JP2008136134A - 無線通信装置及び無線通信装置の消費電力制御方法。 - Google Patents
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Abstract
【課題】高速通信及び低消費電力化を可能とする無線通信装置を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る無線通信装置10は、第1の無線通信手段14と、第1の無線通信手段14よりも高速な第2の無線通信手段13と、トランスポートプロトコルの輻輳制御にしたがい、第1の無線通信手段14を用いた他の無線通信装置との通信速度を漸次上昇させ、通信速度が決められた閾値を超過したときに、第2の無線通信手段13に他の無線通信装置と通信させる第1の切替制御手段22と、第2の無線通信手段13のデータ通信が輻輳状態に達したときに通信速度を低下させて、該通信速度が閾値を下回ったときに、第1の無線通信手段14に他の無線通信手段と通信させる第2の切替制御手段23と、通信速度が閾値を下回ったときに第2の無線通信手段13を低消費電力モードにする電力制御手段25とを備える。
【選択図】図2
【解決手段】本発明の一実施形態に係る無線通信装置10は、第1の無線通信手段14と、第1の無線通信手段14よりも高速な第2の無線通信手段13と、トランスポートプロトコルの輻輳制御にしたがい、第1の無線通信手段14を用いた他の無線通信装置との通信速度を漸次上昇させ、通信速度が決められた閾値を超過したときに、第2の無線通信手段13に他の無線通信装置と通信させる第1の切替制御手段22と、第2の無線通信手段13のデータ通信が輻輳状態に達したときに通信速度を低下させて、該通信速度が閾値を下回ったときに、第1の無線通信手段14に他の無線通信手段と通信させる第2の切替制御手段23と、通信速度が閾値を下回ったときに第2の無線通信手段13を低消費電力モードにする電力制御手段25とを備える。
【選択図】図2
Description
本発明は、無線通信装置及び無線通信装置の消費電力制御方法に関するものである。
パーソナルコンピュータと携帯電話機とを用いてインターネットに接続するダイヤルアップにおいて、パーソナルコンピュータと携帯電話機とをUSBケーブルなどを用いずにBluetooth(登録商標)などの無線通信によって接続することが知られている。このようなパーソナルコンピュータや携帯電話機などの近距離の無線通信装置において、無線通信容量の大容量化が望まれており、最大通信速度約1〜3MbpsのBluetooth方式の代替として最大通信速度約20〜400MbpsオーバーのUWB(UltraWide Band)方式や無線LAN(Local Area Network)方式などが開発されている。特許文献1には、この無線LAN方式を用いた無線通信装置が記載されている。
特開2002−271339号公報
しかしながら、UWB方式や無線LAN方式を用いて無線通信を行うと、高速通信が可能となる反面、消費電力が大きくなる。そのため、電力消費を抑制しながら高速でデータ通信を行うことが困難であった。
そこで、本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、高速通信及び低消費電力化の両立を可能とする無線通信装置及び無線通信装置の消費電力制御方法を提供することを目的としている。
上記課題を解決するため、本発明の無線通信装置は、他の無線通信装置と無線によるデータ通信を行う第1の無線通信手段と、他の無線通信装置と第1の無線通信手段よりも高速のデータ通信を無線で行う第2の無線通信手段と、トランスポートプロトコルの輻輳制御にしたがい、第1の無線通信手段を用いた他の無線通信装置との通信速度を漸次上昇させ、通信速度が決められた閾値を超過したときに、第2の無線通信手段に他の無線通信装置と通信させる第1の切替制御手段と、第2の無線通信手段のデータ通信が輻輳状態に達したときに通信速度を低下させて、該通信速度が閾値を下回ったときに、第1の無線通信手段に他の無線通信手段と通信させる第2の切替制御手段と、通信速度が閾値を下回ったときに、第2の無線通信手段を低消費電力モードにする電力制御手段とを備える。
本発明の無線通信装置の消費電力制御方法は、トランスポートプロトコルの輻輳制御にしたがい、第1の無線通信手段を用いた他の無線通信装置との無線によるデータ通信における通信速度を漸次上昇し、通信速度が決められた閾値を超過したときに、該第1の無線通信手段よりも高速のデータ通信を無線で行う第2の無線通信手段を用いて該他の無線通信装置と通信し、第2の無線通信手段のデータ通信が輻輳状態に達したときに通信速度を低下し、該通信速度が閾値を下回ったときに、第1の無線通信手段を用いて他の無線通信手段と通信すると共に、第2の無線通信手段を低消費電力モードにする。
本発明によれば、高速通信及び低消費電力化の両立を可能とする無線通信装置及び無線通信装置の消費電力制御方法が得られる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図1は、本発明の実施形態に係る無線通信装置を用いた無線通信システムの構成の一例を示す図である。図1に示す無線通信システム1は、無線通信装置10と、携帯電話機20と、基地局30と、電話回線網40と、インターネットプロバイダーサーバ50と、インターネット網60とを備える。
無線通信装置10は、パーソナルコンピュータであり、他の無線通信装置である携帯電話機20と近距離の無線通信を行うことによって基地局30、電話回線網40及びインターネットプロバイダーサーバ50を介してインターネット網60にダイヤルアップ接続を行うことができる。
図2は、無線通信装置10の構成を示すブロック図である。図2に示す無線通信装置10は、CPU11、メモリ12、UWB通信I/F部(第2の無線通信手段)13、Legacy−Bluetooth通信I/F部(第1の無線通信手段:以下LegacyBT通信I/F部という。)14及びアンテナ15,16を備える。
CPU11は、メモリ12又は図示しないハードディスクなどの補助記憶装置に記憶された各種プログラムを実行することによって、データ生成部21、第1の切替制御部22、第2の切替制御部23、最大ハイバネーション時間算出部24及び電力制御部25として機能する。なお、メモリ12には、上記した各種機能を実行するための各種プログラムが記憶されている。
UWB通信I/F部13はアンテナ15を介して携帯電話機20とUWB通信を行い、LegacyBT通信I/F部14はアンテナ16を介して携帯電話機20とLegacy−Bluetooth通信を行う。ここで、LegacyBT通信I/F部14の最大通信速度は約1〜3Mbpsであるのに対して、UWB通信I/F部13は最大通信速度約20〜400MbpsオーバーとLegacyBT通信I/F部14よりも高速である。しかしながら、一般に、高速な無線通信I/F部は消費電力が大きい。上記したUWB通信I/F部13も例外ではなくLegacyBT通信I/F部14に比べて消費電力が大きい。なお、UWB通信I/F部13とLegacyBT通信I/F部14とは、一つのアンテナを兼用してもよい。
データ生成部21は、送信すべきデータを生成し、第1又は第2の切替制御部22,23に受け渡す。
第1及び第2の切替制御部22,23は、データ生成部21によって生成されたデータを通信プロトコルに従って通信用データに変換し、UWB通信I/F部13又はLegacyBT通信I/F部14に出力する。また、第1及び第2の切替制御部22,23は、携帯電話機20からの通信用データをUWB通信I/F部13又はLegacyBT通信I/F部14から取り込み、通信プロトコルに従って液晶ディスプレイ10aなどの出力装置に適したデータに変換する。
本実施形態では、第1及び第2の切替制御部22,23における通信プロトコルのトランスポートプロトコルはTCP(Transmission Control Protocol)であり、ネットワークプロトコルはIP(Internet Protocol)である。TCPは、ウインドウ制御によるデータ通信速度(データレート)の制御によって、ネットワーク60の輻輳制御を行う。
図3は、第1及び第2の切替制御部22,23の輻輳制御処理による通信速度の遷移を示す図である。図3に示すように、具体的には、第1の切替制御部22は、時刻t0〜t5において、TCPの輻輳制御に従い、最初に低い通信速度でデータ通信を開始し、後述のRTT(Round Trip Time:往復遅延時間)ごとに速度を2倍に増やしながら漸次に通信速度を上昇させることによって(スロースタート)を行う。これにより、第1及び第2の切替制御部22は、ネットワーク40,60の輻輳の発生を防止する。また、第2の切替制御部23は、TCPの輻輳制御に従い、ネットワーク40,60の容量に対して通信速度が大きく、ネットワーク40,60においてパケット廃棄(パケットロス)が発生する輻輳状態となった場合には(時刻T5)、通信速度を半分に低下することによって輻輳状態からの回復を図る。時刻T5以降、第1の切替制御部22が1RTTごとに1MTU(MaximumTransmission Unit:最大伝送単位)ずつ速度を増やしていくことによって、第1の切替制御部22が漸次に通信速度を上昇させる。その際、輻輳が発生したときには第2の切替制御部23が速度を半分にし、以後、第1の切替制御部22と第2の切替制御部23とが繰り返し機能する。
また、第1及び第2の切替制御部22,23における通信プロトコルはWiMediaMAC仕様である。WiMediaMAC仕様には、UWB通信I/F部13の電源を所定時間切断するハイバネーション(Hibernation)モード(休止状態)が規定されている。
最大ハイバネーション時間算出部24は、下式(1)に示す最大ハイバネーション時間算出式によって、ハイバネーションモードの最大ハイバネーション時間Hを算出する。
H=(T−C/2)/(MTU/RTT)・・・(1)
H=(T−C/2)/(MTU/RTT)・・・(1)
ここで、Tは、UWB通信I/F部13によるデータ通信とLegacyBT通信I/F部14によるデータ通信との切替のための通信速度の閾値であり、LegacyBT通信I/F部14が通信可能な最大通信速度以下に設定される。Cは、ネットワーク40,60が輻輳状態となったときの通信速度である。MTUは、1回の転送で送信可能な通信データの最大値であり、RTTは、データを送信してからACK(Acknowledgment)の応答を受信するまでの時間である。
第1の切替制御部22は、TCPの輻輳制御において、通信速度が閾値Tを超過したときにLegacyBT通信I/F部14によるデータ通信からUWB通信I/F部13によるデータ通信に切り替える。
第2の切替制御部23は、TCPの輻輳制御において、該通信速度が前記閾値を下回ったときにUWB通信I/F部13によるデータ通信からLegacyBT通信I/F部14によるデータ通信に切り替える。具体的には、第2の切替制御部23は、最大ハイバネーション時間Hがゼロ又は負の値である場合にはUWB通信I/F部13によるデータ通信を継続し、正の値である場合にはUWB通信I/F部13によるデータ通信からLegacyBT通信I/F部14によるデータ通信に切り替える。
電力制御部25は、通信速度が閾値Tを下回ったときにUWB通信I/F部13を低消費電力モードにする。具体的には、電力制御部25は、最大ハイバネーション時間Hが正の値である場合にUWB通信I/F部13を最大ハイバネーション時間Hの間ハイバネーションモードにする。
次に、図3及び図4を用いて、無線通信装置10の動作を説明すると共に、本発明の実施形態に係る無線通信装置の消費電力制御方法を説明する。図4は、無線通信装置10の輻輳制御処理及び消費電力制御処理を示すフローチャートである。
まず、CPU11がメモリ12に記憶された各種プログラムを読み込むことによってデータ生成部21として機能してデータを生成する。その後、CPU11が第1及び第2の切替制御部22,23として機能して、通信プロトコルに従ってデータを通信用データに変換する。その際、通信プロトコルのTCPにおいてネットワーク40,60の輻輳制御が行われる。
図3に示すように、第1の切替制御部22は、最初に通信速度を1MTU/1RTTに設定し、LegacyBT通信I/F部14を作動させて通信用データの送信を行う。その後、第1の切替制御部22は、時刻t5まで、低い通信速度から漸次に加速すること(スロースタート機能)によって、ネットワーク40,60の輻輳の発生を防止する。
具体的には、第1の切替制御部22は、ACKを受信できたか否かによって、ネットワーク40,60が輻輳状態に達したか否かの輻輳状態判断を行う(S01)。ACKを受信できた場合には、第1の切替制御部22は、ネットワーク40,60が輻輳状態に達していないと判断し、時刻t1において通信速度を2倍に増加する(S02)。
その後、第1の切替制御部22は、通信速度が閾値Tより大きいか否かの通信速度判断を行い(S03)、閾値T以下である場合にはS01に戻る。一方、通信速度が閾値Tより大きい場合には、第1の切替制御部22は、LegacyBT通信I/F部14による通信からUWB通信I/F部13による通信に切り替えてから(S04)、S01に戻る。
S01において、ACKを受信できなかった場合には、第1の切替制御部22は、ネットワーク40,60が輻輳状態に達したと判断する。すると、第2の切替制御部23が、減速することによって輻輳状態からの回復を図ると共に(時刻t5)、その後、時刻t5〜t7において、漸次に加速することによってネットワーク40,60の輻輳の発生を防止する。
具体的には、CPU11が最大ハイバネーション時間算出部24として機能し、上記(1)式によって最大ハイバネーション時間Hを算出する(S05)。その後、第2の切替制御部23が、算出した最大ハイバネーション時間Hの正負によって、上記した第1の切替制御部22と同様の通信速度判断を行う(S06)。算出した最大ハイバネーション時間Hがゼロ又は負の値である場合には、第2の切替制御部23は、通信速度が閾値Tよりも大きいと判断して、通信速度を半分にするが(時刻t5に相当)、動作切替を行わずUWB通信I/F部13によるデータ通信を継続する(S07)。
その後、S01と同様に、第1の切替制御部22が加速を行いつつACKを受信できたか否かによって輻輳状態判断を行う(S08)。ACKを受信できた場合には、第1の切替制御部22は、ネットワーク40,60が輻輳状態に達していないと判断して、通信速度を1RTTごとに1MTUずつ増加し(S09)、S08に戻る。
一方、S08において、ACKを受信できなかった場合には、第1の切替制御部22は、ネットワーク40,60が輻輳状態に達したと判断し、S05に戻り、上記した第2の切替制御部23による減速及び加速が繰り返されて輻輳状態からの回復処理が繰り返される(時刻t7以降に相当)。
S06において、算出した最大ハイバネーション時間Hが正の値である場合には、第2の切替制御部23は、通信速度が閾値T以下であると判断して、時刻t5において通信速度を半分にすると共に(S10)、UWB通信I/F部13による通信からLegacyBT通信I/F部14による通信に切り替える(S11)。また、CPU11が電力制御部25として機能し、UWB通信I/F部13を最大ハイバネーション時間Hの間ハイバネーションモードにする(S12)。
このように、図3の最大ハイバネーション時間H、すなわち時刻t5から通信速度が再び閾値Tに達する時刻t6までの期間、高速なUWB通信I/F部13を用いなくても低速なLegacyBT通信I/F部14によって通信が十分可能であるので、電力制御部25は、再び高速なUWB通信I/F部13を必要とする時刻t6までの期間、UWB通信I/F部13を停止状態にする。
その後、S01と同様に、第1の切替制御部22は、ACKを受信できたか否かによって輻輳状態判断を行う(S13)。ACKを受信できた場合には、第1の切替制御部22は、ネットワーク40,60が輻輳状態に達していないと判断して、時刻t5〜t6において通信速度を1RTTごとに1MTU増加する(S14)。その後、S03と同様に、第1の切替制御部22が通信速度判断を行い(S15)、閾値に達していない場合にはS13に戻り、閾値に達した場合には時刻t6においてLegacyBT通信I/F部14によるデータ通信からUWB通信I/F部13によるデータ通信に切り替えてから(S16)、S13に戻る。
S13において、ACKを受信できなかった場合には、第1の切替制御部22は、ネットワーク40,60が輻輳状態に達したと判断して、S05に戻り、再び第2の切替制御部23による減速及び加速が繰り返されて輻輳状態の回復が繰り返される(時刻t7以降)。
このように、本実施形態の無線通信装置10によれば、UWB通信I/F部13を用いて高速通信が可能である。また、TCPの輻輳制御によって通信速度が閾値Tより低い場合には、高速なUWB通信I/F部13を用いなくても低速なLegacyBT通信I/F部14によって通信が十分可能であるので、UWB通信I/F部13に代えてUWB通信I/F部13より電力消費の少ないLegacyBT通信I/F部14を用いて通信を行うと共に、UWB通信I/F部13をハイバネーションモード(低消費電力モード)とする。これによって、低消費電力化が可能である。
また、閾値Tと輻輳状態に達した通信速度CとMTUとRTTとから求めた最大ハイバネーション時間HとなるようにUWB通信I/F部13のハイバネーションモードの時間を設定するので、TCPの輻輳制御にあわせてlegacy BluetoothリンクとUWBリンクとの切替を適切に行うことができる。したがって、この切替タイミングが来るまでUWBリンクをハイバネーションモード(低消費電力モード)に落とすことによって、無駄にUWBリンクを使わず、低消費電力化することができる。
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、高速通信手段及び低速通信手段がそれぞれUWB通信I/F部、LegacyBT通信I/F部でない場合や、トランスポートプロトコルがTCPでない場合、仕様がWiMediaMACでない場合にも、本発明を適用可能である。また、例えば、閾値Tは、通信電波状況や携帯電話機20の音声通話状況などに応じて調整されてもよい。
また、本実施形態では、電力制御部25はハイバネーションモードの期間を上記(1)式によって算出した最大ハイバネーション時間Hに設定したが、ハイバネーションモードの期間は最大ハイバネーション時間H以下であればよい。ハイバネーションモードの期間が最大ハイバネーション時間Hより小さい場合、通信速度が閾値Tに達する前にUWB通信I/F部13の電源が投入されるので、LegacyBT通信I/F部14によるデータ通信からUWB通信I/F部13によるデータ通信への切替がスムーズに行われる。
また、本実施形態では、LegacyBT通信I/F部14によるデータ通信からUWB通信I/F部13によるデータ通信への切替は、通信速度が閾値Tに達したときに行われたが、UWB通信I/F部13のハイバネーションモードが終了したときに行われてもよい。
1…無線通信システム、10…無線通信装置、11…CPU、12…メモリ、13…UWB通信I/F部(第2の無線通信手段)、14…Legacy Bluetooth通信I/F部(第1の無線通信手段)、15,16…アンテナ、20…携帯電話機(他の無線通信装置)、21…データ生成部、22…第1の切替制御部(第1の切替制御手段)、23…第2の切替制御部(第2の切替制御手段)、24…最大ハイバネーション時間算出部(最大ハイバネーション時間算出手段)、25…電力制御部(電力制御手段)、30…基地局、40…電話回線網(ネットワーク、通信回線)、50…インターネットプロバイダーサーバ、60…インターネット網(ネットワーク、通信回線)。
Claims (9)
- 他の無線通信装置と、無線によるデータ通信を行う第1の無線通信手段と、
前記他の無線通信装置と、前記第1の無線通信手段よりも高速のデータ通信を無線で行う第2の無線通信手段と、
トランスポートプロトコルの輻輳制御にしたがい、前記第1の無線通信手段を用いた前記他の無線通信装置との通信速度を漸次上昇させ、前記通信速度が決められた閾値を超過したときに、前記第2の無線通信手段に前記他の無線通信装置と通信させる第1の切替制御手段と、
前記第2の無線通信手段のデータ通信が輻輳状態に達したときに前記通信速度を低下させて、該通信速度が前記閾値を下回ったときに、前記第1の無線通信手段に前記他の無線通信手段と通信させる第2の切替制御手段と、
前記通信速度が前記閾値を下回ったときに、前記第2の無線通信手段を低消費電力モードにする電力制御手段と、
を備える、無線通信装置。 - 前記第2の無線通信手段における前記低消費電力モードは、ハイバネーションモードであることを特徴とする、
請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記輻輳状態における通信速度と、前記閾値と、通信回線における最大伝送単位と、該通信回線における往復遅延時間とに基づく最大ハイバネーション時間算出式によって、前記ハイバネーションモードにおける最大ハイバネーション時間を算出する最大ハイバネーション時間算出手段を更に備え、
前記電力制御手段は、前記通信速度が前記閾値を下回ったときに、前記第2の無線通信手段を前記最大ハイバネーション時間算出手段により算出された前記最大ハイバネーション時間以下の期間前記ハイバネーションモードにする、
ことを特徴とする、請求項2に記載の無線通信装置。 - 他の無線通信装置と、無線によるデータ通信を行う第1の無線通信手段と、
前記他の無線通信装置と、前記第1の無線通信手段よりも高速のデータ通信を無線で行う第2の無線通信手段と、
トランスポートプロトコルの輻輳制御にしたがい、前記第1の無線通信手段を用いた前記他の無線通信装置との通信速度を漸次上昇させ、前記第2の無線通信手段のハイバネーションモードが終了したときに、前記第2の無線通信手段に前記他の無線通信装置と通信させる第1の切替制御手段と、
前記第2の無線通信手段のデータ通信が輻輳状態に達したときに前記通信速度を低下させて、該通信速度が前記閾値を下回ったときに、前記第1の無線通信手段に前記他の無線通信手段と通信させる第2の切替制御手段と、
前記通信速度が前記閾値を下回ったときに、前記第2の無線通信手段を最大ハイバネーション時間以下の期間前記ハイバネーションモードにする電力制御手段と、
前記輻輳状態における通信速度と、前記閾値と、通信回線における最大伝送単位と、該通信回線における往復遅延時間とに基づく最大ハイバネーション時間算出式によって、前記ハイバネーションモードにおける前記最大ハイバネーション時間を算出する最大ハイバネーション時間算出手段と、
を備える、無線通信装置。 - 前記第2の切替制御手段及び前記電力制御手段は、前記最大ハイバネーション時間算出手段により算出された前記最大ハイバネーション時間が正の値であるときに、前記通信速度が前記閾値を下回ったと判断することを特徴とする、
請求項3又は4に記載の無線通信装置。 - 前記閾値は、前記第1の無線通信手段の最大通信速度以下に設定されていることを特徴とする、
請求項1〜5の何れか一項に記載の無線通信装置。 - 前記トランスポートプロトコルはTCPである、
請求項1〜6の何れか一項に記載の無線通信装置。 - 前記第2の無線通信手段はUWB通信を行い、前記第1の無線通信手段はBluetooth通信を行う、
請求項1〜7の何れか一項に記載の無線通信装置。 - トランスポートプロトコルの輻輳制御にしたがい、第1の無線通信手段を用いた他の無線通信装置との無線によるデータ通信における通信速度を漸次上昇し、前記通信速度が決められた閾値を超過したときに、該第1の無線通信手段よりも高速のデータ通信を無線で行う第2の無線通信手段を用いて該他の無線通信装置と通信し、
前記第2の無線通信手段のデータ通信が輻輳状態に達したときに前記通信速度を低下し、該通信速度が前記閾値を下回ったときに、前記第1の無線通信手段を用いて前記他の無線通信手段と通信すると共に、前記第2の無線通信手段を低消費電力モードにする、
無線通信装置の消費電力制御方法。
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