通信可能な第２ＮＷ通信装置が蓄積した端末情報を取得し、取得した端末情報に基づいて、通信相手の第１ＮＷ通信端末と通信可能な第２ＮＷ通信装置を把握し、さらに、前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と通信可能な第２ＮＷ通信装置の位置情報を保持する第１の位置情報保持手段と、自身の位置情報を保持する第２の位置情報保持手段と、前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と通信可能な第２ＮＷ通信装置の位置情報と、自身の位置情報とに基づいて、前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と、自身との間の距離を算出する距離算出手段と、前記距離算出手段が算出した距離に基づいて、前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と前記第１のネットワークを介して通信する際の無線の送信電力を決定する送信電力決定手段とをさらに有することを特徴とする通信システム。

また、第２の本発明では、 第１のネットワークに属する複数の第１ＮＷ通信端末と、第２のネットワークに属する複数の第２ＮＷ通信装置とを有し、前記第１ＮＷ通信端末は、それぞれ、他の第１ＮＷ通信端末と前記第１のネットワークを介して無線通信するための第１の通信処理部と、第２ＮＷ通信装置と無線通信するための第２の通信処理部とを有し、前記第２ＮＷ通信装置のそれぞれは、第１ＮＷ通信端末の第１の通信処理部よりも無線通信可能なカバーエリアが狭い通信システムにおける通信方法であって、端末情報保持手段、蓄積手段、第１の位置情報保持手段、第２の位置情報保持手段、距離算出手段、送信電力決定手段を有し、前記端末情報保持手段は、それぞれの第２ＮＷ通信装置において、自身と通信可能な第１ＮＷ通信端末に係る端末情報を保持し、前記蓄積手段は、それぞれの第２ＮＷ通信装置において、他の第２ＮＷ通信装置が保持した端末情報を収集して蓄積し、前記第１の位置情報保持手段は、それぞれの第１ＮＷ通信端末において、他の第１ＮＷ通信端末と通信を開始しようとする際に、自身と通信可能な第２ＮＷ通信装置が蓄積した端末情報を取得し、取得した端末情報に基づいて、通信相手の第１ＮＷ通信端末と通信可能な第２ＮＷ通信装置を把握し、さらに、前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と通信可能な第２ＮＷ通信装置の位置情報を保持し、前記第２の位置情報保持手段は、それぞれの第１ＮＷ通信端末において、自身の位置情報を保持し、前記距離算出手段は、それぞれの第１ＮＷ通信端末において、前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と通信可能な第２ＮＷ通信装置の位置情報と、自身の位置情報とに基づいて、前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と、自身との間の距離を算出し、前期送信電力決定手段は、それぞれの第１ＮＷ通信端末において、前記距離算出手段が算出した距離に基づいて、前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と前記第１のネットワークを介して通信する際の無線の送信電力を決定することを特徴とする通信方法。

本発明では、消費電力を従来よりも節約することができる。

（Ａ）実施形態
以下、本発明にかかる通信システムおよび方法を、移動通信システムに適用した場合を例に、実施形態について説明する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
本実施形態にかかる移動通信システム９の全体構成例を図１に示す。

図１において、当該移動通信システム９は、センサネットワーク１０と、無線ＬＡＮネットワーク２０とを備えている。当該センサネットワーク１０はセンサノード１１〜１４を有し、無線ＬＡＮネットワーク２０は携帯端末２１〜２２を有する。

このうちセンサネットワーク１０は、本実施形態において特徴的なインフラストラクチャで、後で詳述する制御情報の収集、伝送、蓄積の機能を持つ。センサネットワーク１０に含まれるセンサノードの数は図示した４つより少なくてもよく、多くてもよい。センサネットワーク１０の物理的な広がりの大きさは実装に依存するが、一例としては、半径数１０メートル程度の限られた範囲Ｅ１を持つものであってもよい。このセンサネットワーク１０内のいずれかのセンサノード（例えば、１２）によってカバーされている無線通信エリア（カバーエリア）を合成したものが、図１に示すエリアＥ２である。エリアＥ２は、前記範囲Ｅ１とほぼ等しく、無線ＬＡＮネットワーク２０の物理的な広がりを示す範囲ともほぼ等しい。

重要な点は、その範囲Ｅ１内においてセンサノードが十分に高い密度で分布していて、無線ＬＡＮネットワーク２０内の任意の携帯端末（例えば、２２）からみて、（平均的に）同じ無線ＬＡＮネットワーク２０内の他の携帯端末（例えば、２１）との距離よりも、センサネットワーク１０内のいずれかのセンサノード（例えば、１２）との距離のほうが近いという距離関係を獲得できることである。これによって、携帯端末（例えば、２２）側の消費電力を節約することが容易となる。

センサノード（例えば、１２）と携帯端末（例えば、２２）のあいだの通信は無線によって行うが、センサノード相互間（例えば、１２と１３のあいだ）の通信は有線で行うことも可能である。ただしここではセンサノード相互間の通信も無線で行うものとする。また、センサノードが消費する電力は、電源用の配線を用いて商用電源などから常時、供給されるものであってもよいが、ここでは、各センサノードの内部に装填された電池から電力を得る構成とする。

このような構成を取る場合、各センサノードを極めて小さなサイズの機器として作成すると、例えば、建造物の天井や床面などに複数のセンサノードを取り付けるだけで、極めて簡単にセンサネットワーク１０を構築できる利点がある。

センサノード（例えば、１２）は、自身の存在を携帯端末のセンサ部に伝えるため、例えば、所定のビーコンフレームを繰り返し送信しているものであってよい。ビーコンフレームは、センサノードのカバーエリア内に携帯端末が存在するか否かにかかわらず、繰り返し送信されており、当該カバーエリア内に携帯端末（例えば、２２）が移動してくると、その携帯端末のセンサ部（例えば、２２Ａ）が当該ビーコンフレームを受信することでセンサノードの存在を認識する。これは、自身がエリアＥ２内に入ったこと認識することに等しい。

このようなビーコンフレームを用いない場合、携帯端末とセンサノードが通信するには、例えば、ユーザ（例えば、Ｕ２）自身がエリアＥ２内に入ったことを認識して、その旨を明示的に携帯端末（例えば、２２）に伝えること等が必要になる。いずれにしても、センサ部内で自身がエリアＥ２内に存在している旨の認識がある間、センサ部は、後述する制御情報を送信する動作を繰り返すことになる。

センサノード１２の内部構成例を図９に示す。センサノード１１〜１４の内部構成はすべて同じであってよいので、他のセンサノード（例えば、１３）の内部構成も当該センサノード１２と同じである。

（Ａ−１−１）センサノードの内部構成例
図９において、当該センサノード１２は、制御部３０と、端末情報記憶部３１と、距離計算部３２と、無線部３３とを備えている。

このうち制御部３０は、センサノード１２内の各構成要素３１〜３３を制御する部分で、ハードウエア的にはＣＰＵ（中央処理装置）が、ソフトウエア的にはＯＳ（オペレーティングシステム）に相当し得る。

端末情報記憶部３１は、当該センサノード１２のカバーエリア内に位置する携帯端末から送信してきた制御情報や、他のセンサノード（例えば、１３）から送信されてきた制御情報を記憶する部分である。

無線部３３は無線通信を実行する部分で、図１に示したセンサ部２２Ａに対応する。無線部３３による無線通信の相手は、センサネットワーク１１内の他のセンサノード（例えば、１３）の場合と、携帯端末のセンサ部（例えば、２２Ａ）の場合がある。

距離計算部３２は、無線部３３が受信した電波の強度（受信強度）をもとに、ノード間の距離を算出する部分である。後述するように、距離の求め方によっては、この距離計算部３２を省略できる可能性がある。

このようなセンサノード（例えば、１２）と無線通信を行う携帯端末（例えば、２２）は、無線ＬＡＮネットワーク２０内のノードとしての通信機能、すなわち無線ＬＡＮに対応する通信プロトコル（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂなど（ＣＳＭＡ／ＣＡなどの伝送媒体アクセス制御方式も含む））を処理する機能を備えているが、そのほかに、当該センサノードと無線通信を行う機能を持つ。具体的には、例えば、ノート型パソコンや、ＰＤＡなどが当該携帯端末に該当し得る。

携帯端末２２の内部構成例を図１０に示す。他の携帯端末２１の内部構成も当該携帯端末２２と同じである。携帯端末２２はユーザＵ２により携帯されて利用され、携帯端末２１はユーザＵ１により携帯されて利用される。

（Ａ−１−２）携帯端末の内部構成例
図１０において、当該携帯端末２２は、制御部４０と、端末情報記憶部４１と、距離測定部４２と、無線部４３と、接続Ｉ／Ｆ部４４と、電源部４５と、無線ＬＡＮ部４６とを備えている。

このうち制御部４０は前記制御部３０に対応し、端末情報記憶部４１は前記端末情報記憶部３１に対応するので、その詳しい説明は省略する。

ただし制御部４０は、無線ＬＡＮ部４６に関する省電力モードへの遷移などを制御する機能も備える必要がある。

省電力モードは、無線ＬＡＮ部４６がパケットの送信を行わず、受信のみを行うモードである。無線ＬＡＮ部４６を省電力モードに遷移させることにより、パケットの受信および送信を行う通常モードよりも、無線ＬＡＮ部２１における消費電力を節約することができる。

前記無線部４３の通信相手は、現時点で携帯端末２２が位置しているカバーエリアに対応するセンサノード（ここでは、１２）である
距離測定部４２は前記距離計算部３２で得られた受信強度をもとに通信相手である携帯端末までの距離を算出する部分である。ただし、後述するように、携帯端末はこれ以外の方法で通信相手となる携帯端末までの距離を求めることも可能である。

電源部４５は当該携帯端末２２内の各構成要素４０〜４４および４６に電力を供給する部分である。携帯端末の場合、装填した電池がこの電源部４５の主体をなす。

無線ＬＡＮ部４６は、基本的に通常の無線ＬＡＮの通信プロトコル（例えば、前記ＩＥＥＥ８０２．１１ｂなど）に対応した処理を実行する部分であるが、本実施形態の場合、前記省電力モードに対応する機能も備える必要がある。当該無線ＬＡＮ部４６は、図１に示す無線ＬＡＮ部２２Ｂに対応する
電源部４５と無線ＬＡＮ部４６は、無線ＬＡＮに対応する通信端末ならば必ず備えている構成要素であるが、前記制御部４０とこれらのあいだは、接続Ｉ／Ｆ部４４によって接続されている。

以下、上記のような構成を有する本実施形態の動作について、図２、図３のフローチャートを参照しながら説明する。図２のフローチャートは携帯端末に関する制御情報をセンサネットワーク１０に登録するための登録動作を示し、Ｓ１〜Ｓ３の各ステップから構成されている。図３のフローチャートは携帯端末が無線ＬＡＮネットワーク２０内の他の携帯端末と通信する際の動作を示し、Ｓ１０〜Ｓ１４の各ステップから構成されている。

また、図２に示す前記登録動作を別な観点からまとめたものが、図１１のシーケンス図である。図１１は、Ｓ５０〜Ｓ５３およびＳ６０〜Ｓ６３の各ステップから構成されている。

さらに、図３に示す動作を別な観点からまとめたものが、図１２のシーケンス図である。図１２は、Ｓ６９〜Ｓ８３の各ステップから構成されている。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
ここでは、無線ＬＡＮネットワーク２０内に含まれる携帯端末のうちの１つである携帯端末２２に注目して動作を説明する。当該携帯端末２２はユーザＵ２に携帯され、前記エリアＥ２内に位置している。

ユーザＵ２が特に無線ＬＡＮネットワーク２０内の通信を行っていないとき、当該携帯端末２２は前記省電力モード（パケットの受信のみを行うモード）で動作している（Ｓ１）。省電力モードにおいて当該携帯端末２２は、他の携帯端末（例えば、２１）へ制御用パケットを送信することはないが、センサネットワーク１０内のセンサノードに対して定期的または不定期的に繰り返し制御情報を送信している。

この制御情報の送信のための送信電力は、センサネットワーク１０内の少なくとも１つのセンサノード（例えば、１２）に対して当該制御情報を正確に届けることのできる値であれば十分である。換言するなら、センサネットワーク１０を設計、構築する際、少なくともいずれか１つのセンサノードが、エリアＥ２内のいずれの位置からでも、携帯端末が送信した前記制御情報を受信できるようにしておけば、当該送信電力の値は一定値であってもよい。

ただし実用上は、極めて限定的な範囲であれば、前記エリアＥ１内にいずれのセンサノードに対しても、前記制御情報を正確に届けることのできない位置が存在してもそれほど大きな問題にはならない可能性が高い。通信が正常に行えないことを認識すれば、ユーザ（例えば、Ｕ２）は、通信が正常に行える位置まで移動すればよいだけだからである。

図１に示した状態で、携帯端末２２に対する距離がもっとも近い（すなわち、携帯端末２２に隣接する）のはセンサノード１２であり、その距離はＬＧ２である。携帯端末２２はこの距離ＬＧ２程度だけ離れた通信相手に、前記制御情報を正確に届けることのできる送信電力で送信するように構成（または、設定）しておけば、ほぼ十分である。

前記ステップＳ１につづくステップＳ２では、携帯端末２２は、前記送信電力で前記制御情報を送信することにより、隣接するセンサノード（ここでは、１２）に対して制御情報の登録を行う。ここで、携帯端末２２は、制御情報を届ける相手が他のセンサノードではなく当該センサノード１２であることを認識した上で送信するようにしてもよいが、本実施形態では必ずしもその必要はない。携帯端末２２はただ単に、（個々のセンサノードを区別することなく）所定の送信電力で、制御情報を送信する動作を繰り返すだけでよい。

当該制御情報には様々な情報が含まれ得るが、本実施形態では、移動通信システム９内で当該携帯端末２２を一意に指定することのできる識別情報が含まれているものとする。このような識別情報としては様々なものを用いることができる可能性があるが、例えば、ＭＡＣアドレスやＩＰアドレスを利用することもできる。例えばＭＡＣアドレスはグローバルな範囲で一意な識別情報であるから、当然、移動通信システム９内でも一意である。

ここで、携帯端末２２を指定する当該識別情報をＭＣ２２とし、携帯端末２１を指定する当該識別情報をＭＣ２１とする。

同様に、各センサノード１１〜１４にも当該識別情報が付与されており、センサノード１１の識別情報をＭＣ１１、センサノード１２の識別情報をＭＣ１２、センサノード１３の識別情報をＭＣ１３、センサノード１４の識別情報をＭＣ１４とする。

前記ステップＳ２で、所定の通信プロトコルに応じたプロトコルデータ単位（ここでは、フレームとする）ＣＰ２２に収容されて当該制御情報（識別情報ＭＣ２２）が携帯端末２２から無線送信されると、送信電力と各センサノードまでの距離の関係から、図１の場合、そのフレームＣＰ２２を正確に受信できるのは、センサノード１２だけである。

前記ステップＳ２ではまた、当該センサノード１２は、識別情報ＭＣ２２のノード（すなわち、携帯端末２２）からフレームＣＰ２２を受信したことを、前記端末情報記憶部３１に記憶（登録）しておく。

次に、当該センサノード１２は、自身の識別情報であるＭＣ１２と当該識別情報ＭＣ２２の組を含むフレームＣＰ１２を、センサネットワーク１０内の他のセンサノードへブロードキャストする（Ｓ３）。

ブロードキャストされるフレーム（ここでは、ＣＰ１２）は、不特定の全センサノードを宛先とするフレームであるため、当該センサノード（ここでは、１２）と無線通信可能な距離内に存在する全センサノードが当該フレームを受信し、フレームに収容されていた前記組を登録する。例えば、図１の場合、センサノード１１と１３が、センサノード１２と無線通信可能な距離内にあるセンサノードにあたる。

なお、フレームＣＰ１２に含まれている前記組が携帯端末２２に隣接しているセンサノードを指定する情報（すなわち、携帯端末の位置を示す位置情報）である。

センサネットワーク１０内の他のセンサノード（例えば１３）は、この組に基づいて、現在、携帯端末２２がセンサノード１２のカバーするカバーエリア内に位置することを特定できる。また、センサノード１２自身は、前記ステップＳ３で登録した情報（識別情報ＭＣ２２）に基づいて、自身のカバーエリア内に該当する識別情報の携帯端末が存在することを認識できる。

前記ブロードキャストは複数回繰り返してもよいが、本実施形態では後述する第２の実施形態などに比べて、無線ＬＡＮネットワーク２０内で携帯端末が通信する宛先までの距離の最大値が小さいため、ブロードキャストの回数は少なくてよい（例えば、１回程度でよい）可能性が高い。ブロードキャストの回数を１回に制限する場合、前記フレームＣＰ１２で伝えられる前記組の情報は、図１に示すセンサノード１４までは届かない。センサネットワーク１０中のセンサノードの数が図１に示した４つよりはるかに多い場合には、ブロードキャストの回数を複数回（例えば、３回）に制限してもよいことは当然である。

なお、無線ＬＡＮネットワーク２０内の他の携帯端末（例えば、２１）も、同時並列的に、図２と同様な登録動作を実行することは、図１１にも示した通りである。

各携帯端末が前記登録動作を行い、登録動作に対応する前記組の情報がセンサネットワーク１０内でブロードキャストされた結果、ある携帯端末（ここでは、２２）からみると、自身に隣接するセンサノード（ここでは、１２）内には、無線ＬＡＮネットワーク２０内で自身と通信可能な距離内に位置する携帯端末の組の情報（すなわち、位置情報）が蓄積されている。

一方、携帯端末２２が無線ＬＡＮネットワーク２０内の他の携帯端末と通信する際の動作は次の通りである。

図３において、前記携帯端末２２を携帯しているユーザＵ２が、携帯端末２２に搭載している何らかの通信アプリケーションを起動して、その通信アプリケーションで通信したい相手が携帯端末２１である旨を指定（例えば、ＭＡＣアドレスなどで指定）すると、携帯端末２２は隣接するセンサノード（ここでは、１２）から、当該携帯端末２２の位置情報を取得する（Ｓ１１）。

このあと携帯端末２２は、当該携帯端末２１との距離を求める（Ｓ１２）。

位置情報が上述した組であり、組だけに基づいて距離を求める場合には、詳細な距離までは分からないが、前記距離計算部３２が算出した距離をもとにセンサノードまでの距離を求めることができる。センサノード（例えば、１３）までの距離は、当該センサノードのカバーエリア内に位置する携帯端末（例えば、２１）までの距離にほぼ等しい。

ただし、距離の求め方としてはこれ以外の方法を用いることも可能であり、前記距離計算部３２が算出した距離を利用せずに、通信相手までの距離を求める場合には、距離計算部３２は省略することもできる。

例えば、各センサノードの配置間隔を同じ距離（ノード配置間隔）にしておけば、１回のブロードキャストで届く範囲にあるセンサノードのカバーエリア内に位置するという点から、相手の携帯端末２１までの距離は、ほぼ当該ノード配置間隔程度の距離であることが分かる。

また、前記センサノード１１〜１４を設置して、センサネットワーク１０を構築する際、各センサノードから他のセンサノードまでの距離を、各センサノードに登録しておくようにし、前記ステップＳ１１では、前記位置情報として前記組を構成する前記識別情報（例えば、センサノード１３の識別情報ＭＣ１３）のかわりに、そのセンサノードまでの距離を携帯端末２１へ送信するようにしてもよい。

あるいは、ＧＰＳ（Global Positioning Systems）などの外部システムを活用する方法で各携帯端末の正確な位置を測定し、測定結果を前記位置情報として登録しておく場合には、携帯端末２２は、相手の携帯端末２１の正確な位置と自身の正確な位置から、相手の携帯端末２１までの正確な距離を算出することもできる。

いずれにしても、当該ステップＳ１２では、通信相手となる携帯端末２１までの距離を求めることができるので、つづくステップＳ１３では、その距離に基づいて、無線ＬＡＮネットワーク２０内で当該携帯端末２１と通信するのに必要な最低限度（最小限度）の送信電力を求め、その送信電力の値を携帯端末２２内の無線ＬＡＮ部４６に伝える（Ｓ１３）。

このとき携帯端末２２の制御部４０は無線ＬＡＮ部４６の前記省電力モードを解除し、通信相手の携帯端末２１に宛てたパケットを当該送信電力で無線送信させる（Ｓ１４）。当該送信電力は不必要に大きくないため、携帯端末２２の消費電力が最低限度に抑制されるとともに、電波干渉の生じる範囲も狭いので、無線ＬＡＮネットワーク２０内における他の携帯端末（図示せず）間の通信を妨げる可能性が小さく、周波数資源の利用効率を高めることもできる。

このパケットが届いたとき、通信相手の携帯端末２１は省電力モードにあるが、省電力モードでも受信動作を行うことはできる。この通信が片方向の通信である場合にはそのままでよいが、双方向の通信が必要な場合には、当該パケットの受信後、当該携帯端末２１が省電力モードを解除して、携帯端末２２へ宛てたパケットの送信を行うことになる。このパケットの送信でも、隣接するセンサノード（２１にとっては、１３）から相手の携帯端末の位置情報などを取得して、送信電力を最低限度に制御できることは当然である。

通信が終了すると、いずれの携帯端末（ここでは、２２，２１）もその無線ＬＡＮ部４６は省電力モードとなる（Ｓ１５）。

なお、図１２のシーケンス図では、センサネットワーク１０内において、前記ブロードキャストではなく、検索要求とその検索要求に対応する応答によって、前記制御情報を記憶しているセンサノード（例えば、１３）から、必要とするセンサノード（例えば、１２）へ送信するものとなっている。

この場合、センサノード１２からセンサノード１３へ送られる検索要求は、携帯端末２２が自身の無線部４３を起動（Ｓ６９）したあと、当該センサノード１２が携帯端末２２から受け取った検索要求（Ｓ７０）に基づいて出されるものであり、検索要求に対応する応答として得られた制御情報は、センサノード１２を介して最終的にはその携帯端末２２へ届けられる。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
本実施形態によれば、センサネットワーク（１０）を介して携帯端末（２１，２２）の制御を行うことができるため、無線ＬＡＮネットワーク（２０）内で制御用パケットを送信する必要がほとんどなくなり、各携帯端末における消費電力を節約することができる。

また、本実施形態では、無線ＬＡＮネットワーク内の通信において宛先となる携帯端末までの距離に応じて、送信元の携帯端末の送信電力を最低限度に制御するため、これによっても、携帯端末における消費電力を節約することが可能である。

（Ｂ）第２の実施形態
以下では、本実施形態が第１の実施形態と相違する点についてのみ説明する。

無線ＬＡＮネットワーク全体でみた場合、各携帯端末が持つ電池の残り電力量はそれぞれ異なるのが普通であるから、通信の集中する携帯端末の消費電力量に配慮することが求められる。例えば、アドホックネットワーク中の中央付近に位置することの多い携帯端末は、確率的にみて、後述する中継処理機能を、他の携帯端末間の通信のために提供することが多くなり、放置しておくと電力消費が他の携帯端末に比べて急速に進行する可能性が高い。

この場合、その携帯端末のユーザは、他の携帯端末のユーザの通信のために電池が消耗して自身の通信を行えなくなるので、公平性や利便性が著しく低下する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成および動作
本実施形態の移動通信システム９の全体構成例を図４に示す。

図４において、図１と同じ符号１０，１１〜１４，２０、２１，２２，Ｅ１，Ｅ２を付与した各構成要素の機能は基本的に第１の実施形態と同じなので、その詳しい説明は省略する。

ただし本実施形態では、各携帯端末２１、２２，２３，２４は、いわゆるアドホックネットワークの構成要素となるノードであり、マルチホップ通信に対応することができる。したがって、当該携帯端末は、無線ＬＡＮネットワーク２０内の通信において、自身が送信元または宛先になるだけでなく、他の携帯端末間のために中継処理を実行する機能（中継処理機能）も備えている。

例えば、携帯端末２２と２１の距離が離れているため、携帯端末２２から直接、携帯端末２１へパケットを無線送信することができない場合であっても、中間に位置する携帯端末２３または２４の中継処理機能を利用することで、携帯端末２２が送信したパケットを、宛先の携帯端末２１まで届けることが可能となる。

もちろん、移動にともなってエリアＥ２内における各携帯端末の位置関係は変動するから、他の携帯端末のために中継処理機能を提供する携帯端末も変動することは当然である。ここで、前記携帯端末２３はユーザＵ３により携帯されて利用され、前記携帯端末２４はユーザＵ４により携帯されて利用される。

なお、マルチホップ通信を行う以上、エリアＥ１やＥ２の物理的な大きさも、本実施形態のほうが第１の実施形態よりもはるかに大きなものとなる可能性が高い。

送信電力を大きくするほど電波は遠くまで到達するが、送信電力を大きくするということは、消費電力の増大や、電波干渉の発生する範囲の拡大による周波数資源の利用効率低下などの問題を引き起こすため、実用上、送信電力の大きさにはある程度の上限が存在する。マルチホップ通信を利用すれば、このような上限の制約下でも、より遠くの携帯端末と通信することができる。

本実施形態の動作は、図５と図６のフローチャートに示す通りである。

図５のフローチャートは携帯端末に関する制御情報をセンサネットワーク１０に登録するための登録動作を示し、Ｓ２１〜Ｓ２３の各ステップから構成されている。図６のフローチャートは携帯端末が無線ＬＡＮネットワーク２０内の他の携帯端末と通信する際の動作を示し、Ｓ３１〜Ｓ３５の各ステップから構成されている。
図５のフローチャートにおいて、ステップＳ２１は前記ステップＳ１に対応し、ステップＳ２２は前記ステップＳ２に対応し、ステップＳ２３は前記ステップＳ３に対応するので、その詳しい説明は省略する。

ただし本実施形態で各携帯端末２１〜２４がセンサネットワーク１０に登録する制御情報には、各携帯端末を指定する前記識別情報（位置情報）のほか、各携帯端末における電池の残り電力量を示す情報（電池残量情報）が含まれる。

本実施形態の場合、図１０に示す携帯端末内の前記電源部４５が、電池の残り電力量を検出する機能を備える必要があることは当然である。

なお、本実施形態の無線ＬＡＮネットワーク２０には、前記中継処理機能を持つ携帯端末と、持たない携帯端末が混在していてもかまわないが、本実施形態における当該電池残量情報は、中継処理機能を他の携帯端末のために提供する余力を示す指標として用いるため、中継処理機能を持たない携帯端末は、前記制御情報の一部として当該電池残量情報を提供する必要もない。

また、前記ステップＳ３が基本的に１回だけフレーム（例えば、ＣＰ１２）をブロードキャストすればよかったが、前記ステップＳ２３では、複数回ブロードキャストを繰り返す必要性が高い。１回のブロードキャストだけでは、物理的な大きさが第１の実施形態よりも拡大したエリアＥ１、Ｅ２の全範囲（全ノード）をカバーできないからである。

一方、 図６のフローチャートにおいて、ステップＳ３１は前記ステップＳ１１に対応し、ステップＳ３２は前記ステップＳ１２に対応し、ステップＳ３４は前記ステップＳ１４に対応し、ステップＳ３５は前記ステップＳ１５に対応するので、その詳しい説明は省略する。

ただし、本実施形態では、上述したように制御情報に電池残量情報を含まれているため、ステップＳ３１で、パケットの送信元となる携帯端末２２が隣接するセンサノード（ここでは、１１）から取得する制御情報には、電池残量情報も含まれている。さらに、センサネットワーク１０内におけるフレームのブロードキャストの回数が全センサノードをカバーできるまで増えたため、ステップＳ３１で当該携帯端末２２が取得する制御情報も、無線ＬＡＮネットワーク２０内の全携帯端末に関するものとなる。

ここでは、携帯端末２１〜２４が図４に示した通りの位置関係にあり、携帯端末２２から携帯端末２１へパケットを送信する場合を例に取る。携帯端末２２と２１の距離が離れているため、携帯端末２２は、携帯端末２３または２４のいずれかの中継処理機能を利用することで、パケットを宛先の携帯端末２１まで届ける。

次に携帯端末２２は、当該制御情報に基づいて最短の経路を求める（Ｓ３２）。最短であるか否かは経路上の携帯端末の数（ホップ数）に基づいて判断するのか簡便であるが、必要に応じて、物理的な伝送距離も反映した判断を行ってもよい。この場合、例えば、ホップ数が同じときには、伝送距離が短い経路を最短とすることもできる。

ホップ数だけに基づいて判断する場合、携帯端末２３を経由して宛先の携帯端末２１に至る経路も、携帯端末２４を経由して宛先の携帯端末２１に至る経路も同じ（ホップ数２）であるので、ステップＳ３２では、双方とも最短経路とされる。

このとき、前記携帯端末２３に関する制御情報中の電池残量情報が、電池に残っている電力量が所定値未満であることを示し、携帯端末２４に関する制御情報中の電池残量情報が、電池に残っている電力量が所定値以上であることを示している場合、携帯端末２２は、電力に余裕のない携帯端末２３を迂回し、電力量に余裕のある携帯端末２４を経由する経路を選択する（Ｓ３３）。

なお、本実施形態のようにマルチホップ通信を行うには、経路上の各携帯端末のあいだで経路制御用の情報を交換することが必要になる可能性が高いが、そのような経路制御用の情報も、前記制御情報の一部として取り扱い、センサネットワーク１０経由で交換することが可能である。

ステップＳ３３のあとは、前記ステップＳ３４、Ｓ３５が順次、実行される。

（Ｂ−２）第２の実施形態の効果
本実施形態によれば、センサネットワーク（１０）を介して携帯端末（２１〜２４）の制御を行うことができるため、無線ＬＡＮネットワーク（２０）内で制御用パケットを送信する必要がほとんどなくなり、各携帯端末における消費電力を節約することができる。

また、本実施形態では、中継処理機能を提供する携帯端末（例えば、２３，２４）の電池の電力残量に配慮した経路制御を行うことができるため、公平性や利便性が高い。

（Ｃ）第３の実施形態
以下では、本実施形態が第１、第２の実施形態と相違する点についてのみ説明する。

本実施形態における携帯端末は、前記省電力モードのほかに、電源断モードを備えている点が、第１、第２の実施形態と相違する。

（Ｃ−１）第３の実施形態の構成および動作
本実施形態の移動通信システム９の全体構成例を図７に示す。

図７において、図１と同じ符号１０，１１〜１４，２０、２１，２２，Ｅ１，Ｅ２を付与した各構成要素の機能は基本的に第１の実施形態と同じなので、その詳しい説明は省略する。

ただし本実施形態では、各携帯端末２１、２２，２５は、上述した省電力モードのほかに電源断モードを備えている。

省電力モードにおいて各携帯端末（例えば、２２）の無線ＬＡＮ部４６は受信のみ実行可能であったが、電源断モードでは、送信はもちろん、受信も実行できない。したがって無線ＬＡＮ部４６で消費される電力は、電源断モードのほうが省電力モードより少ない。電源断モードにおいて、無線ＬＡＮ部４６では電力消費量がほぼ０となる。

電源断モードにあるとき、その携帯端末（例えば、２２）の無線ＬＡＮ部４６以外の構成要素が動作し電力が消費されるか否かについては、様々な変形が考えられるが、少なくとも、センサ部（例えば、２２Ａ）は有効に動作している必要がある。

各携帯端末（例えば、２５）のモードの遷移は、無線ＬＡＮネットワーク２０内における他の携帯端末（例えば、２２）からの通信が一定時間（省電力遷移時間）以上なかった場合、省電力モードに遷移し、省電力モードに遷移してからさらに一定時間（電源断遷移時間）以上なかった場合には、電源断モードに遷移する。省電力遷移時間と電源断遷移時間をどのように設定するかは自由であり、必ずしも両者を同じ時間にする必要もないが、一例として、両者ともに数秒程度に設定するものであってもよい。

なお、図７中の携帯端末２５はユーザＵ５により携帯されて利用される。

本実施形態の動作は図８のフローチャートに示す通りである。図８のフローチャートは、Ｓ４１〜Ｓ４９の各ステップから構成されている。

図８において、ステップＳ４２は前記ステップＳ２に対応し、ステップＳ４３は前記ステップＳ２３に対応し、ステップＳ４８は前記ステップＳ３４に対応するので、その詳しい説明は省略する。

ここでは、無線ＬＡＮネットワーク２０の外部から移動してきた携帯端末２５が、無線ＬＡＮネットワーク２０内の携帯端末２４と通信する場合を例に、動作を説明する。それまで当該携帯端末２５は、前記エリアＥ２の外に位置していたため、いずれのセンサノード１１〜１４にも当該携帯端末２５に関する制御情報は登録されていない。

図８において、当初、携帯端末２２は前記電源断モードにあるものとする（Ｓ４１）。このとき、エリアＥ２の外部から前記ユーザＵ５とともに携帯端末２５が移動してくる。

当該携帯端末２５のセンサ部２５は、例えば、前記ビーコンフレームを受信すること等により、センサノード（ここでは、１１）のカバーエリアに入ったことを認識でき、自身の制御情報を含むパケットを当該センサノードに送信して登録する（Ｓ４２）。

つづくステップＳ４３のブロードキャストでセンサネットワーク１０内の他のセンサノードへ携帯端末２５の制御情報が伝えられ、ステップＳ４４では、当該携帯端末２５が隣接するセンサノード１１から、近くに位置する携帯端末（図７の例では、２２）に関する制御情報を読み出す。これにより当該携帯端末２５はこの携帯端末２２を隣接端末として検出する（Ｓ４５）。

例えば、この隣接センサノード１１から１ホップの位置にあるセンサノード（ここでは、１２）のカバーエリア内に位置する携帯端末を、隣接端末とすればよい。

ただしステップＳ４４〜Ｓ４５および後述のステップＳ４６〜Ｓ４９が実行されるのは、携帯端末２５のユーザＵ５が通信を希望する場合であり、ユーザＵ５が通信を希望しない場合には、ステップＳ４１〜Ｓ４３は実行されるものの、ステップＳ４４〜Ｓ４９を実行することはない。

ここでは、当該ユーザＵ５が通信を希望したものと仮定する。

ユーザＵ５が通信することを希望する通信相手（送信するパケットの宛先）は、必ずしも当該隣接端末（２２）でなくてもよいが、通信相手が隣接端末以外の携帯端末（例えば、２１）である場合には、隣接端末の中継処理機能を利用する必要があるので、いずれにしても隣接端末との通信は発生する。ここでは、簡単のために、携帯端末２５の通信相手は隣接端末２２であるものとする。

携帯端末２５がセンサ部２５Ａから、隣接端末２２との通信の開始を要求する制御情報（通信開始要求信号）を送信すると、その通信開始要求信号は、センサノード１１と１２を経由して隣接端末２２のセンサ部２２Ａへ届けられる（Ｓ４６）。この時点で、隣接端末２２の無線ＬＡＮ部２２Ｂは前記電源断モードで受信することもできないため、当該通信開始要求信号は、前記センサネットワーク１０経由で、隣接端末２２のセンサ部２２Ａに届ける必要がある。

センサ部２２Ａを介して当該通信開始要求信号を受信した当該隣接端末２２は、無線ＬＡＮ部２２Ｂに電力を供給して前記通常モードに遷移させ、無線ＬＡＮネットワーク２０内の通信が可能な状態とし（Ｓ４７）、実際に、携帯端末２５が無線ＬＡＮ部２５Ｂから送信したパケットを当該無線ＬＡＮ部２２Ｂで受信する（Ｓ４８）。このとき必要に応じて、無線ＬＡＮ部２５Ｂから無線ＬＡＮ部２２Ｂへパケットを送信してもよいことは当然である。

各携帯端末２５，２２の無線ＬＡＮ部２５Ｂ、２２Ｂは、この通信が終了してから前記省電力遷移時間が経過すると省電力モードに遷移し、さらに電源断遷移時間が経過すると電源断モードに遷移する（Ｓ４９）。

なお、前記携帯端末２５から隣接端末２２へ、または隣接端末２２から携帯端末２５へ、通信の終了を明示的に通知する制御情報（通信終了信号）が届けられた時点で、各携帯端末２２，２５の無線ＬＡＮ部２２Ｂ、２５Ｂが直ちに、電源断モードに遷移するようにしてもよい。この通信終了信号は、無線ＬＡＮネットワーク２０内の通信で伝えることも、センサネットワーク１０経由の通信で伝えることも可能である。

（Ｃ−２）第３の実施形態の効果
本実施形態によれば、センサネットワーク（１０）を介して携帯端末（２１〜２４）の制御を行うことができるため、無線ＬＡＮネットワーク（２０）内で制御用パケットを送信する必要がほとんどなくなり、各携帯端末における消費電力を節約することができる。

また、本実施形態では、前記省電力モードよりも無線ＬＡＮ部（例えば、２２Ｂ）における消費電力が少ない電源断モードを備えているため、いっそう消費電力を節約することが可能となる。

（Ｄ）他の実施形態
なお、上記第１〜第３の実施形態の特徴は、相互に矛盾しない限り、様々な組み合わせで複合することが可能である。

例えば、第１の実施形態の特徴と第２の実施形態の特徴を組み合わせた場合、携帯端末の送信電力を最低限度に制限することは、送信元の携帯端末と宛先の携帯端末のあいだだけでなく、送信元の携帯端末と中継処理機能を提供する携帯端末のあいだや、中継処理機能を提供する複数の携帯端末のあいだ（送信元から宛先までのホップ数が３以上の場合）の送信に関する送信電力についても実行できる。

また、上記第１〜第３の実施形態の携帯端末は、ノート型パソコンやＰＤＡなどの高度な移動性を有する通信端末であったが、本発明は高度な移動性を有しない通信端末にも適用可能である。

例えば、据え置き型のパソコンなどであっても、無線ＬＡＮカードを装着するケースなどには本発明を適用可能である。据え置き型のパソコンであっても、新たに無線ＬＡＮネットワークに追加される場合や、それまで存在していたパソコンを無線ＬＡＮネットワークから削除することがあり、このような追加や削除は、移動が行われたことにほぼ等しいとみることができるからである。

前記無線ＬＡＮネットワーク２０は、無線ＬＡＮ以外の無線通信ネットワークに置換可能である。

以上の説明でハードウエア的に実現した機能の大部分はソフトウエア的に実現することが可能であり、ソフトウエア的に実現した機能のほとんどすべてはハードウエア的に実現することが可能である。

第１の実施形態にかかる移動通信システムの全体構成例を示す概略図である。 第１の実施形態の動作説明図である。 第１の実施形態の動作説明図である。 第２の実施形態にかかる移動通信システムの全体構成例を示す概略図である。 第２の実施形態の動作説明図である。 第２の実施形態の動作説明図である。 第３の実施形態にかかる移動通信システムの全体構成例を示す概略図である。 第３の実施形態の動作説明図である。 第１〜第３の実施形態にかかる移動通信システムで使用するセンサノードの主要部の構成例を示す概略図である。 第１〜第３の実施形態にかかる移動通信システムで使用する携帯端末の主要部の構成例を示す概略図である。 第１の実施形態の動作説明図である。 第１の実施形態の動作説明図である。

符号の説明

９…移動通信システム、１０…センサネットワーク、２０…無線ＬＡＮネットワーク、１１〜１４…センサノード、２１、２２…携帯端末、２１Ａ、２２Ａ…センサ部、２１Ｂ、２２Ｂ…無線ＬＡＮ部。

Claims (4)

1. 第１のネットワークに属する複数の第１ＮＷ通信端末と、第２のネットワークに属する複数の第２ＮＷ通信装置とを有する通信システムにおいて、
   前記第１ＮＷ通信端末は、それぞれ、他の第１ＮＷ通信端末と前記第１のネットワークを介して無線通信するための第１の通信処理部と、第２ＮＷ通信装置と無線通信するための第２の通信処理部とを有し、
   前記第２ＮＷ通信装置は、それぞれ、
   第１ＮＷ通信端末の第１の通信処理部よりも無線通信可能なカバーエリアが狭く、
   自身と通信可能な第１ＮＷ通信端末に係る端末情報を保持する端末情報保持手段と、
   他の第２ＮＷ通信装置が保持した端末情報を収集して蓄積する蓄積手段とを有し、
   前記第１ＮＷ通信端末は、それぞれ、
   他の第１ＮＷ通信端末と通信を開始しようとする際に、自身と通信可能な第２ＮＷ通信装置が蓄積した端末情報を取得し、取得した端末情報に基づいて、通信相手の第１ＮＷ通信端末と通信可能な第２ＮＷ通信装置を把握し、さらに、前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と通信可能な第２ＮＷ通信装置の位置情報を保持する第１の位置情報保持手段と、
   自身の位置情報を保持する第２の位置情報保持手段と、
   前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と通信可能な第２ＮＷ通信装置の位置情報と、自身の位置情報とに基づいて、前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と、自身との間の距離を算出する距離算出手段と、
   前記距離算出手段が算出した距離に基づいて、前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と前記第１のネットワークを介して通信する際の無線の送信電力を決定する送信電力決定手段とをさらに有する
   ことを特徴とする通信システム。
2. 請求項１の通信システムにおいて、
   前記第１ＮＷ通信端末は、
   前記第１のネットワーク内における他の第１ＮＷ通信端末間の通信を中継する中継処理部を備え、
   前記端末情報に、その第１ＮＷ通信端末の中継処理に関する実行能力を反映した中継能力情報が含まれている場合、前記第１のネットワーク内における通信を開始しようとする第１ＮＷ通信端末は、当該中継能力情報をもとに中継処理に適さない第１ＮＷ通信端末を検出し、中継処理に適さない第１ＮＷ通信端末を迂回する中継経路を設定した上で、前記第１のネットワーク内における通信を実行することを特徴とする通信システム。
3. 請求項１の通信システムにおいて、
   前記端末情報の中に、各第１ＮＷ通信端末が少なくともいずれの第２ＮＷ通信装置のカバーエリア内に存在するかを示す位置指定情報が含まれている場合、
   前記第１ＮＷ通信端末は、
   所定の休眠条件が満たされたとき、前記第１の通信処理部が、制御情報の送受も含め前記第１のネットワーク内における通信を実行しない完全休眠モードへの遷移を行うモード制御部と、
   前記端末情報として、宛先の第１ＮＷ通信端末を指定する前記位置指定情報とともに宛先の第１ＮＷ通信端末に対し通信開始を要求する通信開始要求情報を送信する通信開始要求部とをさらに備え、
   前記第２ＮＷ通信装置は、
   受け取った端末情報中の位置指定情報をもとに、宛先の第１ＮＷ通信端末が自身のカバーエリア内に存在するか否かを判定する位置判定部をさらに備え、
   当該位置判定部が、宛先の第１ＮＷ通信端末が自身のカバーエリア内に存在すると判定した場合、前記通信開始要求情報を送信して宛先の第１ＮＷ通信端末の完全休眠モードを解除させる
   ことを特徴とする通信システム。
4. 第１のネットワークに属する複数の第１ＮＷ通信端末と、第２のネットワークに属する複数の第２ＮＷ通信装置とを有し、
   前記第１ＮＷ通信端末は、それぞれ、他の第１ＮＷ通信端末と前記第１のネットワークを介して無線通信するための第１の通信処理部と、第２ＮＷ通信装置と無線通信するための第２の通信処理部とを有し、
   前記第２ＮＷ通信装置のそれぞれは、第１ＮＷ通信端末の第１の通信処理部よりも無線通信可能なカバーエリアが狭い
   通信システムにおける通信方法であって、
   端末情報保持手段、蓄積手段、第１の位置情報保持手段、第２の位置情報保持手段、距離算出手段、送信電力決定手段を有し、
   前記端末情報保持手段は、それぞれの第２ＮＷ通信装置において、自身と通信可能な第１ＮＷ通信端末に係る端末情報を保持し、
   前記蓄積手段は、それぞれの第２ＮＷ通信装置において、他の第２ＮＷ通信装置が保持した端末情報を収集して蓄積し、
   前記第１の位置情報保持手段は、それぞれの第１ＮＷ通信端末において、他の第１ＮＷ通信端末と通信を開始しようとする際に、自身と通信可能な第２ＮＷ通信装置が蓄積した端末情報を取得し、取得した端末情報に基づいて、通信相手の第１ＮＷ通信端末と通信可能な第２ＮＷ通信装置を把握し、さらに、前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と通信可能な第２ＮＷ通信装置の位置情報を保持し、
   前記第２の位置情報保持手段は、それぞれの第１ＮＷ通信端末において、自身の位置情報を保持し、
   前記距離算出手段は、それぞれの第１ＮＷ通信端末において、前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と通信可能な第２ＮＷ通信装置の位置情報と、自身の位置情報とに基づいて、前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と、自身との間の距離を算出し、
   前期送信電力決定手段は、それぞれの第１ＮＷ通信端末において、前記距離算出手段が算出した距離に基づいて、前記通信相手の第１ＮＷ通信端末と前記第１のネットワークを介して通信する際の無線の送信電力を決定する
   ことを特徴とする通信方法。

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