JP2003115893A

JP2003115893A - マスタ

Info

Publication number: JP2003115893A
Application number: JP2001310522A
Authority: JP
Inventors: Akira Toba; 彰鳥羽
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】通信環境に応じて最適な実効通信レートを自
動的に選定し、スループットの高い通信を可能にする。【解決手段】マスタが、実効レートの高いパケットか
ら試行送信を開始し、選択タイマを起動して送信を繰り
返すと共に、選択タイマの設定時刻までに正規データ送
信開始判定結果により送信指示が出る場合は正規データ
を現在のパケット種別にて送信し、選択タイマ設定時刻
までに送信指示が出ない場合は、次に実効レートの高い
パケットの試行送信を開始すると共に選択タイマを再起
動させ、送信開始判定結果の送信指示が出力される実効
レートまで１段ずつ実効レートを下げながらパケットの
試行送信を繰り返し、送信開始判定結果の送信指示が出
力された実効レートでパケット種別を確定し、正規デー
タの送受信を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１つのマスタと１
又は複数のスレーブとの間でパケット通信を行う通信シ
ステムにおけるマスタに関する。

【０００２】

【従来の技術】１つのマスタと１又は複数のスレーブか
ら成り、スレーブ各々とマスタとの間で通信速度、誤り
訂正などの通信パラメータを決定し、対象ノードにパケ
ットを送信し、その返信ack信号を受信する機能を備え
た通信システムにおいては、従来、予め初期設定された
固定通信速度、固定送信電力でマスタとスレーブ各々と
の間のパケット通信を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
通信システムでは、通信環境が悪化すると再送信回数が
増えて見かけ上の通信速度が遅くなったり、最悪の場合
には通信不可能となり、通信の信頼性が損なわれたりす
る問題点があった。

【０００４】本発明はこのような従来の技術的課題を解
決するためになされたもので、通信環境に応じて最適な
実効通信レートを自動的に選定し、スループットの高い
通信を可能にするマスタを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、１又
は複数のスレーブとの間でパケット通信するマスタであ
って、実効レートの高いパケットから順に実効レートの
低いパケットに実効レートを下げつつ試行パケットの送
信を繰り返し、相手スレーブから正常なack信号が返信
されて来る実効レートの試行パケットを探索し、正常な
ack信号を受信できた試行パケットの実効レートで正規
データパケットを送信する探索アルゴリズムの実行機能
を備えたことを特徴とするものである。

【０００６】請求項２の発明は、１又は複数のスレーブ
との間でパケット通信するマスタであって、実効レート
の高いパケットから試行送信を開始し、選択タイマを起
動して送信を繰り返すと共に、選択タイマの設定時刻ま
でに正規データ送信開始判定結果により送信指示が出る
場合は正規データを現在のパケット種別にて送信し、前
記選択タイマ設定時刻までに送信指示が出ない場合は、
次に実効レートの高いパケットの試行送信を開始すると
共に前記選択タイマを再起動させ、前記送信開始判定結
果の送信指示が出力される実効レートまで１段ずつ実効
レートを下げながらパケットの試行送信を繰り返し、送
信開始判定結果の送信指示が出力された実効レートでパ
ケット種別を確定し、正規データの送受信を行う探索ア
ルゴリズムの実行機能を備えたことを特徴とするもので
ある。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１は本発明の１つの実施の形態と
してBluetooth仕様の通信システムのトポロジーを示し
ている。この実施の形態の通信システムは、１つのマス
タMasterと複数４台のスレーブSlave1〜Slave 4とで構
成されている。なお、スレーブの数はBluetooth仕様で
規定される最大台数まで拡張可能である。また、マス
タ、スレーブそれぞれのハードウェア構成は、例えば、
「テクノロジー解体新書 Bluetooth技術解説ガイド」
（宮津和弘著、株式会社リックテレコム、２００１年６
月１１日発行）の２５１〜２６９頁、第１５章に記載さ
れているモジュールが採用される。

【０００８】図２は本実施の形態の通信システムによる
通信スロットを示している。マスタMasterとｎ台のスレ
ーブSlave 1，Slave 2，…，Slave nとで構成されるピ
コネット内の通信は、マスタから一定時間幅のタイムス
ロット内のパケットにデータを載せ、１つのスレーブSl
ave 1に対して送信し、Slave 1が次のタイムスロットで
ackパケット信号を返信し、Masterがこれを受信すれ
ば、次のSlave 2に対してさらに次のタイムスロットの
パケットにデータを載せて送信し、Slave 2もこれを受
信すればackパケット信号をMasterに戻すという手順を
繰り返すという時分割スロット多重方式でデータ通信を
行なう。

【０００９】本実施の形態の通信システムのマスタMast
erは図３に示す機能構成であり、送信ブロック１１、受
信ブロック１２、リンク監視ブロック１３、試行パケッ
ト生成ブロック１４、正規データパケット生成ブロック
１５、選択タイマ１６、メインタイマ１７から構成され
る。

【００１０】またスレーブSlaveは図４に示す機能構成
であり、通常のスレーブとして送信ブロック２１、受信
ブロック２２から構成される。

【００１１】マスタにおける送信ブロック１１は、試行
パケット生成ブロック１４に要求を出力し、試行パケッ
トを受け取り、リンク先のスレーブに図２に示す所定の
タイムスロットで送信する。送信ブロック１１は同時
に、設定タイマをリセットスタートさせる。送信ブロッ
ク１１はさらに、選択タイマ１６からのタイムアウト指
示があるまで、受信ブロック１２より正規データ送信開
始指示を受け取らない限り試行パケットを送信し続け
る。

【００１２】送信ブロック１１はまた、選択タイマ１６
のタイマ値が設定値を超えた時に選択タイマ１６より受
け渡されるタイムアウト指示を受け取れば、試行パケッ
トが最低速でなければ試行パケット生成ブロック１４に
要求を出力し、選択タイマ１６をリセットスタートさ
せ、受信ブロック１２より正規データ送信開始指示を受
け取らない限り、試行パケット生成ブロック１４より受
け取った試行パケットを送信し続ける処理を繰り返す。

【００１３】送信ブロック１１は、設定タイマのタイム
アウト指示を受け取り、かつ、試行パケットが最低速で
ある時にはスレーブとの接続リンクを切断する。他方、
送信ブロック１１は、正規データパケット生成ブロック
１５より正規データパケットデータを受信すれば、この
パケットを試行パケットと同一のパケット種類で送信す
る。

【００１４】送信ブロック１１は、リンク先が変更にな
れば、上記の探索アルゴリズムを開始すると共にメイン
タイマ１７をリセットスタートさせる。また、リンク監
視ブロック１３のタイムアウト指示でリンク先のスレー
ブとの接続を切断する。

【００１５】マスタにおける受信ブロック１２は、スレ
ーブからの信号を受信し、その受信パケットを復調し、
正しくack信号を受け取ったならば、メインタイマ１６
を再リセットスタートさせる。そして、ack信号受信率
（＝ack信号受信数／試行送信数）の実値と基準値とを
比較し、あるいは正しくack信号を受け取った数と基準
値とを比較し、ack信号受信率の実値がその基準値を超
え、あるいはack信号の受信数実値がその基準値を超
え、かつ設定タイマがタイムアウトでないならば正規デ
ータ送信開始指示を送信ブロック１１、正規データパケ
ット生成ブロック１５に出力する。

【００１６】リンク監視ブロック１３は、メインタイマ
１７を監視し、設定値を超えた時にリンク遮断指示を送
信ブロック１１に出力する。試行パケット生成ブロック
１４は、送信ブロック１１より要求がある時に、最高速
試行パケットから順に低いレートの試行パケットを受け
渡す。

【００１７】正規データパケット生成ブロック１５は、
受信ブロック１２より受け取る正規データ送信開始指示
により正規データパケットデータを送信ブロック１１に
受け渡す。

【００１８】選択タイマ１６は、送信ブロック１１によ
りリセットスタートされ、タイムアウトした時に送信ブ
ロック１１にタイムアウト指示として通知する。ここで
タイマ設定値は、試行パケット種別毎に異なってもかま
わない。

【００１９】メインタイマ１７は、各リンクで最適パケ
ットを確定する探索アルゴリズムの開始時点で送信ブロ
ック１１よりリセットスタートされる。また、メインタ
イマ１７は受信ブロック１２からのack受信信号でリセ
ットスタートされる。そして所定のタイマ値がタイムア
ウトすれば、リンク監視ブロック１３に通知する。リン
ク先が変更になり、本アルゴリズムが開始されると送信
ブロック１１よりリセットスタート処理が行われ、以
降、同じ動作を繰り返す。

【００２０】スレーブにおける送信ブロック２１は、マ
スタより試行パケットを受け取った時に限って、図２の
通信タイムスロットにてマスタに対してack信号を返信
する。スレーブにおける受信ブロック１５は、マスタよ
り試行パケットを受信すると、図５に示す試行パケット
を解釈し、正規データ通信用の通信諸元値を読み取り、
正規通信データを送受信する。

【００２１】以下、上記の実施の形態の通信システムに
よる通信動作を説明する。図１に示すように、マスタMa
terと１又は複数のスレーブSlaveとの間で通信リンクを
張り、各リンクは適切な通信パケットにより、図２に示
すような固定タイムスロットを使用して通信を行う。

【００２２】通信パケットには、高速から低速に至る複
数のビットレートが用意されていて、送りたいデータに
誤り訂正符号、誤り検出符号が付けられ、その組み合せ
で実効ビットレートが決められる。例えば、最高実効ビ
ットレートは最高ビットレートでデータに誤り訂正符号
の付加データがないときであり、最低実効ビットレート
は最低ビットレートでデータに誤り訂正符号と誤り検出
符号の付加データがあるときであり、中間実効ビットレ
ートはその中間で種々の組み合せがある。

【００２３】図６は、マスタの試行パケット生成ブロッ
ク１４が備えている試行パケットを例示している。マス
タの送信ブロック１１は、試行パケット生成ブロック１
４に試行パケットを要求し、試行パケット生成ブロック
１７は表の試行パケット順番１から順に試行パケットを
選択して送信ブロック１１に受け渡し、送信ブロック１
１は受け取った試行パケットを相手スレーブに繰り返し
送信し、受信ブロック１２が相手スレーブからのack信
号を監視する。受信ブロック１２は、後述の判定基準で
正常な通信が確立される試行パケットを決定し、現実の
環境に適応した最高速のビットレートを決定し、そのビ
ットレートのパケットで正規データを送信するように正
規データパケット生成ブロック１５に指示する。

【００２４】図６の試行パケット例では、順位１の最高
実効ビットレートのパケットは、８００kbps、かつ誤り
訂正符号無し、誤り検出符号付きである。なお、本字家
の場合、送信電力は固定値であり１ｍＷとする。順位２
の試行パケットは、順位１と同じく８００kbpsのビット
レート、誤り訂正符号・誤り検出符号有り、順位３、順
位４は、ビットレートを５００kbpsに低下させ、誤り訂
正符号等の組み合せを順位１、順位２と同じように変化
させている。順位５以降も同様にして予め決定されてい
る。

【００２５】次に、図７のフローチャート、図８及び図
９のデータフロー図を用いて、本実施の形態において、
マスタが実行する最適通信ビットレートの探索アルゴリ
ズムについて説明する。マスタは、あるスレーブに対す
る送信イベントが発生した時、また定周期で最適ビット
レート探索アルゴリズムを起動する（ステップＳ０）。

【００２６】起動すると、送信ブロック１１はメインタ
イマ１７をリセットスタートさせる（ステップＳ１）。
続いて、送信ブロック１１は選択タイマ１６をリセット
スタートさせ、試行パケット生成ブロック１４に最高速
試行パケットを要求し、受け取った最高速試行パケット
を相手スレーブに送信する（ステップＳ２，Ｓ３）。

【００２７】相手スレーブからack信号を受信ブロック
１２が受信すれば、ack信号の受信回数をカウントアッ
プし、選択タイマ１６がタイムアウトにならない限り、
送信ブロック１１に最高速試行パケットを繰り返し送信
するように指示を出し、送信ブロック１１は繰り返し最
高速試行パケットを送信する（ステップＳ４〜Ｓ６）。

【００２８】そして受信ブロック１２が、選択タイマ１
６がタイムアウトになるまでに相手スレーブからack信
号を設定回数以上受信すれば、ステップＳ４でＹＥＳに
分岐し、受信ブロック１２は最高速試行パケットを最適
実効ビットレートと決定して送信ブロック１１に通知
し、また正規データパケット生成ブロック１５に正規デ
ータパケットの生成を指示する。送信ブロック１１は受
信ブロック１２から受け取った最適実効ビットレートに
設定し、正規データ送信パケットをこのビットレートで
相手スレーブに送信する（ステップＳ７）。

【００２９】最高速試行パケットでの繰り返し試行にお
いて、選択タイマ５のタイムアウト時間Ｔ１までに設定
回数以上、ack信号を受信できなかった場合、受信ブロ
ック１２は送信ブロック１１に対してより低速な実効ビ
ットレートの試行パケットに切り替える指示を通知す
る。これを受けて、送信ブロック１１は試行パケット生
成ブロック１４から１順位下の試行パケットを受け取る
（ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ９）。これと同時に、
送信ブロック１１は選択タイマ１６をリセットスタート
させる（ステップＳ１０）。そして、１順位下がったビ
ットレートの試行パケットを相手スレーブに送信し（ス
テップＳ６）、以降、選択タイマ１６がタイムアウトす
るまでこの試行パケットを繰り返し送信する（ステップ
Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）。

【００３０】そして、受信ブロック１２は選択タイマ１
６がタイムアウトするまでに当該ビットレートの試行パ
ケットに対するack信号を設定回数以上受信すれば、正
規データ送信パケットを当該ビットレートの試行パケッ
トに設定する（ステップＳ４，Ｓ７）。以降、送信ブロ
ック１１がある試行パケットによる繰り返し送信し、受
信ブロック１２が相手スレーブから選択タイマのタイム
アウト時間Ｔ２，Ｔ３，…それぞれを超えるまでに設定
回数以上ack信号を受信するようになるまでステップＳ
４〜Ｓ１０の処理を繰り返す。

【００３１】そして、最低速試行パケットの送信におい
ても選択タイマのタイムアウト時間内に相手スレーブか
ら設定回数以上繰り返しack信号を受信できず、メイン
タイマ１７がタイムアウトしてしまえば、通信環境が不
適とみなし、リンク監視ブロック１３が相手スレーブと
のリンクを切断する指示を送信ブロック１１に通知し、
送信ブロック１１は通信リンクを切断する（ステップＳ
４，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ１１）。

【００３２】なお、選択タイマ１６のタイムアウト時間
Ｔ１，Ｔ２，…は各試行パケットで同一時間であって
も、ビットレートに応じて異ならせる設定であってもよ
い。また、メインタイマのタイマ値は、用意されている
実効ビットレートの異なる試行パケットによる試行アル
ゴリズムを適数回実行できる時間に設定される。例え
ば、選択タイマ１６のタイムアウト時間を１分間とし、
メインタイマのタイムアウト時間を５分間とする設定が
できる。

【００３３】これにより、本実施の形態の通信システム
では、環境に応じて可能な限り速い通信速度でパケット
通信を行うことができるようになり、信頼性と速度向上
が図れる。

【００３４】また、上記の実施の形態では、試行パケッ
トの実効ビットレートは、図６の表に示すように同じビ
ットレートに誤り訂正符号有り／無しの２種類ずつ設定
したものであったが、これらに加えて、図１０に示すよ
うに、送信電力を高低切り替える設定にしてもよい。す
なわち、図１０の試行パケット例では、順位１の最高速
実効ビットレートのパケットは、８００kbps、かつ誤り
訂正符号無し、誤り検出符号付き、送信電力１mWであ
る。順位２の試行パケットは、順位１と同じく８００kb
psのビットレート、誤り訂正符号無し、誤り検出符号付
きであるが、送信電力を１０mWに上げている。これは、
低消費電力を優先させるためである。

【００３５】続く順位３は、ビットレート８００kbps、
誤り訂正符号・誤り検出符号有り、送信電力１mW、順位
４は、順位３の試行パケットに対して送信電力のみ１０
mWに上げたものである。続く、順位５〜順位８は、ビッ
トレートを５００kbpsに低下させていて、誤り訂正符号
等を組み合せて順位１〜順位４と同じように変化させて
いる。順位９以降も同様にして予め決定されている。

【００３６】これにより、同じビットレートでも送信電
力を上げることによってパケット通信が正常で行えるの
であれば通信速度優先でより速い通信速度で通信できる
ようになる。

【００３７】また、上記の実施の形態では選択タイマの
タイムアウト時間内に同じ試行パケットに対して相手ス
レーブが返信して来るack信号の受信回数が設定値以上
であればその試行パケットの通信ビットレートに決定す
るようにしたが、これに代えて、選択タイマのタイムア
ウト時間内でのack信号の受信率（＝ack信号受信数／試
行送信数）の実値と設定値とを比較し、ack信号の受信
率実値が設定値以上であれば当該試行パケットの通信ビ
ットレートに決定するようにしてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、通信リン
ク各々の通信環境に応じて最高実効通信レートを自動選
定して利用でき、通信環境が変動してもに柔軟に適合
し、通信環境に応じて常に最大スループット値を確保す
ることができ、パケット通信の信頼性と速度向上が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施の形態の通信システムのト
ポロジ。

【図２】上記の実施の形態によるパケット通信の時間ス
ロットの説明図。

【図３】上記の実施の形態におけるマスタの機能構成を
示すブロック図。

【図４】上記の実施の形態におけるスレーブの機能構成
を示すブロック図。

【図５】上記の実施の形態で用いられるマスタの試行パ
ケットのフォーマット、スレーブのack信号のフォーマ
ットの説明図。

【図６】上記の実施の形態で用いられる実効ビットレー
トの異なる種々の試行パケットの表。

【図７】上記の実施の形態におけるマスタの最適実効ビ
ットレート探索処理のフローチャート。

【図８】上記の実施の形態におけるマスタの最適実効ビ
ットレート探索処理のデータフロー図。

【図９】上記の実施の形態におけるマスタの最適実効ビ
ットレート探索処理のタイムチャート。

【図１０】本発明の他の実施の形態で用いられる実効ビ
ットレートの異なる種々の試行パケットの表。

【符号の説明】

１１送信ブロック１２受信ブロック１３リンク監視ブロック１４試行パケット生成ブロック１５正規データパケット生成ブロック１６選択タイマ１７メインタイマ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１又は複数のスレーブとの間でパケット
通信するマスタであって、実効レートの高いパケットから順に実効レートの低いパ
ケットに実効レートを下げつつ試行パケットの送信を繰
り返し、相手スレーブから正常なack信号が返信されて
来る実効レートの試行パケットを探索し、正常なack信
号を受信できた試行パケットの実効レートで正規データ
パケットを送信する探索アルゴリズムの実行機能を備え
たことを特徴とするマスタ。
【請求項２】１又は複数のスレーブとの間でパケット
通信するマスタであって、実効レートの高いパケットから試行送信を開始し、選択
タイマを起動して送信を繰り返すと共に、選択タイマの
設定時刻までに正規データ送信開始判定結果により送信
指示が出る場合は正規データを現在のパケット種別にて
送信し、前記選択タイマ設定時刻までに送信指示が出な
い場合は、次に実効レートの高いパケットの試行送信を
開始すると共に前記選択タイマを再起動させ、前記送信
開始判定結果の送信指示が出力される実効レートまで１
段ずつ実効レートを下げながらパケットの試行送信を繰
り返し、送信開始判定結果の送信指示が出力された実効
レートでパケット種別を確定し、正規データの送受信を
行う探索アルゴリズの実行機能を備えたことを特徴とす
るマスタ。
【請求項３】前記選択タイマのタイマ値の合計は、所
定時間を超えない値に設定することを特徴とする請求項
２に記載のマスタ。
【請求項４】各スレーブとのリンクにおいて送信イベ
ントが発生したとき又は定期間隔で前記探索アルゴリズ
ムを実行することを特徴とする請求項２に記載のマス
タ。
【請求項５】前記試行送信データは、パケット種別を
指定する値を含むことを特徴とする請求項２に記載のマ
スタ。
【請求項６】前記正規データ送信開始の判定を、スレ
ーブからのack信号の受信率（＝ack信号受信数／試行送
信数）の実値と設定値とを比較し、前記ack信号の受信
率実値が設定値以下であり、かつ前記選択タイマのタイ
マ値が設定値以下である場合に行うことを特徴とする請
求項２に記載のマスタ。
【請求項７】前記正規データ送信開始の判定を、スレ
ーブからのack信号の受信数実値と設定値とを比較し、
前記ack信号の受信数実値が設定値以下であり、かつ前
記選択タイマのタイマ値が設定値以下である場合に行う
ことを特徴とする請求項２に記載のマスタ。
【請求項８】メインタイマを備え、当該メインタイマ
の設定値を超えず、設定最低試行パケット送信時間が前
記選択タイマの所定のタイマ値を超えるまで、スレーブ
各々とのリンク毎に前記探索アルゴリズムを実行するこ
とを特徴とする請求項２に記載のマスタ。
【請求項９】前記試行送信データは、パケット種別を
指定する値と送信電力を切り替えるパラメータを含み、
同一種のパケット信号に対して低送信電力からより高い
送信電力に切り替えて試行送信することを特徴とする請
求項２に記載のマスタ。