JP2005303896A - 無線通信端末 - Google Patents

Abstract

【課題】アドホックネットワークに適用する場合に、ホスト装置の負荷を軽減でき、また、中継処理のためのバッテリー浪費を抑えることが可能な無線通信端末を提供する。
【解決手段】自端末宛の受信パケットに対しての所定の処理および送信パケットの出力処理を行うＭＡＣ部１４と、上位層に位置し、端末全体の制御を行うホストＣＰＵ１５と、受信パケットおよび送信すべきパケットの中継処理を行うパケット中継部１６とを有し、パケット中継部１６は、受信したパケットが自端末宛のパケットか中継すべきパケットかを検出し、自端末宛のパケットの場合にはＭＡＣ部に出力する検出回路１６１と、検出回路で中継すべきパケットであると検出された受信パケットに対してあて先アドレスを付加するアドレス更新回路１６４と、ＭＡＣ部１４による送信パケットかアドレス更新回路による中継すべきパケットを選択的に送受信部に入力させるスイッチ部１６８とを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アドホックネットワークを構成する無線通信端末に係り、特に端末の低消費電力化に関するものである。

現在、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠の無線ローカルネットワーク（無線ＬＡＮ）のアドホックモードにように、ネットワーク内に基地局を配置せずに端末局同士が直接通信して運用する方法が知られている。
たとえば、アドホックネットワークの場合、端末が常にパケット中継処理を行う。

ところで、通常のモバイル端末では、ネットワークインターフェイスのレイヤ１に相当するアンテナ、ＲＦ部、ベースバンド（ＢＢ）部と、レイヤ２に相当するＭＡＣ部と、それより上位層を処理するホストＣＰＵがある。
アドホックネットワークでは端末が中継処理をしなければならないが、通常モバイル端末はコストや大きさの関係からホストＣＰＵの処理リソースを切りつめて最小限の構成としている。
しかし現状では、パケットの中継処理はＩＰレイヤで行われるため、ホストＣＰＵ上のソフトウェアで処理されており、処理リソースの少ないモバイル端末用ＣＰＵにとっては大きな負荷となる。

また、アドホックネットワークを構成するときの問題点として、端末が常にパケット中継処理をしなければならないので、そのバッテリーを浪費してしまうことが挙げられる。
特に、アドホックネットワーク上で多くの中継処理をしている重要な中継端末ほどバッテリー消費が激しくなり、それにより端末がバッテリー切れでダウンしてしまうと、ネットワークに多大な影響を与えてしまう。
このため、従来から端末のバッテリー浪費を抑えるための様々なルーティングプロトコルが検討されているが、端末の内部のアーキテクチャや回路構成については検討されていない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アドホックネットワークに適用する場合に、ホスト装置の負荷を軽減することが可能で、また、中継処理のためのバッテリー浪費を抑えることが可能な無線通信端末を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点は、パケットの中継処理機能を有する無線通信端末であって、パケットの送信および受信を行う送受信部と、自端末宛の受信パケットに対しての所定の処理および送信パケットの出力処理を行う制御部と、上記制御部の上位層に位置し、端末全体の制御を行うホスト装置と、受信パケットおよび送信すべきパケットの中継処理を行うパケット中継部と、を有し、上記パケット中継部は、上記送受信部で受信したパケットが自端末宛のパケットか中継すべきパケットかを検出し、自端末宛のパケットの場合には上記制御部に出力する検出回路と、上記検出回路で中継すべきパケットであると検出された受信パケットに対してあて先アドレスを付加するアドレス更新回路と、少なくとも上記制御部による送信パケットか上記アドレス更新回路による中継すべきパケットのいずれかを選択的に上記送受信部に入力させるスイッチ部と、を含む。

好適には、上記パケット中継部は、少なくともルーティングテーブルを記憶する記憶回路と、上記検出回路で検出したＩＰアドレスに対するルーティング先のアドレスを、上記記憶回路のルーティングテーブルから検索して抜き出し、上記アドレス更新回路に出力するアドレス検索回路と、をさらに有し、上記アドレス更新回路は、上記アドレス検索回路によるアドレスを受信パケットにあて先アドレスとして付加する。

好適には、上記パケット中継部は、ネットワーク上でパケットを送信する際に、パケットの送信に先立って送信要求パケットを生成して出力し、送信した送信要求パケットに対する応答パケットを解析し、中継パケットを送信できることを確認する送信要求処理回路と、ネットワークを構成するために用いられる各種ルーティングプロトコルに則って、制御パケットデータを生成して出力し、上記検出回路による受信したルーティングパケットに従って上記記憶回路のルーティングテーブルを更新するルーティングプロトコル処理回路と、をさらに有し、上記スイッチ部は、上記制御部による送信パケットか上記アドレス更新回路による中継すべきパケットか、上記送信要求処理回路によって送信要求パケットを自動的に出力するか、上記ルーティングプロトコル処理回路によって各種ルーティングパケットを出力するかに応じて、選択的に接続切り替えを行って該当パケットを、上記送受信部に入力させる。

好適には、上記パケット中継装置は、パケットを中継したい場合に上記送信供給処理回路により送信格納処理によって中継パケットを送信できる機会を待つ間、中継パケットを格納するパケットバッファを、さらに有する。

好適には、上記スイッチ部は、送信すべきパケットの内容に応じてあらかじめ設定した優先順位に従って選択的に上記送受信部に入力させる。

本発明の第２の観点は、パケットの中継処理機能を有する無線通信端末であって、パケットの送信および受信を行う送受信部と、自端末宛の受信パケットに対しての所定の処理および送信パケットの出力処理を行う制御部と、上記制御部の上位層に位置し、端末全体の制御を行うホスト装置と、受信パケットおよび送信すべきパケットの中継処理を行うパケット中継部と、上記送受信部で受信したパケットが本端末で処理すべきパケットであるか否かを解析する解析回路と、電源制御部と、を有し、上記パケット中継部は、上記送受信部で受信したパケットが自端末宛のパケットか中継すべきパケットかを検出し、自端末宛のパケットの場合には上記制御部に出力する検出回路と、上記検出回路で中継すべきパケットであると検出された受信パケットに対してあて先アドレスを付加するアドレス更新回路と、少なくとも上記制御部による送信パケットか上記アドレス更新回路による中継すべきパケットのいずれかを選択的に上記送受信部に入力させるスイッチ部と、を含み、上記電源制御部は、上記解析回路の解析の結果、本端末で処理すべきパケットでなければ、当該パケットを破棄して、上記パケット中継部、制御部、ホスト装置のうちの少なくともいずれかの電源をオフにし、自分が処理すべきパケットを検出したら、上記パケット中継部、制御部、ホスト装置のうちの少なくともいずれかの電源をオンに保持する。

好適には、上記パケット中継部は、少なくともルーティングテーブルを記憶する記憶回路と、上記検出回路で検出したＩＰアドレスに対するルーティング先のアドレスを、上記記憶回路のルーティングテーブルから検索して抜き出し、上記アドレス更新回路に出力するアドレス検索回路と、ネットワーク上でパケットを送信する際に、パケットの送信に先立って送信要求パケットを生成して出力し、送信した送信要求パケットに対する応答パケットを解析し、中継パケットを送信できることを確認する送信要求処理回路と、ネットワークを構成するために用いられる各種ルーティングプロトコルに則って、制御パケットデータを生成して出力し、上記検出回路による受信したルーティングパケットに従って上記記憶回路のルーティングテーブルを更新するルーティングプロトコル処理回路と、パケットを中継したい場合に上記送信供給処理回路により送信格納処理によって中継パケットを送信できる機会を待つ間、中継パケットを格納するパケットバッファと、をさらに有し、上記アドレス更新回路は、上記アドレス検索回路によるアドレスを受信パケットにあて先アドレスとして付加し、上記スイッチ部は、上記制御部による送信パケットか上記アドレス更新回路による中継すべきパケットか、上記送信要求処理回路によって送信要求パケットを自動的に出力するか、上記ルーティングプロトコル処理回路によって各種ルーティングパケットを出力するかに応じて、選択的に接続切り替えを行って該当パケットを、上記送受信部に入力させる。

好適には、上記ルーティングプロトコル処理回路が中継処理をする必要がないと判断した場合、上記電源制御部は、上記ルーティングプロトコル処理回路を除く上記パケット中継部、制御部、およびホスト装置のうちの少なくともいずれかの電源をオンに保持する。

好適には、上記ルーティングプロトコル処理回路が受信待ち状態になるべきと判断した場合、上記電源制御部は、上記送受信部の受信部および上記解析回路のみを電源オン状態に保持する 。

好適には、上記送受信部が中継すべきパケットを受信した場合、上記電源制御部は、上記パケット中継部および送受信部のみを電源オン状態に保持する。

好適には、上記電源制御部は、システム起動時には、上記ホスト装置のみを電源オン状態に保持する。

好適には、上記電源制御部は、上記ホスト装置からの送信要求がある場合、上記送受信部の受信部のみ電源オフ状態に保持する。

好適には、上記電源制御部は、上記ルーティングプロトコル処理回路からの待ち受け要求があると上記送受信部の受信部と上記ホスト装置のみを電源オン状態に保持する。

好適には、上記電源制御部は、上記解析回路からの受信処理要求および上記パケットバッファからの中継要求があると、上記制御部のみを電源オフ状態に保持する。

好適には、上記電源制御部は、上記解析回路および検出回路からの受信処理要求があると、上記送受信部の送信部のみを電源オフ状態に保持する。

本発明によれば、たとえばパケット中継部において、検出回路が送受信部で受信したパケットが自端末宛のパケットか中継すべきパケットかを検出し、自端末宛のパケットの場合には制御部に出力する。
また、検出回路は、中継すべきパケットであると検出した場合には、アドレス更新回路において、受信パケットに対してあて先アドレスを付加する。
そして、スイッチ部において、制御部による送信パケットかアドレス更新回路による中継すべきパケットのいずれかを選択的に送受信部に入力させる。
このように、本発明においては、送受信部と制御部との間にパケット中継用の専用回路を設けることで、それより上位層を処理する制御部、ホスト装置等にパケット中継処理等の負荷をかけずにアドホックネットワークを実現できる。

本発明によれば、上位レイヤを処理するホスト装置等に負荷をかけずに、アドホックネットワークを実現できる。
また、パケット中継処理はベースバンド部上位の専用回路で行うので、それより上位レイヤ処理部はパワーセーブモードに入ることができ、端末のバッテリー寿命を延ばすことができる。
また、パケット中継用回路からアンテナまでのブロックと、それより上位層のブロックで回路の電源を分離することで、必要最小限の電力で中継処理ができる。
また。ユーザが端末の電源を落とした場合は、パケット中継ブロックのみを通電させることで、引き続き中継処理ができるため、最小限の電力でアドホックネットワークを維持できる。
また、ルーティングプロトコル処理回路とＩＰアドレス検出回路とパケットバッファ等がシステムの電源制御を行うことで、各電源をより細かく制御することができ、システム全体の低電力化ができる。
また、ＭＡＣヘッダ解析回路のような専用回路を追加することで、処理すべきパケットを受信したときのみ上位層の電源をオンにして処理させることができるので、更なる低負荷、低消費電力化ができる。
また、中継回路の中のスイッチ部の制御にプライオリティを持たせることで、アドホックネットワーク上のプライオリティＱｏＳ機能も持たせることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
本実施形態では、アドホックネットワークを構成する端末のネットワークインターフェイスとしてＩＥＥＥ８０２．１１を用いている。
そして、通常のモバイル端末では、ネットワークインターフェイスのレイヤ１に相当するアンテナ、ＲＦ部、ベースバンド（ＢＢ）部と、レイヤ２に相当するＭＡＣ部と、それより上位層を処理するホストＣＰＵがあるが、本実施形態では、ベースバンド部とＭＡＣ部の間にパケット中継用の専用回路を設けることで、それより上位層を処理するＭＡＣ部、ホストＣＰＵ等にパケット中継処理等の負荷をかけずにアドホックネットワークを実現している。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る無線通信端末の第１の実施形態を示すブロック図である。

本無線通信端末１０は、図１に示すように、ネットワークインターフェイスのレイヤ１に相当するアンテナ部１１、ＲＦ部１２、およびベースバンド部１３、レイヤ２に相当するＭＡＣ（Media Access Control）部１４、上位層を処理するホストＣＰＵ１５、並びに、パケット中継部１６を有している。
ベースバンド部１３は、受信部１３１および送信部１３２を有する。
また、アンテナ部１１、ＲＦ部１２、およびベースバンド部１３により本発明の送受信部が構成され、ＭＡＣ部１４により本発明の制御部が構成される。

パケット中継部１６は、ＩＰアドレス検出回路１６１、ルーティングテーブル（Routing Table)等を記憶する記憶回路１６２、記憶回路１６２に記憶されたルーティングテーブルを検索してあて先ＭＡＣアドレスを決定するアドレス検索回路１６３、ＭＡＣアドレス更新回路１６４、ルーティングプロトコル（Routing Protocol）処理回路１６５、ＲＴＳ（Request To Send ：送信要求）／ＣＴＳ（Clear To Send ：送信クリア）処理回路１６６、パケットデータを一時的に貯めるパケットバッファ１６７、および送信するパケットデータを決めるスイッチ部１６８を有している。

ＩＰアドレス検出回路１６１は、ベースバンド部１３の受信部１３１で復調されたパケットデータのヘッダ部を解析して、ＩＰヘッダの中のあて先ＩＰアドレスを検出し、そのパケットが自端末宛（自分宛）ならＭＡＣ部１４に出力し、中継すべきパケットならアドレス検索回路１６３およびＭＡＣアドレス更新回路１６４に出力する。

ルーティングテーブル等の記憶回路１６２は、使用するルーティングプロトコルに従って、中継するあて先端末のＭＡＣアドレス等が格納されており、メモリやレジスタ、あるいは連想記憶メモリ等を用いることで、素早くアドレス検索することができる。
記憶回路１６２は、アドレス検索回路１６３およびルーティングプロトコル処理回路１６５によりアクセスされる。

アドレス検索回路１６３は、検出したＩＰアドレスに対するルーティング先のＭＡＣアドレスを、ルーティングテーブル等の記憶回路１６２から検索して抜き出す。

ＭＡＣアドレス更新回路１６４は、受信したパケットのＭＡＣヘッダのあて先ＭＡＣアドレスフィールドを検出し、アドレス検索回路１６３から出力されたあて先ＭＡＣアドレスを受信パケットの同フィールドに書き込む。

ルーティングプロトコル（Routing Protocol）処理回路１６５は、アドホックネットワークを構成するために用いられる各種ルーティングプロトコルに則って、ルーティング検索用パケット等の制御パケットデータを生成して出力し、あるいは受信したルーティングパケットに従ってルーティングテーブルを更新する。

現在、アドホックネットワークを構成するためのルーティングプロトコルとしては、様々なプロトコルが提案されているが、本実施形態では、ルーティングプロトコル処理回路１６５として、汎用的な処理ができるＣＰＵや再構成（Reconfigurable）ロジック等と、各種プロトコル実行用プログラム等を格納する小さなメモリ等の記憶回路を用いることで、様々なルーティングプロトコルに対応できる。
また、ルーティングプロトコルの処理自体は、一般的に多くの処理リソースを必要としないので、上記のルーティングプロトコル処理用ＣＰＵ等を用いる場合でも、安価で小型なＣＰＵを選ぶことができる。
さらに、ある特定のルーティングプロトコルに対応する回路として、ステートマシーン（State-machine ）等の最適化した回路を用いることにより、小型で安価なルーティングプロトコル処理回路とすることもできる。

ＲＴＳ／ＣＴＳ処理回路１６６は、アドホックネットワーク上でパケットを送信する際に、いわゆる隠れ端末問題を解決するためにパケットの送信に先立って行われる処理で、パケットを中継する場合においても中継先端末にパケットを送信するときにＲＴＳ（送信要求）／ＣＴＳの手順が必要である。
そこで、本第１の実施形態では、パケットを中継するときに、ＲＴＳ／ＣＴＳ処理回路１６６によって、ＲＴＳパケットを生成して出力する。
またＲＴＳ／ＣＴＳ処理回路１６６は、送信したＲＴＳパケットに対する応答として受信したＣＴＳを解析し、中継パケットを送信できることを確認する。

パケットバッファ１６７は、パケットを中継したい場合に、ＲＴＳ／ＣＴＳによって中継パケットを送信できる機会を待つ必要があるので、その間、中継パケットを格納する。

スイッチ部１６８では、中継するパケットを送信するか、あるいは、ＭＡＣ部１４から出力される送信パケットを送信するか、を切り替える。
また、ＲＴＳ／ＣＴＳ処理回路１６６によってＲＴＳが自動的に出力される場合や、ルーティングプロトコル処理回路１６５によって各種ルーティングパケットが出力される場合も、スイッチ部１６８が切り替わって該当パケットが送信される。
また、実際にメディアにパケットを送信する時には、メディアのキャリアセンスＣＳ（メディア上にパケットが流れていないかをセンス）して、誰かがパケットを出していれば、あるランダムな時間待って、またキャリアセンスＣＳして、という処理が必要になる（８０２．１１の場合）。そこで、たとえば、図１のスイッチ制御のところで、ベースバンド部１３からのキャリアセンスＣＳを見て送信制御したり、決められたパケット間隔を待ってから送信するための各種タイマを持つように構成することも可能である。

なお、ＲＴＳ／ＣＴＳ処理回路等で、ビーコンフレーム等のマネージメントフレームの処理も可能である。
また、図１においては、処理の流れを表すために、ＩＰアドレス検出回路１６１、ＭＡＣアドレス更新回路１６４、パケットバッファ１６７という順になっているが、実際の回路では、パケットデータをバッファリングすると同時に、そのヘッダを解析して、アドレスの書き換え等の処理を行っても良い。
また、ＩＰアドレス検出回路１６１とＭＡＣアドレス更新回路１６４は、どちらもヘッダ解析を行うので、そのときに使うバイトカウンタ等は共用することができ、それにより回路規模を小さくできる。

同様に、ＲＴＳ／ＣＴＳ処理回路１６６やルーティングプロトコル（Routing Protocol）処理回路１６５等の機能は、通常、ＭＡＣ部１４やその上位層が持っているので、これらの回路はＭＡＣ部１４等の上位層と共用して使用することで、回路規模の増加を抑えることもできる。

図２に、図１のＩＰアドレス検出回路１６１の処理シーケンスの一例を示す。

ＩＰアドレス検出回路１６１では、最初に受信したパケットが管理／制御パケットか、あるいはデータパケットか、を確認するため、ＭＡＣヘッダのタイプフィールドとサブタイプフィールドを検出する（ステップＳＴ１，ＳＴ２）。
タイプフィールドとサブタイプフィールドから、受信パケットがＲＴＳ／ＣＴＳパケット等の管理／制御パケットであった場合、そのパケットはＲＴＳ／ＣＴＳ処理回路１６６あるいはＭＡＣ部１４へ出力される（ステップＳＴ３）。

ステップＳＴ２において、受信パケットが通常のデータパケットであった場合、ＩＰアドレスを検出するため、ＩＰヘッダの先頭を検出する。
図２の例では、ＭＡＣヘッダが固定長であることを利用して、ＭＡＣヘッダの先頭からバイト数をカウントすることで、ＩＰヘッダの先頭を検出している（ステップＳＴ４〜ＳＴ６）。

次に、図２では、ＩＰヘッダのデータ化けによる誤動作を防ぐため、ＩＰヘッダのチェックサムを計算している（ステップＳＴ６）。
ただし、この処理は、物理層などの下位レイヤでのデータ誤り検出／訂正処理によりデータの信頼性が確保できている場合は省いても良い。
計算したヘッダチェックサムが、受信パケットのＩＰヘッダチェックサムフィールドの値と一致した場合（ステップＳＴ７）、そのヘッダの宛先ＩＰアドレスフィールドからアドレスを抽出する（ステップＳＴ８）。

一方、ステップＳＴ７において、チェックサム値が一致しなかった場合は、なんらかの予期しない自体なので、エラー処理へ移る（ステップＳＴ９）。
エラー処理では、特殊なケースとして、そのパケットデータを上位層へ渡して、上位層のホストＣＰＵ１５等で詳細な解析を行っても良い。
あるいは、上位層のプロトコルに再送手順等が用意されていれば、エラーパケットとして破棄しても良い。
また、図２のシーケンスでは、ＭＡＣ部１４の上位層がＩＰでない場合はエラーとなるが、このような場合も上位層を処理するホストＣＰＵ１５側に渡して、個別に対応することもできる。

チェックサムが一致し（ステップＳＴ７）、宛先ＩＰアドレスを抽出したら（ステップＳＴ８）、そのアドレスが自分のＩＰアドレスと一致するか、あるいはブロードキャストアドレスか、あるいは自分が所属するグループ宛のマルチキャストアドレス等である場合、その受信パケットはルーティングプロトコル処理回路１６５、あるいはＭＡＣ部１４へ出力される（ステップＳＴ１０，ＳＴ１１）。
つまり、自分宛の通常のデータパケットであれば、ＭＡＣ部１４からホストＣＰＵ１５に渡されて処理されるべきであるし、あるいはブロードキャストされたルーティングパケット等であれば、ルーティングプロトコル処理回路１６５で処理されるべきである。

上記以外のパケットであれば、中継されるべきパケットと見なせるので、中継先端末のＭＡＣアドレスを調べるために、抽出した宛先ＩＰアドレスをアドレス検索回路１６３に渡す。
また、ここで、ＩＰヘッダのＴＴＬ（Time to Live）フィールドに対応する場合には、中継パケットを検出した時点で、そのＴＴＬフィールドをチェックして、２以上であれば−１してから中継し、そうでなければ受信パケットを破棄する、等の処理を追加する。

本第１の実施形態によれば、ベースバンド部１３の受信部１３１で復調されたパケットデータのヘッダ部を解析して、ＩＰヘッダの中のあて先ＩＰアドレスを検出し、そのパケットが自分宛ならＭＡＣ部１４に出力し、中継するパケットならＭＡＣアドレス更新回路に出力するＩＰアドレス検出回路１６１と、ルーティングテーブル等を記憶する記憶回路１６２と、検出したＩＰアドレスに対するルーティング先のＭＡＣアドレスを、ルーティングテーブル等の記憶回路１６２から検索して抜き出すアドレス検索回路１６３と、受信したパケットのＭＡＣヘッダのあて先ＭＡＣアドレスフィールドを検出し、アドレス検索回路１６３から出力されたあて先ＭＡＣアドレスを受信パケットの同フィールドに書き込むＭＡＣアドレス更新回路１６４と、アドホックネットワークを構成するために用いられる各種ルーティングプロトコルに則って、ルーティング検索用パケット等の制御パケットデータを生成して出力し、あるいは受信したルーティングパケットに従ってルーティングテーブルを更新するルーティングプロトコル処理回路１６５と、アドホックネットワーク上でパケットを送信する際に、パケットの送信に先立ってＲＴＳパケットを生成して出力し、送信したＲＴＳパケットに対する応答として受信したＣＴＳを解析し、中継パケットを送信できることを確認するＲＴＳ／ＣＴＳ処理回路１６６と、パケットを中継したい場合にＲＴＳ／ＣＴＳによって中継パケットを送信できる機会を待つ間、中継パケットを格納するパケットバッファ１６７と、中継するパケットを送信するか、あるいは、ＭＡＣ部１４から出力される送信パケットを送信するか、ＲＴＳ／ＣＴＳ処理回路１６６によってＲＴＳを自動的に出力するか、ルーティングプロトコル処理回路１６５によって各種ルーティングパケットを出力するかに応じてベースバンド部１３の送信部１３１との接続切り替えを行って該当パケットを送信させるスイッチ部１６８とを有するパケット中継部１６を設けたので、以下の効果を得ることができる。

すなわち、アドホックネットワークを構成するためのルーティング処理等はすべてベースバンド部１３の上位の専用回路であるパケット中継部１６で行うことで、ＭＡＣ部１４以上の上位層ではルーティング処理をする必要がなく、処理リソースを抑えられるので、上位レイヤを処理するホストＣＰＵ１５等に負荷をかけずに、アドホックネットワークを実現でき、また、安価なシステムを構成でき、システム全体の消費電力も抑えられる利点がある。

＜第２実施形態＞
図３は、本発明に係る無線通信端末の第２の実施形態を示すブロック図である。

本第２の実施形態に係る無線通信端末１０Ａと上述した第１の実施形態に係る無線通信端末１０が異なる点は、消費電力を削減するために電源制御を行うようにしたことにある。

通常のモバイル端末は、バッテリーを極力消費しないよう、できるだけスタンバイ等のモードに入るため、そのホストＣＰＵもユーザからの処理要求がなければスリープのようなモードに入るような設計になっている。
しかし、アドホックネットワークを構成する端末において、従来のように中継処理をホストＣＰＵで行うと、アンテナからホストＣＰＵ（周辺のシステムメモリ等を含む）までのすべての回路が常にアクティブ状態でないとネットワークを維持できないので、ホストＣＰＵをスリープ状態にしたり、ＭＡＣプロトコルを処理するＣＰＵ等を低消費電力モードに落としたりすることができない。
そこで、本第２の実施形態においては、図３のような電源制御を行うことで、ＣＰＵのスリープモード等を使うことができるようにし、実使用状態ではシステムの消費電力を大幅に抑えることができ、端末のバッテリー寿命を延ばすことができるように構成されている。

図３では、図１のベースバンド部（ＢＢ）とＲＦ部の送信部と受信部（図３では、符号１３ａ，１３ｂとして表している）と、ＭＡＣ部１４と、ホストＣＰＵ１５と、パケット中継部１６Ａに加えて、ＭＡＣヘッダ解析回路１７を追加している。

ＭＡＣヘッダ解析回路１７においては、最初にあて先ＭＡＣアドレスをチェックして、ユニキャスト（自分宛）／ブロードキャスト／マルチキャスト等の本端末で処理すべきパケットでなければ、そこで破棄する。
自分が処理すべきパケットを検出したら、パケット中継部１６Ａや上位層を処理するＭＡＣ部１４のシーケンサ回路やホストＣＰＵ１５等の電源をオンにする。
また、アドレスフィールドだけでなく、ＣＲＣ等のチェックサムフィールドも合わせてチェックすることで、エラーパケットを事前に破棄して、上位層に余計な処理をさせないようにすることもできる。

図３では、ＭＡＣヘッダ解析回路１７の他に、ＩＰアドレス検出回路１６１、パケットバッファ１６７、ルーティングプロトコル処理回路１６５、ＭＡＣ部１４、ホストＣＰＵ１５等が電源制御部１８を通して電源を制御しており、受信部１３ａ、送信部１３ｂ、パケット中継部１６Ａ、ＭＡＣ部１４、ホストＣＰＵ１５等の各電源のオン／オフ（ON/OFF）を細かく制御することで、システムとして低消費電力化している。

具体的な電源制御の例として、待ち受け時（ユーザからの処理要求はないが、アドホックネットワークは維持しなければならない状態）の一例を図４に示す。

ステートＳＴ２１の「電源OFF 」の状態は、すべての回路に電源が入っていない状態で、本無線通信端末１０Ａがアドホックネットワークを維持するための中継処理をする必要がない、とルーティングプロトコル処理回路１６５が判断した場合に電源オフとなる。
たとえば、中継処理できる端末が複数存在する場合は、ルーティングプロトコル処理回路がパケット中継処理を各端末で時分割に分担できるように制御して、各端末が交替でパワーセーブモード等に入れるようにできる。
同様に、ネットワークトポロジーによっては、他の端末が中継処理すべき場合があるので、そのような場合は、電源OFF 状態になることができる。

次に、中継処理やルーティング（Routing ）パケット受信のために、ルーティングプロトコル処理回路１６５が受信待ち状態になるべきと判断した場合、ステートＳＴ２２の超低電力状態へ遷移する。
この状態では、受信部（RF部＋BB部＋ＭＡＣヘッダ解析回路）のみ電源が入っており、無線ネットワーク上を転送されているパケットを監視している状態である。
ここで、本端末が中継すべきパケットを受信した場合、ＭＡＣヘッダ解析回路１７から受信処理要求が出力されて、さらにパケットバッファから中継すべきパケットが蓄積されていることを示す中継要求も出力されるので、それらをトリガーにして、ステートＳＴ２３の低電力状態へ遷移する。
この状態では、中継処理のみが行われるので、パケット中継部１６Ａと送受信部１３ａ，１３ｂのみ電源が入っており、ＭＡＣ部１４やホストＣＰＵ１５、その周辺回路等はオンにする必要がない。

次に、本端末宛のパケットを受信した場合、ＭＡＣヘッダ解析回路１７からの受信処理要求と、ＩＰアドレス検出回路１６１からの受信処理要求の両方が出力されるのをトリガーにして、ステートＳＴ２４の受信状態へ遷移する。
この状態では、ＭＡＣ部１４やホストＣＰＵ１５等のシステム側もオンとなり、自分宛のパケットを処理する。
ここで、システム側を極力落としておきたい場合は、ＭＡＣ部１４等に大きなパケットバッファを設ける、等により、ある程度処理すべきパケットが蓄積されるのを待ってから一括処理することで、さらに低消費電力化できる。

図５に、システム起動時（ユーザがホストＣＰＵに処理要求をしている状態）の電源状態遷移の一例を示す。

システム起動状態では、ホストＣＰＵ１５（と周辺回路）がオンとなっており（ステートＳＴ３１）、図４の場合と同じ理由でルーティングプロトコル処理回路１６５がネットワークインターフェイス部を全て電源オフとしている状態である。
ここで、ホストＣＰＵ１５からネットワークへ送信要求が発生した場合、ステートＳＴ３２の送信状態となり、受信部以外の全てが電源オンとなる。

また、システム（ホストＣＰＵ側）が起動している状態で、ルーティングプロトコル処理回路１６５から待ち受け要求が来た場合、ステートＳＴ３３の低電力受信状態へ遷移する。
この状態では、ホストＣＰＵ１５が各種アプリケーションの処理を実行しているのと同時に、受信部１３ａがネットワークを監視している。

以下、図４と同様に、ホストＣＰＵ１５が動作した状態での中継処理や、受信処理が、それぞれステートＳＴ３４の低電力中継状態、ステートＳＴ３５の受信状態で実行される。

この場合、電源制御部１８は、システム起動時には、ホストＣＰＵ１５のみを電源オン状態に保持する。
また、電源制御部１８は、ホストＣＰＵ１５からの送信要求がある場合、送受信部の受信部１３ａのみを電源オフ状態に保持する。
また、電源制御部１８は、ルーティングプロトコル処理回路１６５からの待ち受け要求があると受信部１３ａとホストＣＰＵ１５のみを電源オン状態に保持する。
また、電源制御部１８は、ステートＳＴ３３の状態で、ＭＡＣヘッダ解析回路１７からの受信処理要求およびパケットバッファ１６７からの中継要求があると、ＭＡＣ部１４のみを電源オフ状態に保持する。
また、電源制御部１８は、ステートＳＴ３３の状態で、ＭＡＣヘッダ解析回路１７およびＩＰアドレス検出回路１６１からの受信処理要求があると、送受信部の送信部１３ｂのみを電源オフ状態に保持する。

以上のように、ＭＡＣヘッダ解析回路１７のような専用回路を追加することで、処理すべきパケットを受信したときのみ上位層の電源をオンにして処理させることができるので、更なる低負荷、低消費電力化ができる。

また、パケット中継部の各回路等が各電源を制御することで、必要最小限の電力で中継処理ができる。また、ユーザが端末の電源を落とした場合でも、図４のように待ち受け時の電源制御を行うことで、引き続き中継処理ができるため、最小限の電力でアドホックネットワークを維持できる。
すなわち、パケット中継部からアンテナまでのブロックと、それより上位層のブロックで回路の電源を分離することで、必要最小限の電力で中継処理ができる。
また、ユーザが端末の電源を落とした場合は、パケット中継部のみを通電させることで、引き続き中継処理ができるため、最小限の電力でアドホックネットワークを維持できる。
また、ルーティングプロトコル処理回路１６５とＩＰアドレス検出回路１６１とパケットバッファ１６７等がシステムの電源制御を行うことで、各電源をより細かく制御することができ、システム全体の低電力化ができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明に係る無線通信端末の第３の実施形態を説明する。

第１の実施形態の図１で、ホストＣＰＵ１５からのパケット送信や、中継処理のためのパケット送信等を切り替えるスイッチ部１６８において、そのスイッチ制御に優先制御機能を加えることで、アドホックネットワークを構成した場合のプライオリティＱｏＳ機能を持たせることができる。

図６は、本実施形態に係るスイッチ部の制御の一例を示すフローチャートである。

スイッチ部１６８では、前述したように、ホストＣＰＵ１５側から送信されるパケットと、受信部１３１から中継されて送信されるパケットと、それらに付随して送信されるＲＴＳパケットと、ルーティングプロトコル処理回路１６５で生成される各種ルーティングパケット等を切り替えて、送信部１３２に出力する。

図６は、ホストＣＰＵ１５側からのパケット送信要求（ステップＳＴ４１）と、パケット中継部１６（パケットバッファ１６７等）からのパケット中継要求（ステップＳＴ４３）と、ルーティングプロトコル処理回路１６５からのルーティングパケット送信要求（ステップＳＴ４６）を制御してスイッチを切り替える場合の一例である。

図６においては、基本的にラウンドロビンで送信権限が渡される場合の例で、最初にホストＣＰＵ１５側からの送信要求があるか、をチェックし（ＳＴ４１）、あればスイッチを切り替えてパケットを送信部１３２へ送る（ＳＴ４２）。
要求がなければ、次の要求（中継要求）をチェックする（ＳＴ４３）。
以下、繰り返し、処理していくもので、特にプライオリティを付けていない。

ここで、アドホックネットワークにも様々なパケットが送受信されているので、ＱｏＳのために音声パケットや画像パケットにプライオリティ付けすることが考えられる。

図７に、本実施形態に係るスイッチ部に優先制御機能を付加した場合の処理シーケンスの一例を示す。
この例では、自分が音声パケットを送信する場合と、他からの音声パケットを中継する場合と、自分が通常のパケット（データパケット等）を送信する場合と、通常のパケットを中継する場合と、ルーティングパケットを送信する場合があり、音声のようなプライオリティの高いパケットを優先して送信している。
ここで、中継するパケットの種別（音声パケットかデータパケットか、等）を知るためには、図１のパケット中継部１６の中のＩＰアドレス検出回路１６１等でＩＰヘッダのＴＯＳ（Type of Service ）フィールドをチェックすること等により実現できる。

具体的には、図７に示すように、音声送信要求があると（ステップＳＴ５１）、自分が音声パケットの送信処理を行う（ＳＴ５２）。
ステップＳＴ５１において、音声送信要求がなく、音声中継要求がある場合には（ＳＴ５３）、他からの音声パケットを中継する（ＳＴ５４）。
ステップＳＴ５３において、音声中継要求がなく、送信要求がある場合には（ＳＴ５５）、自分が通常のパケット（データパケット等）を送信する（ＳＴ５６）。
ステップＳＴ５５において、送信要求がなく、中継要求がある場合には（ＳＴ５７）、通常のパケット（データパケット等）を中継する（ＳＴ５８）。
ステップＳＴ５７において、中継要求がなく、ルーティング処理要求がある場合には（ＳＴ５９）、ルーティングパケットを送信する（ＳＴ６０）。

このように、パケット中継部１６の中のスイッチ部１６８の制御にプライオリティを持たせることで、アドホックネットワーク上のプライオリティＱｏＳ機能も持たせることができる。

本発明に係る無線通信端末の第１の実施形態を示すブロック図である。 図１のＩＰアドレス検出回路の処理シーケンスの一例を示すフローチャートである。 本発明に係る無線通信端末の第２の実施形態を示すブロック図である。 具体的な電源制御の例として、待ち受け時（ユーザからの処理要求はないが、アドホックネットワークは維持しなければならない状態）の一例を示す図である。 システム起動時（ユーザがホストＣＰＵに処理要求をしている状態）の電源状態遷移の一例を示す図である。 本実施形態に係るスイッチ部の制御の一例を示すフローチャートである。 本発明に係るスイッチ部に優先制御機能を付加した場合の処理シーケンスの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０，１０Ａ…無線通信端末、１１…アンテナ部、１２…ＲＦ部、１３…ベースバンド部、１３１…受信部、１３２…送信部、１４…ＭＡＣ部、１５…ホストＣＰＵ、１６，１６Ａ…パケット中継部、１６１…ＩＰアドレス検出回路、１６２…ルーティングテーブル（Routing Table)等を記憶する記憶回路、１６３…アドレス検索回路、１６４…ＭＡＣアドレス更新回路、１６５…ルーティングプロトコル（Routing Protocol）処理回路、１６５…ＲＴＳ（Request To Send ）／ＣＴＳ（Clear To Send ）処理回路、１６６…パケットバッファ、１６８…スイッチ部、１７…ＭＡＣヘッダ解析回路、１８…電源制御部。

Claims (18)

1. パケットの中継処理機能を有する無線通信端末であって、
   パケットの送信および受信を行う送受信部と、
   自端末宛の受信パケットに対しての所定の処理および送信パケットの出力処理を行う制御部と、
   上記制御部の上位層に位置し、端末全体の制御を行うホスト装置と、
   受信パケットおよび送信すべきパケットの中継処理を行うパケット中継部と、を有し、
   上記パケット中継部は、
   上記送受信部で受信したパケットが自端末宛のパケットか中継すべきパケットかを検出し、自端末宛のパケットの場合には上記制御部に出力する検出回路と、
   上記検出回路で中継すべきパケットであると検出された受信パケットに対してあて先アドレスを付加するアドレス更新回路と、
   少なくとも上記制御部による送信パケットか上記アドレス更新回路による中継すべきパケットのいずれかを選択的に上記送受信部に入力させるスイッチ部と、を含む
   無線通信端末。
2. 上記パケット中継部は、
   少なくともルーティングテーブルを記憶する記憶回路と、
   上記検出回路で検出したＩＰアドレスに対するルーティング先のアドレスを、上記記憶回路のルーティングテーブルから検索して抜き出し、上記アドレス更新回路に出力するアドレス検索回路と、をさらに有し、
   上記アドレス更新回路は、上記アドレス検索回路によるアドレスを受信パケットにあて先アドレスとして付加する
   請求項１記載の無線通信端末。
3. 上記パケット中継部は、
   ネットワーク上でパケットを送信する際に、パケットの送信に先立って送信要求パケットを生成して出力し、送信した送信要求パケットに対する応答パケットを解析し、中継パケットを送信できることを確認する送信要求処理回路と、
   ネットワークを構成するために用いられる各種ルーティングプロトコルに則って、制御パケットデータを生成して出力し、上記検出回路による受信したルーティングパケットに従って上記記憶回路のルーティングテーブルを更新するルーティングプロトコル処理回路と、をさらに有し、
   上記スイッチ部は、上記制御部による送信パケットか上記アドレス更新回路による中継すべきパケットか、上記送信要求処理回路によって送信要求パケットを自動的に出力するか、上記ルーティングプロトコル処理回路によって各種ルーティングパケットを出力するかに応じて、選択的に接続切り替えを行って該当パケットを、上記送受信部に入力させる
   請求項２記載の無線通信端末。
4. 上記パケット中継装置は、
   パケットを中継したい場合に上記送信供給処理回路により送信格納処理によって中継パケットを送信できる機会を待つ間、中継パケットを格納するパケットバッファを、さらに有する
   請求項３記載の無線通信端末。
5. 上記スイッチ部は、送信すべきパケットの内容に応じてあらかじめ設定した優先順位に従って選択的に上記送受信部に入力させる
   請求項１記載の無線通信端末。
6. 上記スイッチ部は、送信すべきパケットの内容に応じてあらかじめ設定した優先順位に従って選択的に上記送受信部に入力させる
   請求項３記載の無線通信端末。
7. パケットの中継処理機能を有する無線通信端末であって、
   パケットの送信および受信を行う送受信部と、
   自端末宛の受信パケットに対しての所定の処理および送信パケットの出力処理を行う制御部と、
   上記制御部の上位層に位置し、端末全体の制御を行うホスト装置と、
   受信パケットおよび送信すべきパケットの中継処理を行うパケット中継部と、
   上記送受信部で受信したパケットが本端末で処理すべきパケットであるか否かを解析する解析回路と、
   電源制御部と、を有し、
   上記パケット中継部は、
   上記送受信部で受信したパケットが自端末宛のパケットか中継すべきパケットかを検出し、自端末宛のパケットの場合には上記制御部に出力する検出回路と、
   上記検出回路で中継すべきパケットであると検出された受信パケットに対してあて先アドレスを付加するアドレス更新回路と、
   少なくとも上記制御部による送信パケットか上記アドレス更新回路による中継すべきパケットのいずれかを選択的に上記送受信部に入力させるスイッチ部と、を含み、
   上記電源制御部は、
   上記解析回路の解析の結果、本端末で処理すべきパケットでなければ、当該パケットを破棄して、上記パケット中継部、制御部、ホスト装置のうちの少なくともいずれかの電源をオフにし、自分が処理すべきパケットを検出したら、上記パケット中継部、制御部、ホスト装置のうちの少なくともいずれかの電源をオンに保持する
   無線通信端末。
8. 上記パケット中継部は、
   少なくともルーティングテーブルを記憶する記憶回路と、
   上記検出回路で検出したＩＰアドレスに対するルーティング先のアドレスを、上記記憶回路のルーティングテーブルから検索して抜き出し、上記アドレス更新回路に出力するアドレス検索回路と、
   ネットワーク上でパケットを送信する際に、パケットの送信に先立って送信要求パケットを生成して出力し、送信した送信要求パケットに対する応答パケットを解析し、中継パケットを送信できることを確認する送信要求処理回路と、
   ネットワークを構成するために用いられる各種ルーティングプロトコルに則って、制御パケットデータを生成して出力し、上記検出回路による受信したルーティングパケットに従って上記記憶回路のルーティングテーブルを更新するルーティングプロトコル処理回路と、
   パケットを中継したい場合に上記送信供給処理回路により送信格納処理によって中継パケットを送信できる機会を待つ間、中継パケットを格納するパケットバッファと、をさらに有し、
   上記アドレス更新回路は、上記アドレス検索回路によるアドレスを受信パケットにあて先アドレスとして付加し、
   上記スイッチ部は、上記制御部による送信パケットか上記アドレス更新回路による中継すべきパケットか、上記送信要求処理回路によって送信要求パケットを自動的に出力するか、上記ルーティングプロトコル処理回路によって各種ルーティングパケットを出力するかに応じて、選択的に接続切り替えを行って該当パケットを、上記送受信部に入力させる
   請求項７記載の無線通信端末。
9. 上記ルーティングプロトコル処理回路が中継処理をする必要がないと判断した場合、上記電源制御部は、上記ルーティングプロトコル処理回路を除く上記パケット中継部、制御部、およびホスト装置のうちの少なくともいずれかの電源をオンに保持する
   請求項８記載の無線通信端末。
10. 上記ルーティングプロトコル処理回路が受信待ち状態になるべきと判断した場合、上記電源制御部は、上記送受信部の受信部および上記解析回路のみを電源オン状態に保持する
    請求項８記載の無線通信端末。
11. 上記送受信部が中継すべきパケットを受信した場合、上記電源制御部は、上記パケット中継部および送受信部のみを電源オン状態に保持する
    請求項１０記載の無線通信端末。
12. 上記電源制御部は、システム起動時には、上記ホスト装置のみを電源オン状態に保持する
    請求項８記載の無線通信端末。
13. 上記電源制御部は、上記ホスト装置からの送信要求がある場合、上記送受信部の受信部のみを電源オフ状態に保持する
    請求項１２記載の無線通信端末。
14. 上記電源制御部は、上記ルーティングプロトコル処理回路からの待ち受け要求があると上記送受信部の受信部と上記ホスト装置のみを電源オン状態に保持する
    請求項１２記載の無線通信端末。
15. 上記電源制御部は、上記解析回路からの受信処理要求および上記パケットバッファからの中継要求があると、上記制御部のみを電源オフ状態に保持する
    請求項１４記載の無線通信端末。
16. 上記電源制御部は、上記解析回路および検出回路からの受信処理要求があると、上記送受信部の送信部のみを電源オフ状態に保持する
    請求項１４記載の無線通信端末。
17. 上記スイッチ部は、送信すべきパケットの内容に応じてあらかじめ設定した優先順位に従って選択的に上記送受信部に入力させる
    請求項７記載の無線通信端末。
18. 上記スイッチ部は、送信すべきパケットの内容に応じてあらかじめ設定した優先順位に従って選択的に上記送受信部に入力させる
    請求項８記載の無線通信端末。

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