CN106921442A - 通信装置及通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通信装置及通信方法，用于降低在两个通信装置的连接过程中消耗的电力。提供一种用于根据特定的通信协议进行通信的装置。上述装置包含处理器，该处理器基于由上述通信协议定义的帧格式来生成帧并进行处理。上述处理器这样生成信标帧：在基于上述通信协议规定的多种信息中，省略与本装置支持的冲突避免方式相关的信息，对从其它装置发送的连接请求帧进行处理，提取与上述其它装置支持的冲突避免方式相关的信息，基于对上述提取的与冲突避免方式相关的信息和与本装置的冲突避免方式相关的信息进行比较而得的结果，来控制与上述其它装置之间的通信。

Description

通信装置及通信方法
技术领域
本发明涉及通信装置、及通信方法。
背景技术
近年来，积极地进行着在如医疗服务那样利用与人体密切接触配置的器件的领域中应用信息通信技术的研究。IEEE802委员会提出了用于人体局域网(Body Area Network；BAN)应用的以近距离低功率无线通信为目的的IEEE802.15.6标准协议。
IEEE802.15.6协议定义用于在人的身体中(in-body)、身体上(on-body)或身体周围(off-body)进行工作的无线BAN(均称为WBAN。)的物理(physical；PHY)层及媒体访问控制(medium access control；MAC)子层。在此，身体不限定于人体，也不排除应用于动物或其它与人相似的具有电波环境的有机体等的可能性。
根据IEEE802.15.6协议，属于BAN网络的装置作为中枢(hub)或节点(node)发挥作用，且一个中枢和一个或一个以上的节点形成一个独立的网络。网络所包含的通信装置、特别是移动装置主要通过小型电池进行动作，因此，为了延长可工作的时间，降低耗电量是非常重要的。
作为用于节省电池寿命的技术，例如，特表2012-519439号公开有一种技术，如果属于无线传感器网络的装置基于检测的参数值及当前的电池电荷电平判定恰当的睡眠模式，并将该睡眠模式发送给上述网络内的其它装置，则上述其它装置基于上述睡眠模式控制动作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2012-519439号公报
发明内容
发明所要解决的课题
以信标模式工作的中枢在每个激活信标周期(均称为“超级帧”。)必须发送一个或一个以上的信标信号。以往，在IEEE802.15.6协议中，信标帧包含MAC能力(MACCapability)等的、节点与中枢进行通信时所需要的大量信息。信标帧所含的MAC能力包含与中枢支持的冲突避免方式相关的信息。但是，节点在CSMA/CA和分段式Aloha(SlottedAloha)的两种方式中、仅可支持一方的情况下，不管中枢支持的冲突避免方式如何，都以自身支持的方式对应，因此，中枢支持的冲突避免方式不会成为有意义的信息。另外，即使与中枢和节点的冲突避免方式一致，也会存在根据中枢的状态不同而拒绝节点的连接请求等对其不能响应的情况。在这种情况下，中枢发送的信标帧所含的一部分信息只会成为耗电量的原因。
本发明的目的在于，提供一种降低在两个通信装置的连接过程中消耗的电力的通信方法、用于实现该方法的装置、系统、及程序。
用于解决课题的方案
本发明的一个方式提供一种通信装置，是用于根据特定的通信协议进行通信的装置，其中，所述通信装置包含处理器，该处理器基于由所述通信协议定义的帧格式，来生成帧并进行处理，所述处理器这样生成信标帧：在基于所述通信协议规定的多种信息中，省略与本装置支持的冲突避免方式相关的信息，对从其它装置发送的连接请求帧进行处理，提取与所述其它装置支持的冲突避免方式相关的信息，基于对所述提取的与冲突避免方式相关的信息和与本装置的冲突避免方式相关的信息进行比较而得的结果，来控制与所述其它装置之间的通信。
另外，本发明的另一个方式提供一种通信装置，是用于根据特定的通信协议进行通信的装置，其中，所述装置包含处理器，该处理器基于由所述通信协议定义的帧格式，来生成帧并进行处理，在从其它装置发送的帧为信标帧的情况下，所述处理器判断所述信标帧中是否包含表示省略了与所述其它装置的冲突避免方式相关的信息的判别信息，并基于所述判断结果，来控制与所述其它装置之间的通信。
发明效果
根据本发明，可以降低与通信连接过程相关的终端的耗电量。
附图说明
将以下详细的叙述与以下附图组合考虑，可得到本申请更深刻的理解。这些附图只是示例，不限定本发明的范围。
图1是表示BAN的结构的图；
图2是表示本发明一实施方式的通信系统的框图；
图3是表示中枢或节点内的PHY层和MAC子层的图；
图4是表示BAN的时间参考基准的图；
图5是表示信标模式的在信标周期内的访问期间的布局；
图6是表示节点和中枢的连接过程的图；
图7(A)是表示MAC帧的格式的图，(B)是表示MAC头的格式的图，(C)是表示帧控制(Frame Control)字段的格式的图，(D)是表示MAC帧主体的格式的图；
图8是表示信标(Beacon)帧的帧有效载荷格式的图；
图9是表示连接请求(Connection Request)帧的帧有效载荷格式的图；
图10是表示连接分配(Connection Assignment)帧的帧有效载荷格式的图；
图11是表示MAC能力(MAC Capability)字段的格式的图；
图12是表示本发明一实施方式的信标帧的省略字段的图；
图13A是表示本发明一实施方式的节点和中枢的连接过程的信号流程图；
图13B是表示本发明一实施方式的节点和中枢的连接过程的信号流程图；
图14A是表示本发明一实施方式的节点和中枢的连接过程的信号流程图；
图14B是表示本发明一实施方式的节点和中枢的连接过程的信号流程图；
图15是表示用于实现本发明一实施方式进行的连接过程的算法的流程图；
图16A是表示本发明一实施方式的电子表型装置的外观的图；
图16B是表示图16A的电子表装置的硬件结构的框图。
符号说明
10 人体局域网(BAN)
20 BAN通信系统
200 中枢
210 通信部
212 天线
220 处理器
230 存储器
300 节点
310 通信部
312 天线
320 处理器
330 存储器
1600 电子表
1610 通信模块
1612 天线
1614 通信部
1616 处理器
1620 中央控制部
1630 输入部
1640 显示部
1650 表部
具体实施方式
本说明书中，主要说明将本发明应用于BAN的实施方式，但本发明的应用领域不限定于BAN。例如，本发明也可以应用于蓝牙(Bluetooth(注册商标))、Wi-Fi(注册商标)、Wi-Fi Direct(注册商标)等其它无线通信技术中。
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。
图1是表示BAN的结构的示意图。BAN10包含发挥中枢H的作用的装置和发挥节点N的作用的装置。一个BAN中存在一个中枢，另一方面，节点的数是0～该中枢的可最大连接的节点数(mMaxBANSize)的范围。图1所示的例子中，4个节点N1～N4属于BAN，但节点的数不限定于图示的例子。中枢H是例如智能手机、PDA等便携终端或包含通信功能的电子表。节点N是例如进行测定或输入接收生物信号并向中枢H传递的功能的生物信号测定装置、生物信号监视装置、或各种传感器、或包含它们的电子表。
图2是表示本发明一实施方式的通信系统的框图。本实施方式中，通信系统20包含作为中枢发挥作用的装置200和作为节点发挥作用的装置300。图2的例子中，表示一个节点与中枢进行通信，但如上所述，可以与中枢连接的节点的数不限定于该例。装置200与一个或一个以上的节点进行通信，并控制这些节点。装置300是医疗器械、家用电器、个人娱乐设备等的用于应用一个或一个以上的、在身体(不限定于人类身体。)上、在内部或在其周围进行工作的低功率无线节点。
装置200包含通信部210、处理器220及存储器230。处理器220对经由天线212及通信部(或transceiver)210，及/或经由与因特网或其它BAN网络连结的有线线路(未图示)交换的消息进行处理。天线212收发与由处理器220采用的无线通信方式对应的频率的电波。通信部210包含将从处理器220输入的电信号转换成电磁波，或将接收的电磁波转换成电信号并向处理器220输出的电路。这种电信号以帧为单位进行收发。本实施方式中，处理器220根据BAN协议生成向其它装置、例如装置300发送的帧，并对从其它装置、例如装置300接收的帧根据BAN协议进行处理(例如，解码)。处理器220可以通过软件、固件、硬件或它们的组合而构成。
存储器230可以用于不仅储存收发的帧的数据(以下，称为“帧数据”。)，而且还储存帧结构、媒体访问控制及功率管理信息等数据。特别是可以在存储器230中储存与装置200和其它装置连接的历史(history)相关的信息(以下，称为“历史信息”。)。上述历史信息可以包含记录于从其它装置接收的MAC帧的信息。记录于上述MAC帧的信息包含例如上述其它装置的MAC能力、PHY能力等。另外，存储器230也可以用于储存由处理器220使用的计算机程序命令、软件及/或固件。作为存储器230，可以使用装入通信装置200的、或包含可以从通信装置200装卸的RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、闪速存储器、或磁盘驱动器等的任意存储装置。或，存储器230也可以是装入处理器220的、或可以从处理器220装卸的任意存储装置。
装置300包含通信部310、处理器320及存储器330。处理器320对经由天线312及通信部(或，transceiver)310交换的消息。天线312收发与由处理器320采用的无线通信方式对应的频率的电波。通信部310包含将从处理器320输入的电信号转换成电磁波，或将接收的电磁波转换成电信号并向处理器320输出的电路。本实施方式中，处理器320根据BAN协议生成向其它装置、例如装置200发送的帧，并对从其它装置、例如装置200接收的帧根据BAN协议进行处理。处理器320可以通过软件、固件、硬件或它们的组合而构成。
存储器330可以用于不仅储存收发的帧数据，而且还储存帧结构、媒体访问控制及功率管理信息等的数据。特别是存储器330中可以包含记录于从其它装置、例如装置200接收的MAC帧的信息。记录于上述MAC帧的信息包含例如上述其它装置的MAC能力等。另外，存储器330也可以用于储存由处理器320使用的计算机程序命令、软件及/或固件。作为存储器330，可以使用装入通信装置300的、或包含可以从通信装置300装卸的RAM(Random AccessMemory)、ROM(Read Only Memory)、闪速存储器、或磁盘驱动器等任意存储装置。或，存储器330也可以是装入处理器320的、或可以从处理器320装卸的任意存储装置。
装置200或300可以与例如用于监视体温、呼吸、心跳数、血糖等来自身体的数据的传感器、或提供控制心跳调节期(pacemaker)、呼吸器官、胰岛素泵等功能的器件(省略图示)连结。
图1所示的网络10和图2所示的系统20只不过是示例，不限制可以体现本说明书中叙述的帧生成方法及处理方法的系统或器件的范围。根据本发明进行通信的任意装置属于本发明的范围。
中枢200或节点300在内部划分成物理性的(physical或PHY)层和媒体访问控制(MAC)子层。图3表示ISO/OSI-IEEE802参考模型的PHY层和MAC子层。节点和中枢间的直接的通信在PHY层和MAC子层产生。在本实施方式的情况下，节点或中枢的PHY层和MAC子层在被赋予的时间内以一个信道进行动作，但本发明的技术思想不限定于此。
在节点或中枢内，PHY通过位于与MAC之间的PHY服务访问点(Service accesspoint；SAP)向MAC提供服务，MAC通过位于MAC子层的正上方的MAC SAP向MAC客户端(上位层)提供服务。在发送时，MAC客户端使MAC服务数据单元(MSDU)经由MAC SAP通向MAC子层，MAC子层使MAC帧(均称为MAC协议数据单元或MPDU。)经由PHYSAP通向PHY层。在接收时，PHY层使MAC帧经由PHY SAP通向MAC子层，MAC子层使MSDU经由MAC SAP通向MAC客户端。
以下，参照图4及图5说明媒体访问。所有的节点和中枢，如果根据时间计划(调度)这些媒体访问，则如图4所示构筑时间参考基准(time reference base)。为了提供或支持BAN内的时间参考分配，中枢无论是否发送信标，均构筑将时间轴分割成信标周期(超级帧)的时间基准。各信标周期具有相同长度，通过标注有0、1、...、s(在此，s≤255)的编号的分配时隙而构成。在这种情况下，中枢以排除了非激活超级帧后的各信标周期(超级帧)发送信标，或对于所有超级帧都不发送信标。信标是为了通知网络的存在并使节点加入网络而由中枢发送的帧。另外，还为了协调媒体访问、管理节点功率、同步化时钟等网络管理而发送信标。
根据IEEE802.15.6协议，中枢以以下三种访问模式中的一个模式进行动作。
(1)信标周期(超级帧)基础信标模式：为了可以进行时间参考分配，在排除了非激活超级帧后的各个信标周期(超级帧)，中枢发送信标。
(2)超级帧基础非信标模式：向媒体的访问包含时间参考，且具有超级帧及分配时隙，但中枢不发送信标。中枢在超级帧期间中仅运营被管理的访问期间(Managed AccessPhase：MAP)。
(3)不基于超级帧的非信标模式：对媒体的访问不包含时间参考，中枢不发送信标。
图5表示信标模式的信标周期内的访问期间的布局。在信标模式下，如图5所示中枢在各个激活信标周期内编成访问期间。图5中，B表示信标。在激活超级帧中，中枢发送信标，并提供访问期间。访问期间是为了交换管理、控制、及数据类型帧而使用的。非激活超级帧中，中枢不发送信标，也不提供任何的访问期间。
中枢将独占访问期间(Exclusive Access Phase：EAP)1、随机访问期间(RandomAccess Phase：RAP)1、被管理的访问期间(Managed Access Phase：MAP)、独占访问期间2、随机访问期间2、其它管理的访问期间、及竞争访问期间(Contention Access Phase：CAP)按照图5中图示的顺序配置。为了提供具有不是0的长度的CAP，中枢在其之前发送B2帧。在后续的CAP的长度为0的情况下，中枢不发送B2帧。
在如BAN这样不使用集中化的控制器的分散环境下，所有的站点(中枢终端，节点终端)为了接近信道而竞争，而在两个以上的站点同时使用信道的情况下，由于信号的冲突而不能通信。为了防止这种冲突，BAN支持基于“包含冲突避免的载波监听多路访问(carrier sense multiple access with collision avoidance；CSMA/CA)”或“SlottedAloha”中的某一个的竞争访问。通过竞争访问，节点取得用于在竞争访问期间(CAP)内开始一个或其以上的帧通信的时间。作为以竞争访问或随机访问避免冲突的方式，中枢或节点支持上述CSMA/CA或Slotted Aloha的某一个。信标帧包含上述冲突避免方式，将与中枢支持的功能相关的信息向节点传递，为了节点和中枢的同步化，通知超级帧的开始。
CSMA/CA是如下方式：有节点传送的数据时，在设定的竞争窗口(CW：ContentionWindow)内等待与预定数量的时隙相当的时间后尝试传送的方式。Slotted Aloha是将信道按时间段划分来减少冲突危险的方式，各节点仅在时间段的开始能够进行传送。
图6是表示现有的节点和中枢的连接过程的信号流程图。如图所示，还未与中枢连接的节点接收从中枢发送的信标帧，从接收的信标帧取得与超级帧及网络相关的各种信息。上述信息包含信标帧的头所包含的网络固有的识别信息即网络ID(本实施方式的情况下，BAN ID)、中枢的地址、及记录于有效载荷(payload)的MAC能力。节点基于取得的上述信息生成连接请求(Connection Request)帧，并将该帧发送至中枢。连接请求帧是为了请求生成或变更与中枢的连接而由节点发送的帧。从节点接收连接请求帧的中枢将用于确认接收成功的帧的确认响应帧即I-Ack(Immediate Acknowledgement)帧发送给节点后，生成连接分配(Connection Assignment)帧而发送给节点。连接分配帧是为了应答连接请求，或者开始或变更连接分配而从中枢发送的帧。连接分配帧包含表示是否允许该节点的连接的信息。
在中枢允许该节点的连接的情况下，从中枢接收到连接分配帧的节点将I-Ack帧发送至中枢。由此，节点和中枢连接，成为彼此可以交换需要的信息(数据)的状态。另一方面，在中枢不允许该节点的连接的情况下，节点不再向中枢传送帧，连接过程结束。
以下，详细说明用于BAN通信的信标帧、连接请求帧及连接分配帧的MAC帧结构。本发明一实施方式的MAC帧的格式如图7(A)所示。MAC帧包含固定长度的MAC头、可变长度的MAC帧主体、及固定长度的帧校验序列(Frame Check Sequence；FSC)字段。帧校验序列字段是MAC帧的末尾(footer)。以下，详细定义MAC帧所含的字段。以下附图中，MAC帧所含的字段按照从左侧到右侧的顺序传送，由虚线描绘的字段是选项或选择性地不包含的字段。在各字段上显示该字段所含的八位字节(octet)的数量和对应的八位字节传送顺序。保留(reserved)字段在发送时设定成0，在接收时被忽略。
图7(B)表示本实施方式的MAC头的格式。MAC头包含帧控制(Frame Control)、接收者(Recipient)ID、发送者(Sender)ID、BAN ID字段。关于帧控制的详细情况将在以后描述。接收者ID设定成当前帧的接收者的缩写地址(即，HID(hub identifier)或NID(nodeidentifier))，发送者ID设定成当前帧的发送者的缩写地址(即，HID(hub identifier)或NID(node identifier))，BAN ID设定成传送当前帧的BAN的缩写地址。
本实施方式的帧控制的格式在图7(C)中详细表示。在IEEEStd802.15.6-2012的节5.2.1.1中定义了帧控制的各字段。帧控制的字段中，帧子类型(Frame Subtype)和帧类型(Frame Type)字段以按照下述表1设定成表示当前帧的类型。
【表1】
如表1所示，帧类型的值表示当前帧的类型。特别是如果帧类型值为00，则表示为管理帧，如果为01，则表示为控制帧，如果为10，则表示为数据帧，如果为11，则表示为保留帧。帧子类型的值根据当前帧的子类型设定。即，帧类型值和帧子类型值的组合表示当前帧的种类。例如，如果帧类型值为00，帧子类型值为0000，则表示当前帧为信标帧，如果帧类型值为00，帧子类型值为1000，则表示当前帧为连接请求帧，如果帧类型值为00，帧子类型值为1001，则表示当前帧为连接分配帧。另一方面，如果帧类型值为01，帧子类型值为0000，则表示当前帧为I-Ack帧。
图7(D)表示本实施方式的MAC帧主体的格式。在当前帧为不安全(unsecured)的帧的情况下(通过MAC头的帧控制(Frame Control)字段的安全等级(Security Level)字段表示。)，不存在低序安全序列号(low-order Security Sequence Number)字段及MIC(Message Integrity Code)字段。帧有效载荷是必须传递给接收者的字段的序列。由节点向中枢传送的I-Ack帧不包含有效载荷。由中枢向节点传送的I-Ack帧选择性地包含有效载荷。
本实施方式的信标帧包含具有图8所示的格式的帧有效载荷。信标帧的帧有效载荷的各字段定义成IEEEStd802.15.6-2012的节5.3.1。在信标帧的帧有效载荷的多个字段中，RAP1启动(RAP1Start)，信标移位序列(Beacon Shifting Sequence)、信道跳频状态(Channel Hopping State)、下一信道跳跃(Next Channel Hop)及非激活期间(InactiveDuration)是在一定条件下存在的选项数据。
本实施方式的连接请求帧包含具有图9所示的格式的帧有效载荷。接收者地址(Recipient Address)字段设定成当前帧的接收者的EUI-48，在不知道EUI-48的情况下，设定成0。发送者地址(Sender Address)字段设定成当前帧的发送者的EUI-48。MAC能力字段包含与发送连接请求帧的节点支持的功能相关的信息(例如，节点支持的冲突避免方式)。连接请求帧的帧有效载荷剩余的各字段定义成IEEEStd802.15.6-2012的节5.3.6。
本实施方式的连接分配帧包含具有图10所示的格式的帧有效载荷。连接分配帧的帧有效载荷所含的多个字段各自定义成1EEEStd802.15.6-2012的节5.3.7。对上述多个字段中的模式/状态(Mode/Status)字段进行详细地说明。模式/状态字段表示中枢的访问模式及连接分配的状态，其格式在图10中一起表示。访问指示符(Access Indicator)字段设定成中枢的访问模式。字段值在下述表2中表示。
【表2】
域值(十进制) 状态
0 超级帧基础信标模式及用于随机访问的CSMA/CA
1 超级帧基础信标模式及用于随机访问的Slotted Aloha
2 超级帧基础非信标模式及没有随机访问
3 不基于超级帧的非信标模式及用于随机访问的CSMA/CA
连接状态(Connection Status)字段设定成连接分配的状态。字段值在下述表3中表示。
【表3】
即，在中枢接收的连接请求帧的发送者即允许节点的连接请求的情况下，将连接状态字段的值设定成0，在拒绝连接请求的情况下，根据拒绝原因，将连接状态字段的值设定成1-10中的一个。根据节点从中枢接收的连接分配帧的有效载荷所含的连接状态字段的值，可以判断是允许还是拒绝连接请求。
如图8～图10所示，信标帧、连接请求帧及连接分配帧在其有效载荷中包含MAC能力(MAC Capability)字段。MAC能力字段表示该帧的发送者是否支持多种功能及功能的主要条件，具有图11所图示的格式。将MAC能力将帧的发送者支持的功能通知给接收者。MAC能力的各字段如下述定义(参照IEEEStd802.15.6-2012的节5.6.1)。
1)如果发送者支持通过在EAP1、RAP1、EAP2、RAP2及CAP中使用CSMA/CA而得到的竞争的分配，则将CSMA/CA字段设定成1，否则，设定成0。即，如果帧的发送者支持作为冲突避免方式的CSMA/CA，则将该字段设定成1。
2)如果发送者支持通过在EAP1、RAP1、EAP2、RAP2及CAP中使用Slotted Aloha访问而得到的竞争的分配，则将Slotted Aloha Access字段设定成1，否则，设定成0。即，如果帧的发送者支持Slotted Aloha作为冲突避免方式，则将该字段设定成1。
3)如果发送者支持类型-I轮询分配，则将Type-I Polling Access字段设定成1，否则，设定成0。
4)如果发送者支持类型-II轮询分配，则将Type-IIPollingAccess字段设定成1，否则，设定成0。
5)如果发送者支持所计划的分配，则将Scheduled Access字段设定成1，否则，设定成0。
6)如果支持非计划的双向链路分配，则将Unscheduled Access字段设定成1，否则，设定成0。
7)如果发送者支持断片化及再组装，则将Fragmentation/Reassembly字段设定成1，否则，设定成0。
8)如果发送者支持指令帧的处理及功能性，则将Command Frames字段设定成1，否则，设定成0。
9)关于Node Always Active/Hub Clock PPM字段，如果在由节点发送的帧中用作Node Always Active字段，且节点总是处于激活状态，则设定成1，否则，设定成0。如果在由中枢发送的帧中用作Hub Clock PPM字段，且中枢具有ppm的最小精确度为mHubClockPPMLimit/2的时钟，则设定成1，如果具有ppm的最小精确度为mHub ClockPPMLimit的时钟，则设定成0。
10)如果由节点发送的帧中，节点支持并请求集中形保护时间提供，则将GuardTime Provisioning字段设定成1，如果支持并请求分散形保护时间提供，则设定成0。由中枢发送的帧中，成为保留(即，保留)字段。
11)如果发送者支持全部L-Ack/B-Ack确认，则将L-Ack/B-Ack字段设定成1，否则，设定成0。
12)如果发送者支持组确认，则将G-Ack字段设定成1，否则，设定成0。
13)如果帧的发送者是支持双跳扩展的星BAN的中继(Relaying)节点所请求的功能性的节点，则将RelayingNode字段设定成1，否则，设定成0。如果帧的发送者为中枢，则为保留字段。
14)如果发送者支持双跳扩展的星BAN中被中继的(relayed)中枢或节点请求的功能性，则将RelayingHub/Node字段设定成1，否则，设定成0。
15)如果发送者支持信标移位，则将Beacon Shifting字段设定成1，否则，设定成0。
16)如果发送者支持信道跳频，则将Channel Hopping字段设定成1，否则，设定成0。
17)将Data Subtypes字段设定成用于从当前帧的接收者接收到的数据类型帧的由发送者支持的数据子类型的最大个数。
如上所述，在现有的BAN通信过程中，中枢发送包含MAC能力字段的信标帧，该MAC能力字段包含与本身支持的功能相关的信息。特别是，在信标帧的MAC能力中包含表示与中枢支持的冲突避免方式(CSMMCA或Slotted Aloha)相关的信息的字段(上述CSMA/CA字段及Slotted Aloha字段)。但是，在例如节点仅可对应CSMA/CA及Slotted Aloha中的一个冲突避免方式、中枢不能对应要支持的冲突避免方式的情况下，结果该节点的连接请求被中枢拒绝，因此，与中枢支持的冲突避免方式相关的信息对于该节点不会成为重要信息。如图10及表3所示，中枢基于从节点接收的连接请求帧所含的信息，可以决定是允许还是拒绝该节点的连接请求。因此，本发明一实施方式中，将省略了与冲突避免方式相关的信息、即省略了CSMA/CA及Slotted Aloha字段的信标帧发送给每个超级帧。在更优选的实施方式中，通过发送省略了MAC能力字段的信标帧，进一步降低中枢的耗电量。
如上所述，根据本发明的一实施方式，中枢生成并发送具有由图8所示的信标帧格式规定的多个字段中省略了MAC能力字段而得的有效载荷的信标帧。如图11所示，MAC能力字段包含大量数据，因此，通过发送具有省略了MAC能力字段的有效载荷的信标帧，可以降低中枢的耗电量。
上述实施方式中，优选将省略了信标帧的MAC能力字段的情况通知给节点。根据本发明的一实施方式，在成为信标帧的MAC头的帧控制字段的保留(即，保留)的4位(参照图7的(A)～(C))中，将特定的1位定义为省略(Elision)字段。如图12所示，本实施方式中，成为信标帧的MAC头的帧控制字段的保留的b4～b7位中，b4用作省略字段。在不存在被省略的字段的情况下，将b4字段的值设定成0，在省略了MAC能力字段的情况下，将b4字段的值设定成1。
当节点从中枢接收信标帧时，依次提取信标帧的MAC头、MAC帧主体及FCS所含的数据。节点根据提取的MAC头的帧控制字段的省略字段值，判断上述信标帧的有效载荷中是否具有被省略了的字段。即，上述省略字段值用作表示信标帧中是否具有被省略了的字段的判别信息。具体而言，如果省略字段值为0，节点根据图8所示的格式，处理信标帧的有效载荷(例如，解码)，如果省略字段值为1，节点根据从图8所示的格式省略MAC能力字段的格式，处理信标帧有效载荷。这样，节点可以根据信标帧的头所含的上述判别信息处理信标帧的有效载荷。
另一方面，用作本发明的省略字段的字段不限定于上述实施方式。上述实施方式中，成为MAC头的帧控制字段的保留的b4～b7位中，b4位用作省略字段，但在其它实施方式中，也可以使用其它位(例如，b5-b7中的1位)。另外，也可以将帧控制的其它字段所含的作为保留的1位用作省略字段。例如，可以使用帧类型字段的保留或帧子类型字段的保留(参照表1)。用作省略字段的字段种类不构成本发明的本质思想。
图13A及图13B是表示上述实施方式进行的中枢和节点的连接过程的信号流程图。图13A表示能连接中枢时的信号流程，另一方面，图13B表示不能连接时的信号流程。如上所述，本实施方式中，为了进一步降低耗电量，如图13A及图13B所示，发送省略了MAC能力字段的信标帧。因此，与图6所示的现有的连接过程不同，节点不从信标帧取得中枢的MAC能力。
如果在接收的信标帧中包含判别信息，则节点根据省略了MAC能力字段的帧格式，处理接收的信标帧的有效载荷。节点基于信标帧的头(参照图7的(A)及(B))所含的网络ID(本实施方式时，BAN ID)和中枢的地址等、从信标帧取得的信息来生成连接请求帧，并将该帧发送至中枢。连接请求帧包含具有图9所示的格式的帧有效载荷。如图9所示，连接请求帧包含MAC能力字段，该MAC能力字段中包含与节点终端对应的冲突避免方式相关的信息。中枢如果从节点接收连接请求帧，则将用于使节点确认成功的帧接收的确认响应帧即I-Ack(Immediate Acknowledgement)帧发送至节点。中枢处理从节点接收的连接请求帧，确认节点对应的冲突避免方式，并将该方式与本身支持的冲突避免方式比较，由此，判断是否允许该节点的连接。
在冲突避免方式一致且没有其它连接拒绝原因的情况下，如图13A所示，中枢生成连接分配帧并发送至节点。连接分配帧包含具有图10所示的格式的帧有效载荷。在该情况下，连接分配帧的模式/状态(Mode/Status)字段的连接状态(Connection Status)字段如表3所示设定成0(Connection Request Accepted)。另外，连接分配帧将包含中枢支持的通信方式的MAC能力等通信所需要的信息通知给节点。从中枢接收了连接分配帧的节点将I-Ack帧发送至中枢。由此，节点和中枢连接，成为彼此可以通信需要的信息(数据)的状态。
另一方面，在中枢判断为中枢的冲突避免方式和节点的冲突避免方式不一致的情况下，中枢不允许节点的连接请求。在该情况下，如图13B所示，中枢将I-Ack帧、及模式/状态字段的连接状态字段值设定成1的连接分配帧发送至节点。接收了上述连接分配帧的节点判断为不能连接，并结束连接过程。
在冲突避免方式一致，但具有如表3所示那样不能连接的其它原因的情况下，中枢根据该原因，生成将模式/状态字段的连接状态字段值设定成1-10中的一个的连接分配帧并向节点发送。
图14A及图14B是表示图13B的其它实施方式进行的中枢和节点的连接过程的信号流程图。首先，在图14A的实施方式中，中枢生成图8所示的帧格式的信标帧并进行发送。即，信标帧包含MAC能力字段。接收了信标帧的节点将连接请求帧发送至中枢。与图13B的实施方式不同，在中枢拒绝发送了该连接请求帧的节点的连接的情况下，以不发送I-Ack帧及连接分配帧的低功率模式进行动作。如果节点在预定的时间内未接收到针对连接请求帧的I-Ack帧，则判断为中枢不允许连接，而结束接收待机状态。上述预定的时间例如是在没有连接的状态下通过轮询分配的时间、即没有连接的被轮询的分配(unconnected polledallocation)。根据本实施方式，中枢不生成及发送I-Ack帧及用于通知不能连接的连接分配帧，节点在经过预定时间后结束接收待机状态，因此，可以降低中枢和节点的耗电量。
图14B的实施方式中，与图14A一样，中枢及节点以低功率模式进行动作，另一方面，使用省略了MAC能力字段的信标帧。由此，也可以降低中枢为了发送信标帧而消耗的电力。另外，优选中枢发送的信标帧中包含表示省略了MAC能力的判别信息。接收了上述信标帧的节点根据图8所示的信标帧的有效载荷格式中省略了MAC能力字段的格式，来处理接收到的信标帧的有效载荷。如果节点在预定时间(例如，unconnected polled allocation)内未接收到针对连接请求帧的接收响应即I-Ack帧，则判断为不能连接至中枢，结束接收待机状态。
图14A及图14B的实施方式中，如果节点发送连接请求帧后，在预定的时间内未从中枢接收到I-Ack帧，则判断为不能连接，结束接收待机状态。其它实施方式中，在节点不对应于中枢支持的冲突避免方式的情况下，以中枢不发送I-Ack帧及连接分配帧的低功率模式进行动作，另一方面(图14A或图14B)，在冲突避免方式一致但具有其它连接拒绝原因的情况下，中枢也可以发送I-Ack帧及连接分配帧(图13B)。另一方面，其它实施方式中，即使在不允许连接的情况下，也发送I-Ack帧，但也可以不发送连接分配帧。在该情况下，如果在预定的时间内未接收到连接分配帧，则判断为节点不能连接，结束接收待机状态。另外，被省略的字段不限于MAC能力字段，也可以省略MAC能力字段及PHY能力字段。
根据图14B所示的实施方式，由于下面的原因，与图6所示的连接过程相比，可以进一步降低耗电量。
第一，中枢发送与通信方式相关的信息，优选发送省略了MAC能力字段的省略形信标帧，因此，可以降低为了发送信标帧所需要的中枢的耗电。
第二，如果中枢在不允许节点的连接的情况下不发送连接分配帧、节点在预定的时间内从中枢未接收到连接分配帧，则判断为不能连接至该中枢，结束接收待机状态(即，低功率模式)。因此，中枢不会为了生成并发送连接分配帧而无谓地消耗电力。节点中也可以降低为了接收连接分配帧并进行处理而消耗的电力。
图15是表示用于实现本发明一实施方式进行的连接过程的算法的流程图。以下，一起参照图2详细地说明图15的过程。
开始连接过程时，中枢200的处理器220从存储器230读出必要的信息并生成信标帧(步骤S1502)。然后，中枢200的通信部210发送上述生成的信标帧(步骤S1504)。如果节点300的通信部310接收到上述信标帧(步骤S1520)，则处理器320处理上述信标帧的头(步骤S1522)。处理器320处理接收的信标帧的头并判断是否具有表示省略了与中枢的冲突避免方式相关的信息的判别信息(步骤S1524)。在未检测到上述判别信息的情况下(步骤S1524：否)，处理器320判断为信标帧中没有被省略的信息，而以普通模式进行动作(步骤S1526)。即，以图6所示的方式进行连接过程。
在检测到上述判别信息的情况下(步骤S1524：是)，处理器320判断为接收到有效载荷中省略了特定信息的省略形信标帧，并对上述省略形信标帧进行处理(步骤S1528)。上述特定的信息是与中枢支持的冲突避免方式相关的信息，优选为MAC能力字段。处理器320基于从信标帧取得的信息生成连接请求帧(步骤S1530)，通信部310将上述连接请求帧发送至中枢200(步骤S1532)。
如果中枢200的通信部210从节点300接收到连接请求帧(步骤S1506)，则处理器220对连接请求帧进行处理，从连接请求帧的有效载荷的MAC能力字段取得与节点300对应的冲突避免方式相关的信息。处理器220从存储器230读出与中枢200支持的冲突避免方式相关的信息，将该信息和与上述取得的冲突避免方式相关的信息比较(步骤S1508)。在冲突避免方式一致的情况下(步骤S1508：是)，判断是否具有其它连接拒绝的原因(步骤S1510)。在没有其它连接拒绝原因的情况下(步骤S1510：否)，生成确认连接请求帧的接收的I-Ack帧并向节点300发送(步骤S1512)。接着，中枢300生成将模式/状态字段的连接状态字段设定成0的连接分配帧并向节点300发送(步骤S1514)。当节点300的通信部310接收I-Ack帧及连接分配帧(步骤S1534及步骤S1536)，处理器320对这些帧进行处理时，连接过程完成，成为中枢200和节点300可以交换数据的状态。
另一方面，在上述冲突避免方式不一致的情况下(步骤S1508：否)，或具有其它连接拒绝的原因的情况下(步骤S1510：是)，以低功率模式进行动作(步骤S1516)。即，如图14B所示，中枢200不进行I-Ack帧及连接分配帧的生成及发送。如果节点300在预定的时间内未接收到针对连接请求帧的I-Ack帧，则判断为中枢200不允许连接，结束接收待机状态。上述预定的时间例如是在没有连接的状态下通过轮询分配的时间即没有连接的被轮询的分配(unconnected polled allocation)。
[第2实施方式]
图16A及图16B表示可以作为BAN内的中枢或节点发挥作用的装置的示例的实施方式，图16A是表示外观的图，图16B是表示该装置的硬件结构的框图。本实施方式中，上述装置为电子表。如图16B所示，电子表1600具备通信模块1610，通信模块1610包含天线1612、通信部1614及处理器1616。处理器1616对经由天线1612及通信部1614、及/或经由因特网或与其它BAN连结的线缆(未图示)进行交换的消息进行处理。处理器1616可以由软件、固件或硬件构成。天线1612、通信部1614、处理器1616的结构及功能与关于图2说明的天线212或312、通信部210或310、处理器220或320的结构及功能相同，因此，省略更详细的说明。另外，通信模块1610也可以还具备储存如下数据的存储器(未图示)：与其它装置之间收发的帧数据、帧结构、媒体访问控制及功率管理信息等数据、由处理器1616使用的计算机程序命令、软件及/或固件等。
中央控制部1620由CPU(Central Processing Unit)等运算处理装置构成，对电子表1600整体的动作进行控制。例如，中央控制部1620根据记录于ROM1660的程序执行各种处理。此外，也可以利用中央控制部1620实现与关于图2说明的处理器220或320相同的结构及功能，中央控制部1620和处理器1616也可以协作来实现。
输入部1630由具备对电子表1600的终端主体进行各种信息及指示的输入的功能的多个按钮(这里所说的按钮不仅包含由硬件实现的按钮，还包含由软件实现的按钮。)等构成。当用户操作各种按钮时，输入部1630将与操作的按钮对应的操作指示输出至中央控制部1620。中央控制部1620根据从输入部1630输入的指示，使各部执行预定的动作。
显示部1640根据来自中央控制部1620的指示，显示时刻或从外部接收的消息等各种信息。
表部1650根据系统时钟或由振荡器生成的信号生成时刻信号，并输出当前时刻。
ROM1660储存由中央控制部1620执行的控制程序等。另外，ROM1660也可以储存由处理器1616使用的计算机程序命令、软件、及/或固件等。
RAM1670提供中央控制部1620执行各种处理时的作业区域(work area)，并储存由电子表1600的各部处理的数据。另外，RAM1670不仅储存收发的帧数据，而且也可以储存帧结构、媒体访问控制及功率管理信息等数据。
此外，电子表1600可以与其它装置连结。上述其它装置是例如为了监视体温、呼吸、心跳数、血糖等来自身体的数据而使用的传感器或提供控制心跳调节期、呼吸器、胰岛素泵等功能的装置。
以上，说明了将本发明应用于BAN通信的实施方式，但本发明的应用领域不限于BAN。例如，本发明也可以应用于蓝牙(Bluetooth(注册商标))、Wi-Fi(注册商标)、Wi-FiDirect(注册商标)等其它无线通信技术中。
上述的过程可以由硬件执行，也可以由软件执行。在由软件执行特定过程的情况下，构成该软件的程序从网络或记录媒体安装至作为中枢或节点而发挥作用的通信装置中。包含这种程序的记录媒体不仅可以由为了向用户提供程序而与装置主体分开分布的可移动媒体(未图示)等构成，也可以由在预先装入装置主体的状态下提供给用户的记录媒体等构成。
具有本发明所属的技术领域中的通常知识的人可以根据上述说明及相关附图导出本发明的多个变形及其它实施方式。因此，本发明不限于公开的特定的实施方式。本说明书中，使用多个特定术语，但这些术语只不过是作为一般意义仅为了说明的目的而使用的术语，不是为了限制发明而使用的术语。在不脱离由附加的权利要求书及其等同物定义的普通的发明概念及思想的范围内，可以进行各种变形。

Claims (10)

1.一种通信装置，是用于根据特定的通信协议进行通信的装置，其特征在于，
所述通信装置包含处理器，该处理器基于由所述通信协议定义的帧格式，来生成帧并进行处理，
所述处理器这样生成信标帧：在基于所述通信协议规定的多种信息中，省略与本装置支持的冲突避免方式相关的信息，
对从其它装置发送的连接请求帧进行处理，提取与所述其它装置支持的冲突避免方式相关的信息，基于对所述提取的与冲突避免方式相关的信息和与本装置的冲突避免方式相关的信息进行比较而得的结果，来控制与所述其它装置之间的通信。
2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，
所述处理器以包含判别信息的方式生成所述信标帧，其中，该判别信息表示省略了与所述冲突避免方式相关的信息。
3.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，
在与所述其它装置的冲突避免方式相关的信息和与本装置的冲突避免方式相关的信息不一致的情况下，不向所述其它装置发送连接分配帧。
4.根据权利要求2所述的通信装置，其特征在于，
所述判别信息包含于所述信标帧的MAC头的帧控制字段的保留字段中。
5.一种电子表，其特征在于，具备：
如权利要求1所述的通信装置；以及
对当前的日期和时间进行计数的计时部。
6.一种通信装置，是用于根据特定的通信协议进行通信的装置，其特征在于，
所述通信装置包含处理器，该处理器基于由所述通信协议定义的帧格式，来生成帧并进行处理，
在从其它装置发送的帧为信标帧的情况下，所述处理器判断所述信标帧中是否包含表示省略了与所述其它装置的冲突避免方式相关的信息的判别信息，并基于所述判断结果，来控制与所述其它装置之间的通信。
7.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，
所述处理器在判断为所述信标帧中包含所述判别信息的情况下，生成连接请求帧并发送给所述其它装置，
在预定时间内从所述其它装置未接收到连接分配帧的情况下，结束接收待机。
8.一种电子表，其特征在于，具备：
如权利要求6所述的通信装置；以及
对当前的日期和时间进行计数的计时部。
9.一种通信方法，是能够根据特定的通信协议进行通信的装置的通信方法，其特征在于，所述通信方法包括以下步骤：
这样生成信标帧：在基于所述通信协议规定的多种信息中，省略与本装置支持的冲突避免方式相关的信息；
对从其它装置发送的连接请求帧进行处理；
从所述连接请求帧中提取与所述其它装置支持的冲突避免方式相关的信息；
对与所述其它装置的冲突避免方式相关的信息和与本装置的冲突避免方式相关的信息进行比较；以及
基于所述比较结果，来控制与所述其它装置之间的通信。
10.一种通信方法，是能够根据特定的通信协议进行通信的装置的通信方法，其特征在于，所述通信方法包括以下步骤：
判断从其它装置发送的信标帧中是否包含判别信息，该判别信息表示省略了与所述其它装置的冲突避免方式相关的信息；以及
基于所述判断结果，来控制与所述其它装置之间的通信。
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