JP2007336398A - 通信装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ネットワークの制御局として動作している際に、電源断による通信の中断を防止する。
【解決手段】 ネットワークの制御局として動作している際に、そのネットワークに参加している他の通信装置の電源状態が商用電源であることを認識すると制御局の交代を行うように制御する。認識は電源状態が商用電源の他の通信装置から制御局の交代を要求する情報を受信することによって行う。
【選択図】 図３

Description

本発明は、通信装置の電源状態に応じてネットワークにおける制御局の交代を行う通信装置及びその制御方法に関する。

従来のIEEE802.15.3規格による通信システムでは、１つの無線端末が制御局（マスタ）となり、他の複数の無線端末（スレーブ）を制御することでピコネットを構成している。１つのピコネットは同じチャネルを使用し、時間分割されたタイムスロットにそれぞれの通信が割り当てられる。そして、制御局が送信するビーコン信号により各無線端末に報知し、無線端末間で通信を行うように動作する。このため、無線端末間の通信は、受信したビーコン信号を基に無線端末間で直接行われる。

また、無線端末は、制御局としての機能と無線端末としての機能の両方を具備しているため、通常の動作では、先に無線端末の電源が投入された無線端末が空きチャネルを検索した後、ビーコン信号を送信してネットワークの構築を開始する。その後、他の無線端末が制御局からのビーコン信号を受信し、アソシエーションを試みることによりピコネットが形成される。

また、バッテリーで駆動している無線端末（スレーブ）の場合、バッテリーの消耗を最小限に抑えるべく、複数回に１回の割合でビーコン信号を受信し、自局の通信用に割り当てられたタイムスロットのタイミングでのみ間欠動作する省電力モードに移行する。

IEEE802.15.3規格によれば、新たな無線端末がアソシエーションした場合は、その無線端末との機能比較を行い、新たな無線端末に制御動作を移管することができる。しかし、ピコネットを構成している１つの制御局と１〜Ｎ個の複数の無線端末がアソシエーションを完了した後は、それぞれの能力の比較は行われず、制御局の交代（ハンドオーバー）が行われない。
特開２００２−２８０９２５号公報

制御局として動作している無線端末は、常にビーコン信号を送信し、各無線端末からの各種要求、情報などの受信、干渉などの状態の監視等を行うため、電力の消費が激しい。そのため、バッテリーの消耗による通信の中断が起こる可能性が高い。また、制御局である無線端末の停止により、制御局からビーコンが送信されなくなり、この制御局のピコネットで通信を行っている全ての無線端末間の通信が中断してしまい、通信の継続が不可能になるという問題がある。

本発明は、ネットワークの制御局として動作している際に、電源断による通信の中断を防止することを目的とする。

本発明は、通信装置であって、ネットワークの制御局として動作している際に、前記ネットワークに参加している他の通信装置の電源状態を認識する認識手段と、前記認識手段による認識に基づいて制御局の交代を行うように制御する制御手段とを有することを特徴とする。

また、本発明は、通信装置の制御方法であって、ネットワークの制御局として動作している際に、前記ネットワークに参加している他の通信装置の電源状態を認識する認識工程と、前記認識手段による認識に基づいて制御局の交代を行うように制御する制御工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、ネットワークの制御局として動作している際に、そのネットワークに参加している他の通信装置の電源状態により、他の通信装置と制御局を交代することで、通信の継続時間を延長でき、通信の中断を防止できる。

以下、図面を参照しながら発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態では、バッテリーで駆動している制御局（ＰＮＣ）の無線端末が、ＡＣ電源（商用電源）が投入されＡＣ電源で動作を開始した他の無線端末とハンドオーバーを行い、データ通信を継続させる処理を説明する。

図１は、第１の実施形態における通信システムの構成の一例を示す図である。尚、図１に示す４０１、４０４、４０７、４１０は、無線端末である。４０２、４０５、４０８、４１１は、無線端末を動作させるためのバッテリーである。そして、４２１はバッテリー４０５と共に無線端末４０６に具備されているＡＣ電源である。

図２は、第１の実施形態における無線端末の構成の一例を示すブロック図である。尚、図２は、図１に示す無線端末４０４の例であるが、他の無線端末４０１、４０７、４１０では電源部にＡＣ電源が接続されていないだけで、その他の構成は同じである。

図２に示すように、電源部５１６はＡＣ電源４２１か電池４０５のどちらかによる駆動が可能であり、電源検出部５１９によりどちらが接続されているかを検出する。尚、通常は電池４０５が接続されている場合でも、ＡＣ電源４２１が接続されるとＡＣ電源４２１で動作するよう制御し、電池４０５の充電を行うように動作する。

制御部４０６は、他の無線端末との無線通信により他の無線端末の電源状態を検知する電源状態検出部５２２を有する。また、無線端末が制御局（マスタ）として動作するか、スレーブとして動作するかの切り替えを行う制御移行部５２１を有する。更に、スレーブとして動作している場合、ＭＡＣ部５０５を省電力モードに移行させる省電力モード移行部５２０を有する。また、制御部４０６には、各種制御情報を格納しておくための記憶部５０８が接続されている。

無線部５２３は、アンテナ５０１に接続され、無線による通信を行うように構成されている。アンテナ５０１から受信された受信信号はアンテナ切替スイッチ５０２により無線受信部５０４、復調部５１１、フレーム再生部５１２、ビーコン復調部５１４でそれぞれ処理され、ＭＡＣ部５０５へ送られる。そして、ＭＡＣ部５０５からインターフェイス部５０６を介してデータ５１５が出力される。

一方、ＭＡＣ部５０５で生成されたビーコン信号及びデータフレームはビーコン構成部５０９、フレーム構成部５１３、変調部５１０、無線送信部５０３により送信信号としてデータ処理される。そして、アンテナ切替スイッチ５０２を経てアンテナ５０１から送信される。

図３は、第１の実施形態における制御局ハンドオーバー処理を示すタイミングチャートである。バッテリー４０２で駆動している制御局の無線端末４０１がビーコン信号６０１〜６０３を一定間隔のスーパーフレーム毎に送信し、無線端末４０４、４０７、４１０に対して通信のためのタイムスロット（ＣＴＡ）６０４、６０５を通知する。この例では、無線端末４０１、４０４はビーコン信号６０１で示されるＣＴＡ６０４を使用して通信を行い、無線端末４０７、４１０はビーコン信号６０２で示されるＣＴＡ６０５を使用して通信を行っている。

この場合、無線端末４０４はビーコン信号６０１を受信し、受信信号６２０よりＣＴＡ６０４の情報を得ればよいので動作期間６１８のみ動作すれば通信に支障はない。即ち、無線端末４０４は動作休止期間６１９の間は動作を停止することによりバッテリー４０５の消耗を低減するよう動作している。

また、無線端末４０７、４１０でも、無線端末４０４と同様に、ビーコン信号６０２を受信し、受信信号６１５より取得したＣＴＡ６０５を使用して通信を行うため、動作期間６２７のみ動作し、その他は動作を休止６２８していれば良い。このように、それぞれのバッテリー４０８、４１０の消耗を低減する省電力動作が可能である。

しかし、制御局として動作している無線端末４０１は自局の通信期間以外の時間でも、ビーコン信号６０２、６０３を送信し続けなくてはならないため、連続動作６２１が必要で電池の消耗が激しい。

ここで、無線端末４０４にＡＣ電源４２１が投入されると、無線端末４０４は無線端末４０１に対してＡＣ電源の投入をインフォメーションエレメント又はアナウンスコマンドなどの手段を用いて通知する。この通知により、無線端末４０１は制御局の交代が可能であると認識し、無線端末４０４に対して制御局のハンドオーバー処理６２９を行う。

この処理６２９は、無線端末４０１より無線端末４０４に対して制御局としてのタイムスロット情報や現在アソシエーションしている無線端末４０７、４１０の情報を送信し、ビーコン信号の交代時期を通知する。具体的には、幾つめのビーコン信号まで送信するかに付いて（アナウンス６１７）通知する。

次に、この情報を受信した無線端末４０４は制御局としての動作を開始し、旧制御局である無線端末４０１からのビーコン信号の送信が停止した次のビーコン送信タイミングで新たな制御局（マスタ）としてビーコン信号６１３の送信を開始する。

一方、今までマスタであった無線端末４０１はこの時点からスレーブとして動作を開始するが、新制御局の無線端末４０４との間で行われていたデータ通信は途切れることなく継続される。

また、無線端末４０１が新制御局の無線端末４０４からのビーコン信号を受信できない場合には、一定時間内であれば通信できる。しかし、この一定時間を経過してしまうと、通信ができなくなる。そのため、無線端末４０１が新制御局の無線端末４０４からのビーコン信号を受信できない場合には、上記一定時間が経過する前に再度制御局としての動作を開始する。

図４は、第１の実施形態における無線端末間の制御局ハンドオーバー処理のシーケンスを示す図である。初期状態では、デジタルカメラに搭載された無線端末７０３が電池駆動のまま起動（電源ＯＮ７０５）され、自局が接続すべきネットワークからのビーコン信号を受信チャネルを変更しながら検索７０６を行う。検索した結果、該当するビーコン信号を検出できなかった場合、自らピコネットを構築するために、ビーコン信号７０７を送信し始め、以降はIEEE802.15.3規格で予め決定されたスーパーフレーム周期でビーコン信号を送信する。これにより、各無線端末に通信のための制御情報を知らせる。

図４に示す例では、このビーコン信号７０７の前後で無線端末７０２、７０１、７０４がそれぞれ電源ＯＮされ（７３１、７３２、７３３）受信を開始する。無線端末７０２、７０１、７０４は、ビーコン信号７０７を受信し、制御局の無線端末７０３の存在を検知すると、スレーブとして動作し、制御局の無線端末７０３にアソシエーション７０８、７１０、７１２を要求する。ここで、無線端末７０２、７０１、７０４は自局の無線通信に関する能力を図５に示すインフォメーション８０１として送信する。また、このインフォメーション８０１には、電源に関する情報（ＰＳＲＣ）８０２が含まれ、制御局の無線端末７０３が無線端末７０２、７０１、７０４の電源状態７０９、７１１、７１３を知ることができる。このＰＳＲＣは“０”で電池駆動を意味し、“１”でＡＣ電源駆動を意味する。

次に、アソシエーション７０８、７１０、７１２の完了後、無線端末７０２、７０１、７０４は共に消費電力の削減のために、省電力状態に移行７１４、７１５、７１６する。そして、それぞれの無線端末間でデータ通信７１７、７１８を行うよう動作する。しかし、制御局として動作している無線端末７０３は省電力状態には移行できない。

ここで、無線端末７０２にＡＣ電源が投入されると（７１９）、無線端末７０２は制御局の無線端末７０３に対して電源の状態が変化（ＰＳＲＣ＝１：電池からＡＣ電源へ移行）７２０を通知する。

この通知により、制御局として動作している無線端末７０３は無線端末７０２とハンドオーバー処理７２２を開始する。具体的には、無線端末７０１、７０４に対して制御局のハンドオーバー通知（PNC handover IE）７２３、７２４をビーコン信号に含めて送信し、制御局の交代７２５を通知する。これ以降、無線端末７０２が制御局として動作を開始し（７２６）、ビーコン信号７３４の送信を開始する。

また、制御局として動作していた無線端末７０３は、スレーブとして動作し（７２７）、省電力状態に移行する（７２８）ことが可能となる。これにより、動作中の無線端末間のデータ通信７２９、７３０は途切れることなく、継続することが可能となる。

［第２の実施形態］
次に、図面を参照しながら本発明に係る第２の実施形態について詳細に説明する。

第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、スレーブとして動作している無線端末が電池からＡＣ電源に切り替わった場合に、ダミーの無線端末でアソシエーションを行い、マスタの無線端末がハンドオーバーを決定する処理を説明する。

尚、第２の実施形態における無線端末の構成は、図１及び図２を用いて説明した第１の実施形態と同様であり、その説明は省略する。

図６は、第２の実施形態における無線端末間の制御局ハンドオーバー処理のシーケンスを示す図である。尚、図６でも第１の実施形態で用いた図４と同じ符号を付している。

第１の実施形態と同様に、電池で駆動され、制御局として動作している無線端末７０３に無線端末７０１、７０２、７０４がアソシエーション７０８、７１０、７１２を行う。そして、データ通信７１７、７１８を行っている状況で無線端末７０２にＡＣ電源が投入７１９されると、無線端末７０２は擬似的にダミーの無線端末７０２ｘとして新規にアソシエーション９０１を試みる。このアソシエーション９０１の時に、図５に示すインフォメーション８０１に新たな電源の情報としてＰＳＲＣ＝１を設定して送信することにより、制御局の無線端末７０３がハンドオーバーを決定し（９０３）、制御局ハンドオーバー処理７２２を開始する。

尚、このハンドオーバー処理７２２から制御局の交代７２５までは、無線端末７０２がダミーの無線端末７０２ｘである以外、第１の実施形態と同じである。

そして、制御局の交代が行われると、ダミーの無線端末７０２ｘが制御局として動作を開始し（９０４）、ビーコン信号７３４の送信を開始する。この場合、ダミーの無線端末７０２ｘは無線端末７０２であり、無線部が共有であるため、再度無線端末７０２ｘから無線端末７０２への制御局ハンドオーバーを行い、内部処理でダミーの無線端末７０２ｘをディスアソシエーションする（９０５）。これにより、無線端末７０２は制御局となり（９０６）、ネットワークは制御局として動作している無線端末７０２の制御による通信に切り替わる。これ以降のシーケンスは第１の実施形態と同様に行われ、無線端末７０３は省電力状態に移行する。

［第３の実施形態］
次に、図面を参照しながら本発明に係る第３の実施形態について詳細に説明する。

第３の実施形態では、バッテリーで駆動している制御局の無線端末がバッテリーの消耗を検知し、ＡＣ電源で駆動している他の無線端末にハンドオーバーし、通信を継続させる処理を説明する。

尚、第３の実施形態における無線端末の構成は、図１及び図２を用いて説明した第１の実施形態と同様であり、その説明は省略する。

図７は、第３の実施形態における無線端末間の制御局ハンドオーバー処理のシーケンスを示す図である。図７に示すシーケンスは、ハンドオーバー要求を無線端末７０２が行うか、無線端末７０３が行うかで相違するが、図４に示す第１の実施形態と基本的には同じものである。

第１の実施形態と同様に、電池で駆動され、制御局として動作している無線端末７０３に無線端末７０１、７０２、７０４がアソシエーション７０８、７１０、７１２を行う。そして、データ通信７１７、７１８を行っている状況で制御局の無線端末７０３が、通信中のデータ通信が長期に渡ると判断すると、電源部５１６の電源検出部５１９により電池の残量を検出する（１００１）。ここで残量が一定値より少なく、他の無線端末に制御局を移行する必要があると判定すると、無線端末７０３は現在、アソシエーション中の無線端末７０１、７０２、７０４に対してバッテリーの残量が少ないことを通知し、電源状態を要求する（１００２）。

無線端末７０２は、無線端末７０３がバッテリーの残量が少ないことを通知する前に、ＡＣ電源が投入されている（７１９）。そして、無線端末７０２は、無線端末７０３から電源状態を要求されると、無線端末７０３にＡＣ電源が投入されていることを通知する（１００４）。無線端末７０１、７０４は、無線端末７０３から電源状態を要求されると、バッテリにより動作していることを通知する（１００５、１００６）。無線端末７０３は、各無線端末から最新の電源情報８０２を受信する（１００４、１００５、１００６）。そして、無線端末７０３は、受信した最新の電源情報８０２に基づいて無線端末７０２がＡＣ電源により動作していることを認識する。よって、無線端末７０３は制御局ハンドオーバー処理１００７を無線端末７０２に要求する（１００７）。これ以降のシーケンスは第１の実施形態と同様に行われ、無線端末７０２へのハンドオーバーが行われた後、無線端末７０３は省電力状態に移行する。

尚、無線端末７０２でＡＣ電源が投入されるタイミングは、データ通信７１７の開始前でも良く、また上述のように、電源状態の要求に応じて投入されても良い。

［第４の実施形態］
次に、図面を参照しながら本発明に係る第４の実施形態について詳細に説明する。

第４の実施形態では、制御局として動作している無線端末が他の無線端末とのデータ通信を終了後、他の無線端末の電源状態を検知し、検知結果に応じてハンドオーバーを要求する処理を説明する。

尚、第４の実施形態における無線端末の構成は、図１及び図２を用いて説明した第１の実施形態と同様であり、その説明は省略する。

図８は、第４の実施形態における無線端末間の制御局ハンドオーバー処理のシーケンスを示す図である。図８に示すシーケンスは、図７に示す第３の実施形態と基本的には同じものである。

第３の実施形態と同様に、電池で駆動され、制御局として動作している無線端末７０３に無線端末７０１、７０２、７０４がアソシエーション７０８、７１０、７１２を行う。その後、無線端末７０３が、自らのデータ通信７１７が終了したか、或いは通信の頻度が他の無線端末７０１、７０４間の通信よりも低いと判断した場合（１１０１）、他の無線端末に対して電源状態を要求する（１００２）。これ以降のシーケンスは第３の実施形態と同様に行われ、無線端末７０２へのハンドオーバーが行われた後、無線端末７０３は省電力状態に移行する。

［第５の実施形態］
次に、図面を参照しながら本発明に係る第５の実施形態について詳細に説明する。

第５の実施形態では、制御局として動作する無線端末７０３がＡＣ電源で起動し、その後、バッテリーに切り替わった際に、他の無線端末の電源状態を検知し、検知結果に応じてハンドオーバーを要求する処理を説明する。

尚、第５の実施形態における無線端末の構成は、図１及び図２を用いて説明した第１の実施形態と同様であり、その説明は省略する。

図９は、第５の実施形態における無線端末間の制御局ハンドオーバー処理のシーケンスを示す図である。図９に示すシーケンスは、図７及び図８に示す第３及び第４の実施形態と基本的には同じものである。

第５の実施形態では、まず無線端末７０３にＡＣ電源が投入され（１２０１）、制御局として動作を開始する。その後、第３及び第４の実施形態と同様に、データ通信７１７、７１８までのシーケンスが実行される。

そして、制御局の無線端末７０３で電源がバッテリーに切り替えられると（１２０２）、他の無線端末に対して電源状態を要求する（１００２）。これ以降のシーケンスは第３及び第４の実施形態と同様に行われ、無線端末７０２へのハンドオーバーが行われた後、無線端末７０３は省電力状態に移行する。

第１乃至第５の実施形態によれば、安定したＡＣ電源が確保できた端末に制御を移行し、省電力状態に移行することで容量或いは残量の少ない電池を使用しても通信の継続時間を延長でき、通信の中断を防止できる。

また、同一のピコネットに属して通信を行っている他の無線端末間の通信の中断も防ぐことができる。

尚、本発明は複数の機器（例えば、ホストコンピュータ，インターフェース機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用しても良い。

また、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（ＣＰＵ若しくはＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行する。これによっても、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。

この場合、記録媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記録媒体は本発明を構成することになる。

このプログラムコードを供給するための記録媒体として、例えばフレキシブルディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。

また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、次の場合も含まれることは言うまでもない。即ち、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理により前述した実施形態の機能が実現される場合である。

更に、記録媒体から読出されたプログラムコードがコンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込む。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理により前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

第１の実施形態における通信システムの構成の一例を示す図である。 第１の実施形態における無線端末の構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態における制御局ハンドオーバー処理を示すタイミングチャートである。 第１の実施形態における無線端末間のＰＮＣハンドオーバー処理のシーケンスを示す図である。 自局の無線通信に関する能力（インフォメーション）を示す図である。 第２の実施形態における無線端末間のＰＮＣハンドオーバー処理のシーケンスを示す図である。 第３の実施形態における無線端末間のＰＮＣハンドオーバー処理のシーケンスを示す図である。 第４の実施形態における無線端末間のＰＮＣハンドオーバー処理のシーケンスを示す図である。 第５の実施形態における無線端末間のＰＮＣハンドオーバー処理のシーケンスを示す図である。

符号の説明

４０１ 無線端末
４０２ バッテリー
４０４ 無線端末
４０５ バッテリー
４０６ 制御部
４０７ 無線端末
４０８ バッテリー
４１０ 無線端末
４１１ バッテリー
４２０ ビーコン信号
５０１ アンテナ
５０２ アンテナ切替スイッチ
５０３ 無線送信部
５０４ 無線受信部
５０５ ＭＡＣ部
５０６ インターフェイス部
５０８ 記憶部
５０９ ビーコン構成部
５１０ 変調部
５１１ 復調部
５１２ フレーム再生部
５１３ フレーム構成部
５１４ ビーコン復調部
５１５ データ
５１６ 電源部
５１９ 電源検出部
５２０ 省電力モード移行部
５２１ 制御移行部
５２２ 電源状態検出部

Claims (8)

1. 通信装置であって、
   ネットワークの制御局として動作している際に、前記ネットワークに参加している他の通信装置の電源状態を認識する認識手段と、
   前記認識手段による認識に基づいて制御局の交代を行うように制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする通信装置。
2. 前記制御手段は、前記電源状態が商用電源の他の通信装置に対して前記制御局の交代を要求することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
3. 前記他の通信装置で電源状態が電池から商用電源に変化した場合に、前記制御局の交代を要求する情報を受信することを特徴とする請求項２記載の通信装置。
4. 電源として供給されている電池の残量を検出する検出手段と、
   前記検出手段による検出結果に応じて、前記他の通信装置に対して電源の状態の通知を要求する要求手段とを有することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
5. 前記制御手段により前記制御局の交代を行った後、省電力状態に移行することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の通信装置。
6. 通信装置の制御方法であって、
   ネットワークの制御局として動作している際に、前記ネットワークに参加している他の通信装置の電源状態を認識する認識工程と、
   前記認識手段による認識に基づいて制御局の交代を行うように制御する制御工程と、
   を有することを特徴とする通信装置の制御方法。
7. 請求項６記載の通信装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
8. 請求項７記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

Images