JP2009272662A - 通信基地局装置及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】特定の通信フレームをあらかじめ設定されたタイミング通りに送信することができる通信基地局装置、及び、この通信基地局装置を含む通信システムを提供する。
【解決手段】あらかじめ決められている一定時間以上、通信メディアに通信フレームが存在しない場合に、通信端末ＳＴＡ２から通信基地局装置ＡＰ１への所定の通信フレームの送信が可能になる通信システムに使用される通信基地局装置ＡＰ１であって、制御部は、ビーコンフレームＢ１の直前のダミーフレームＤ１がビーコンフレームＢ１の送信タイミング（時刻ｔ２）の一定時間ｐ１前の時点（時刻ｔ１）に送信を完了するように、１又は複数個の第２の通信フレームＤ１を通信部から送信させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、あらかじめ決められている一定時間以上、通信メディアに通信フレームが存在しない場合に、通信端末又は通信基地局装置からの所定の通信フレームの送信が可能になる通信システム、及び、この通信システムの一部を構成する通信基地局装置に関するものである。

ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従う無線ネットワークは、有線ネットワークにおける配線の煩わしさを取り除き、無線端末のレイアウトを柔軟に変更することができる等の利点を有することから、近年、企業や家庭内において広く普及している。ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従う無線ネットワークにおいては、主に、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ、衝突回避機能付きキャリア感知多重アクセス）方式により無線メディアへのアクセス制御が行われる。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式は、キャリア（搬送波）検出に基づいて多重アクセスを行う接続方式であり、無線端末は、他の無線端末の通信フレーム送信が行われていないことを確認してから、自端末の通信フレーム送信を開始することで、通信フレームの衝突を回避する。無線端末は、無線メディアの状態を監視し、あらかじめ決められている一定時間以上、無線メディアに送信信号が存在しない場合に、通信フレームの送信を行う。

また、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従う無線ネットワークにおいては、通信基地局装置は、ネットワーク情報を含むビーコンフレームを定期的にブロードキャストする。ビーコンフレームには、ビーコンフレームの送信周期を示すパラメータが含まれるため、無線端末は、ネットワークに接続する際にビーコンフレームを受信することで、ビーコン周期を知ることができる。

さらに、ビーコンフレームは電力管理に関する情報も含んでおり、省電力モードで動作する無線端末は、自端末宛のデータが通信基地局装置にバッファされているか否かを知ることができる。省電力モードで動作する無線端末の状態として、ドーズ（Ｄｏｚｅ）状態（送受信不能状態）とアウェイク（Ａｗａｋｅ）状態（送受信可能状態）とがある。無線端末は、Ｄｏｚｅ状態では、情報の送受信はできないが、通常動作モードよりも低い消費電力で動作し、Ａｗａｋｅ状態では、情報の送受信はできるが、無線端末の通常動作時における消費電力よりも低く、Ｄｏｚｅ状態より多くの電力を消費する。省電力モードで動作する無線端末は、定期的にＤｏｚｅ状態とＡｗａｋｅ状態とを繰り返し、例えば、ビーコン周期の数回に１回の割合でＡｗａｋｅ状態となってビーコンフレームを受信し、自端末宛のデータが存在するか否かを確認する。無線端末は、この確認の結果、自端末宛のデータが存在する場合には、引き続きＡｗａｋｅ状態のまま受信処理を行い、その後Ｄｏｚｅ状態に遷移し、また、自端末宛のデータが存在しない場合には、ビーコンフレーム受信後はすぐにＤｏｚｅ状態に遷移し、できるだけ電力消費量が少ないＤｏｚｅ状態を維持する。

特開２００６−３１０９０９号公報（特許文献１）には、省電力モードで動作している無線端末において、ビーコンフレームの到着遅れ時間を推定し、推定した遅れ時間に基づいて無線端末のＡｗａｋｅ状態からＤｏｚｅ状態へ遷移する時間を決定することで、無線端末の電力消費を抑えつつ、ビーコンフレームを確実に受信する方法が開示されている。

特開２００６−３１０９０９号公報

無線システムにおいては、無線メディアの状態により、通信フレームの送信があらかじめ設定されたタイミングよりも遅れてしまう場合がある。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式で無線メディアへのアクセスを行う場合、あらかじめ決められている一定時間以上、無線メディア上に送信信号が存在しない場合にのみ、通信フレームの送信が可能である。このため、通信フレームを送信しようとした際に他の無線端末が通信フレームの送信を行っていた場合には、その送信が完了するまで待つ必要があり、通信フレームの送信は、あらかじめ設定されたタイミングよりも遅れてしまうという問題がある。

また、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等におけるビーコンフレームを考えた場合、省電力モードで動作する無線端末は、自端末宛のデータがあるか否かを確認するために、例えば、ビーコン周期の数回に１回の割合でビーコンフレームを受信しようとし、受信動作を行うためにＡｗａｋｅ状態に遷移し、受信が完了するまではＡｗａｋｅ状態を維持する。無線端末は、あらかじめ設定されたビーコンフレームの送信タイミングに合わせてＡｗａｋｅ状態へと遷移するため、ビーコンフレームの送信が遅れれば、その遅れた時間分だけＡｗａｋｅ状態を維持する時間が長くなり、結果として消費電力が増大してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、特定の通信フレームをあらかじめ設定されたタイミング通りに送信することができる通信基地局装置、及び、この通信基地局装置によって通信端末における消費電力を削減することができる通信システムを提供することにある。

本発明の通信基地局装置は、あらかじめ決められている一定時間以上、通信メディアに通信フレームが存在しない場合に、通信端末又は通信基地局装置からの所定の通信フレームの送信が可能になる通信システムに使用される前記通信基地局装置であって、第１の通信フレームと、前記第１の通信フレームに対応する１又は複数個の第２の通信フレームとを生成する通信フレーム生成手段と、前記第１の通信フレーム及び１又は複数個の前記第２の通信フレームを送信する通信手段と、前記第１の通信フレームを前記通信手段からあらかじめ設定された送信タイミングで送信させる制御手段とを有し、前記制御手段は、前記第１の通信フレームの直前の前記第２の通信フレームが前記第１の通信フレームの送信タイミングの一定時間前に送信を完了するように、前記第１の通信フレーム及び前記第２の通信フレームを前記通信手段から送信させることを特徴としている。

また、本発明の通信システムは、前記通信基地局装置と、前記通信基地局装置と通信する通信端末とを有することを特徴としている。

本発明の通信基地局装置によれば、第２の通信フレームの送信によって第１の通信フレームをあらかじめ設定されたタイミング通りに送信することができるという効果を得ることができる。

また、本発明の通信システムによれば、通信基地局装置が第１の通信フレームをあらかじめ設定されたタイミング通りに送信することができることに加え、第１の通信フレームを受信する通信端末における消費電力を削減することができるという効果を得ることができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る通信システムの構成を概略的に示す図である。図１に示されるように、実施の形態１に係る通信システムは、通信基地局装置（アクセスポイント）ＡＰ１（後述する実施の形態２においては、ＡＰ２）と、通信基地局装置ＡＰ１との間で情報を送受信する通信端末（以下の説明においては、通信端末が無線端末である場合を説明する。ただし、本発明は、通信端末が有線通信を行なう有線端末である場合にも適用可能である。）ＳＴＡ１及びＳＴＡ２とを有している。実施の形態１に係る通信システムは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従うインフラストラクチャモードの無線ネットワークからなるシステムである。実施の形態１に係る通信システムは、あらかじめ決められている（すなわち、システムに適用される規定が定める）一定時間以上、通信メディア（以下の説明においては、通信メディアが無線メディアである場合を説明する。ただし、本発明は、通信目メディアが有線メディアである場合にも適用可能である。）に通信フレームが存在しない場合に、通信基地局装置又は無線端末からの所定の通信フレームの送信が可能になる通信システムである。通信基地局装置ＡＰ１は、無線端末ＳＴＡ１又はＳＴＡ２との間で通信フレームを送受信する。通信基地局装置ＡＰ１は、あらかじめ決められた一定の時間間隔でビーコンフレーム（第１の通信フレーム）を送信し、無線ネットワーク内の無線端末ＳＴＡ１及びＳＴＡ２の制御を行う。実施の形態１においては、通信基地局装置ＡＰ１があらかじめ設定されタイミングで送信する通信フレームがビーコンフレームである場合を説明するが、本発明はこのような形態に限定されず、通信基地局装置ＡＰ１があらかじめ設定されたタイミングで送信する通信フレームは、ビーコンフレーム以外の通信フレームであってもよい。なお、図１には２台の無線端末ＳＴＡ１及びＳＴＡ２が示されているが、無線端末の台数は２台に限定されない。

図２は、実施の形態１に係る通信基地局装置（すなわち、図１に示される通信基地局装置）ＡＰ１（後述する実施の形態２においては、ＡＰ２）の構成を概略的に示すブロック図である。図２に示されるように、通信基地局装置ＡＰ１は、通信手段としての通信部１１と、制御手段としての制御部１２と、通信フレーム生成手段としての通信フレーム生成部１３とを有している。通信部１１は、無線端末からのフレーム信号の受信や、自装置内で生成した通信フレームの送信を行う。制御部１２は、受信した通信フレームの解析や通信プロトコルに基づく通信手順の制御や、フレーム生成部１３で生成した通信フレームの送信タイミングの制御などを行う。実施の形態１に係る通信基地局装置ＡＰ１は、通信フレーム生成部１３によって生成されたビーコンフレームを、通信部１１からあらかじめ設定された送信タイミングで送信する。また、実施の形態１に係る通信基地局装置ＡＰ１においては、制御部１２は、通信フレーム生成部１３によって生成された第２の通信フレームとしてのダミーフレームを、この直後に送信されるビーコンフレームの送信タイミングの一定時間前に送信を完了するように、通信部１１から送信させる。

図３は、図１に示される無線端末ＳＴＡ１（又はＳＴＡ２）の構成を概略的に示すブロック図である。図３に示されるように、無線端末ＳＴＡ１（又はＳＴＡ２）は、端末用通信手段としての通信部２１と、端末用制御手段としての制御部２２と、通信フレーム生成部２３とを有している。通信基地局装置ＡＰ１からブロードキャストされるビーコンフレームは、ビーコンフレームの送信周期を示すパラメータが含まれるため、無線端末ＳＴＡ１（又はＳＴＡ２）は、無線ネットワークに接続する際にビーコンフレームを受信することで、ビーコン周期を知ることができる。また、ビーコンフレームは電力管理に関する情報も含んでおり、省電力モードで動作する無線端末ＳＴＡ１（又はＳＴＡ２）は、自端末宛のデータが通信基地局装置にバッファされているか否かを知ることができる。省電力モードで動作する無線端末は、定期的にＤｏｚｅ状態とＡｗａｋｅ状態とを繰り返し、例えば、ビーコン周期の数回に１回の割合でＡｗａｋｅ状態となってビーコンフレームを受信し、自端末宛のデータが存在するか否かを確認する。無線端末ＳＴＡ１（又はＳＴＡ２）は、この確認の結果、自端末宛のデータが存在する場合には、引き続きＡｗａｋｅ状態のまま受信処理を行い、その後Ｄｏｚｅ状態に遷移し、また、自端末宛のデータが存在しない場合には、ビーコンフレーム受信後はすぐにＤｏｚｅ状態に遷移し、できるだけ電力消費量が少ないＤｏｚｅ状態を維持する。

通信基地局装置ＡＰ１は、自身が管理する無線ネットワークに接続している無線端末ＳＴＡ１（又はＳＴＡ２）が省電力モードにあるか通常動作モードにあるかを把握しており、省電力モードの無線端末宛の通信フレームをバッファし、省電力モードの無線端末からＡｗａｋｅ状態になったことを示す通知を受け取ると、その無線端末宛の通信フレームを送信する。また、通信基地局装置ＡＰ１は、所定の間隔でビーコンフレームを送信する。ビーコンフレーム中には、省電力モードの無線端末宛のデータをバッファしていることを示す情報（ＴＩＭ）が含まれる。

省電力モードの無線端末は、自端末宛のデータが通信基地局装置ＡＰ１にバッファされているか否かを確認するために、通信基地局装置ＡＰ１からのビーコンフレームが送信されるタイミングでＡｗａｋｅ状態となる。実施の形態１においては、説明の簡略化のために、通信基地局装置ＡＰ１から送信されるビーコンフレーム毎に省電力モードの無線端末がＤｏｚｅ状態からＡｗａｋｅ状態になる場合を説明しているが、無線端末は必ずしもビーコンフレーム毎にＡｗａｋｅ状態になる必要はなく、あらかじめ決められている個数のビーコンフレーム毎にＤｏｚｅ状態からＡｗａｋｅ状態になるようにしてもよい。

図４は、他の無線端末ＳＴＡ２から送信される通信フレームＦ１１により通信基地局装置ＡＰ１から送信されるビーコンフレームの送信タイミングが遅れて無線端末ＳＴＡ１のＡｗａｋｅ状態Ａ１１が長くなる場合（比較例）を示す図である。図４において、横軸は時間の流れを示す。図４に示されるように、他の無線端末ＳＴＡ２がフレームＦ１１を送信したため、本来の送信タイミング（時刻ｔ１１）で通信基地局装置ＡＰ１が送信すべきビーコンフレームＢ１１ｘは時間ｐ１１だけ遅れたタイミング（時刻ｔ１２）でビーコンフレームＢ１１として送信される。ビーコンフレームＢ１１は、あらかじめ設定されたタイミング（時刻ｔ１１）より時間ｐ１１のずれがあったため、無線端末ＳＴＡ１のＡｗａｋｅ状態Ａ１１は、ビーコンフレームＢ１１を受信するために長くなり、通常のＡｗａｋｅ状態（例えば、Ａ１２）よりも時間ｐ１１分長くなる。すなわち、ビーコンフレームＢ１１の送信タイミング（時刻ｔ１２）が、本来の送信タイミング（時刻ｔ１１）から遅延した送信タイミング（時刻ｔ１２）までずれることで、無線端末ＳＴＡ１は長くＡｗａｋｅ状態を維持する必要があり、結果として無線端末ＳＴＡ１の消費電力が増大することになる。

図５は、実施の形態１に係る通信基地局装置ＡＰ１から送信されるビーコンフレーム及びダミーフレーム、並びに、無線端末の状態を示す図である。図５において、横軸は時間の流れを示す。図５に示されるように、実施の形態１に係る通信基地局装置ＡＰ１は、あらかじめ設定されたタイミングでビーコンフレーム（例えば、Ｂ１，Ｂ２，…）を送信し、無線端末ＳＴＡ１は、省電力モードで動作しており、通信基地局装置ＡＰ１が送信するビーコンフレームＢ１（又はＢ２）を受信するべく、Ｄｏｚｅ状態からＡｗａｋｅ状態Ａ１（又はＡ２）となる。無線端末ＳＴＡ２は、通信基地局装置ＡＰ１に接続している無線端末、又は、通信基地局装置ＡＰ１と同じ無線チャンネルで動作している無線端末、又は、他の通信基地局装置である。

図５において、通信基地局装置ＡＰ１は、所定のタイミングでビーコンフレーム（例えば、Ｂ１，Ｂ２，…）を送信するが、仮に、ビーコンフレームの送信予定タイミングの前にビーコンフレームの送信予定時間に重なるように無線端末ＳＴＡ２がフレームＦ１ｘを送信すると、図４で説明したように、ビーコンフレームＢ１の実際の送信タイミングに遅れが発生する。このため、実施の形態１に係る通信基地局装置ＡＰ１は、図５に示されるように、ビーコンフレームＢ１の直前の他の端末からのフレーム送信をブロックするためのダミーフレームＤ１（ビーコンフレームＢ２についてはダミーフレームＤ２）を送信する。ダミーフレームＤ１（又はＤ２）は、ビーコンフレームＢ１（又はＢ２）の送信開始時点（時刻ｔ２）よりもビーコンフレームＢ１（又はＢ２）の送信が開始可能な最小時間（時間ｐ１）前の時点（時刻ｔ１）に送信を完了するように送信する。このとき通信基地局装置ＡＰ１は、他の無線端末ＳＴＡ２が通信フレームを送信中か否かにかかわらず、すなわち、無線メディアが一定時間以上未使用の状態か否かにかかわらず、ダミーフレームＤ１の送信を行う。ＩＥＥＥ８０２．１１規格においては、ビーコンフレームＢ１（又はＢ２）は無線メディアが未使用になったタイミングから、ランダムバックオフ時間ＢＯとＤＩＦＳ時間とを合計した時間（すなわち、ＢＯ＋ＤＩＦＳ）が経過した後に、送信可能であるため、ダミーフレームの送信が、ビーコンフレームＢ１の送信タイミング（時刻ｔ２）より、通信システムに適用されている規格によって決められている最大ランダムバックオフ時間ＢＯとＤＩＦＳ時間とを合計した時間（すなわち、ＢＯ＋ＤＩＦＳ）だけ前の時点（時刻ｔ１）で送信を完了するようにする必要がある。

また、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ規格においては、特定のフレームに対する優先度を設定できる。このため、ビーコンフレームに特定の優先度設定を行った場合には、その優先度設定に従って、最大ランダムバックオフ時間ＢＯとＡＩＦＳ（Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ ＩｎｔｅｒＦｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）時間とを合計した時間（すなわち、ＢＯ＋ＡＩＦＳ）だけ前の時点で、送信を完了するようにする必要がある。また、ダミーフレームは、他の無線端末ＳＴＡ２との通信を目的とせず、他の無線端末ＳＴＡ２がダミーフレームを正常に受信したか否かを通信基地局装置ＡＰ１が確認する必要はないため、ダミーフレームをブロードキャストとして送信することもできる。

図６は、通信基地局装置ＡＰ１から送信されるダミーフレームＤ２１の送信時間が短いために、無線端末ＳＴＡ２から送信される通信フレームＦ２１によりビーコンフレームＢ２１ｘの送信タイミングが遅れてビーコンフレームＢ２１となる場合を示す図である。図６において、横軸は時間の流れを示す。図６において、Ｂ２１ｘは、あらかじめ設定されたタイミングで送信できなかったビーコンフレームを示し、Ｂ２１は、あらかじめ設定されたタイミング（時刻ｔ２４）より送れて送信されたビーコンフレームを示し、Ｄ２１は、ダミーフレームを示し、Ａ２１，Ａ２２は、無線端末ＳＴＡ１がＡｗａｋｅ状態であることを示し、Ｆ２１は、無線端末ＳＴＡ２が送信した通信フレームを示す。図６に示されるように、送信ブロック用のダミーフレームＤ２１の送信時間が短い場合、無線端末ＳＴＡ２は、ダミーフレームＤ２１の送信開始時点（時刻ｔ２２）よりも早い時点（時刻ｔ２１）から通信フレームＦ２１を送信することができる。この場合、無線端末ＳＴＡ２は、通信フレームＦ２１の送信が完了（時刻ｔ２３）するまで無線メディアを使用している。そのため、通信基地局装置ＡＰ１は、所定のタイミング（時刻ｔ２４）でビーコンフレームＢ２１ｘを送信することができず、通信フレームＦ２１の送信完了（時刻ｔ２３）後、時間ｐ２だけ遅れた時点（時刻ｔ２５）からビーコンフレームＢ２１を送信することになる。

図７は、通信基地局装置から送信されるダミーフレームの送信時間が十分長いために、無線端末ＳＴＡ２から送信される通信フレームによりビーコンフレームの送信タイミングが遅れない場合（すなわち、実施の形態１に係る通信基地局装置）に通信基地局装置から送信されるビーコンフレーム及びダミーフレーム、並びに、無線端末の状態を示す図である。図７において、横軸は時間の流れを示す。図７に示されるように、ダミーフレームＤ１として、送信開始から送信完了までの時間が、無線通信の規定であらかじめ決められている最長時間ｐ３のフレームを送信するようにすれば、ダミーフレームＤ１より先に送信される通信フレームＦ１については、ダミーフレームＤ１の送信完了より早く送信が完了するため、ビーコンフレームＢ１の所定のタイミングでの送信を阻害されることはない。また、ダミーフレームＤ１の送信開始よりも後に送信開始が予定されている通信フレームＦ２については、通信フレームＦ２を送信しようとする際に、すでにダミーフレームＤ１が無線メディアを使用しており、無線端末ＳＴＡ２はダミーフレームＤ１の送信が完了するまではフレームを送信することができない。このため、この場合もビーコンフレームＢ１は所定の送信タイミングにて送信可能となる。図７の通信フレームＦ１のようにダミーフレームＤ１の送信開始より先に送信を開始した通信フレームについては、ビーコン送信タイミングより先に送信を完了する。また、ダミーフレームは、必ずしも、送信時間があらかじめ決められている最長時間になる通信フレームとする必要はない。

図８は、実施の形態１の変形例に係る通信基地局装置から送信されるビーコンフレーム及びダミーフレーム、並びに、無線端末の状態を示す図である。図８において、横軸は時間の流れを示す。図８の例においては、通信基地局装置ＡＰ１の制御部１２は、無線メディアに通信フレームＦ１ｂが存在する場合、この通信フレームＦ１ｂの送信完了時刻ｔ３を予測して、予測された通信フレームＦ１ｂの送信完了時刻ｔ３に基づいてダミーフレームＤ１ａの送信開始時刻を決定する。例えば、図８に示されるように、通信システムに適用されている規定によって決められている通信フレームの最長の送信時間ｐ３より前に、通信フレームＦ１ｂの送信が開始された場合、通信基地局装置ＡＰ１は、通信フレームＦ１ｂのヘッダを解析することによって通信フレームＦ１ｂの送信完了時間を計算することができる。通信フレームＦ１ｂの送信完了（時刻ｔ３）の後、通信基地局装置ＡＰ１は、ビーコンフレームＢ１の送信が開始時刻（時刻ｔ２）よりもビーコンフレームＢ１の送信が可能な最小時間（時間ｐ１）前の時点（時刻ｔ１）に送信を完了するよう、ビーコンフレームＢ１の直前のフレーム送信をブロックするためのダミーフレームＤ１ａのフレーム長ｐ４を設定して、ダミーフレームＤ１ａを送信する。このように、ビーコンフレームＢ１の直前のフレーム送信をブロックするためのダミーフレームＤ１ａを送信すれば、通信フレームＦ１ｂの送信を阻害することなく、ビーコンフレームＢ１を所定の送信タイミング（時刻ｔ２）で送信可能となる。

以上に説明したように、実施の形態１に係る通信基地局装置ＡＰ１及び通信システムによれば、通信基地局装置ＡＰ１が、無線通信におけるビーコンフレームＢ１，Ｂ２，…のように、あらかじめ設定されたタイミングで送信される第１の通信フレームを送信する際に、その第１の通信フレームの送信のタイミングと重なって送信される他の通信フレームをブロックするダミーフレーム（第２の通信フレーム）Ｄ１，Ｄ２，…を、あらかじめ設定されたタイミング（例えば、図７の時刻ｔ２）で送信する第１の通信フレームの一定時間（例えば、図７の期間ｐ１）前の時点（例えば、図７の時刻ｔ１）に送信完了するように送信することによって、あらかじめ設定されたタイミング（例えば、図７の時刻ｔ２）で第１の通信フレームを送信することができる。

なお、上記説明においては、省電力モードで動作し、ビーコンフレームのようにあらかじめ設定されたタイミングで送信される第１の通信フレームを受信するためにＡｗａｋｅ状態に遷移する無線端末ＳＴＡ１において、通信基地局装置ＡＰ１があらかじめ設定されたタイミング（例えば、図７の時刻ｔ２）から遅延せずに第１の通信フレームを送信するようにすることで、第１の通信フレームの送信遅延による省電力モードにおけるＡｗａｋｅ状態の時間が延長される事態（例えば、図４のＡ１１，図６のＡ２１）を回避し、消費電力を削減することができる。

また、上記説明においては、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従う通信システムの場合を説明したが、本発明はこのような形態には限定されず、ＣＳＭＡ方式により通信メディアへのアクセスを行う通信システム、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のようなネットワークにも適用可能である。

実施の形態２．
以下に、図１乃至３、図９、及び図１０を参照して、本発明の実施の形態２に係る通信システム及び通信基地局装置ＡＰ２を説明する。上記実施の形態１においては、通信基地局装置ＡＰ１からビーコンフレームＢ１，Ｂ２，…を、通信システムに適用された無線通信の規定によって決められている所定の周期で送信するために送信するダミーフレームＤ１，Ｄ２，…の送信時間は、無線端末から１つの通信フレームが送信されることをブロックするように決定されていた。これに対し、実施の形態２に係る通信システム及び通信基地局装置ＡＰ２においては、ダミーフレームの送信時間は、通信の１シーケンスの送信をブロックするように決定されている。

図９は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従う通信シーケンスとして、データフレームＤＦと確認応答（ＡＣＫ）フレームとを含むＤＡＴＡ−ＡＣＫシーケンスＳＥを示す図である。図９に示されるように、無線端末ＳＴＡ２がデータフレームＤＦを送信し、通信基地局装置ＡＰ２でデータフレームＤＦをエラーなく受信すると、通信基地局装置ＡＰ２は、無線端末ＳＴＡ２のデータフレームＤＦの送信完了からＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ ＩＦＳ）時間待ってＡＣＫフレームを送信する。この場合、通信の１シーケンスの開始（時刻ｔ３１）から完了（時刻ｔ３２）までに要する時間ｐ３０は、データフレームＤＦの送信時間ｐ３１と、ＳＩＦＳ時間ｐ３２と、ＡＣＫフレームの送信時間ｐ３３とを合計した時間になる。

図１０は、実施の形態２に係る通信基地局装置ＡＰ２から送信されるビーコンフレームＢ１及び複数個のダミーフレームＤ１ａ，Ｄ１ｂ、並びに、無線端末の状態を示す図である。図１０を用いて、実施の形態２における、通信基地局装置ＡＰ２がＤＡＴＡ−ＡＣＫシーケンスＳＥ２ｘをブロックする複数個のダミーフレームを送信する動作について説明する。図１０において、横軸は時間の流れを示す。図１０において、Ｂ１は、ビーコンフレームを示し、Ｄ１ａ及びＤ１ｂは、他の無線端末からの送信をブロックするためのダミーフレームを示し、Ａ１は、無線端末ＳＴＡ１がＡｗａｋｅ状態であることを示し、ＳＥ１は、通信基地局装置ＡＰ１と同じ周波数帯で通信を行っている通信基地局装置又は無線端末におけるＤＡＴＡ−ＡＣＫシーケンスを示し、ＳＥ２ｘは、通信基地局装置ＡＰ１と同じ周波数帯で通信を行っている通信基地局装置又は無線端末におけるＤＡＴＡ−ＡＣＫシーケンスであってダミーフレームによって送信がブロックされたシーケンスを示す。

ダミーフレームＤ１ａ及びＤ１ｂの送信時間について、説明する。実施の形態１と同様に、ＩＥＥＥ８０２．１１規格においては、ビーコンフレームＢ１は、無線メディアが空いたタイミングから、ランダムバックオフ時間とＤＩＦＳ（ＤＣＦ Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）時間とを合計した時間が経過した後に送信可能になるため、ビーコンフレームＢ１の直前のダミーフレームの送信完了時間（時刻ｔ１）が、ビーコンフレームＢ１の送信タイミング（時刻ｔ２）より、あらかじめ決められている最大ランダムバックオフ時間とＤＩＦＳ時間との合計時間ｐ１だけ前に送信を完了するようにする必要がある。

次に、ダミーフレームＤ１ａとダミーフレームＤ１ｂとの間のフレーム送信間隔について説明する。ＩＥＥＥ８０２．１１規格においては、フレーム送信間隔の最短ギャップ時間は、ＳＩＦＳ時間である。通常は、無線メディアの未使用状態がＳＩＦＳ時間より長い時間でなければ、通信フレームの送信はできない。ＡＣＫフレームやＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｓｅｎｄ）フレーム等のように、ＳＩＦＳ時間の無線メディアの空きがあれば、送信を行う通信フレームもある。しかし、それらの通信フレームは、その直前に送信される通信フレームが正常に送信されなければ送信されないため、複数個のダミーフレーム（Ｄ１ｂ，Ｄ１ａ等）をＳＩＦＳ時間のフレーム送信間隔で連続的に（順に）送信している期間は、別の無線端末が通信フレームの送信を開始することはない。なお、図１０には、２個のダミーフレームを図示しているが、ＳＩＦＳ時間のフレーム送信間隔で順に送信されるダミーフレームの数は、３個以上であってもよい。

次に、複数個のダミーフレームの送信時間について説明する。図１０に示されるＤＡＴＡ−ＡＣＫシーケンスＳＥ１のように、ダミーフレームＤ１ａの送信開始より先に送信が開始された場合、ＤＡＴＡ−ＡＣＫシーケンスＳＥ１の最大送信時間は、あらかじめ決められているフレーム送信時間の最大値と、ＳＩＦＳ時間と、ＡＣＫ送信時間とを合計した時間となるため、ダミーフレームＤ１ａの送信開始からダミーフレームＤ１ｂの送信完了時間までがＤＡＴＡ−ＡＣＫシーケンスの最大送信時間、すなわち、ダミーフレームＤ１ａとダミーフレームＤ１ｂの送信時間がＡＣＫ送信時間とあらかじめ決められているフレーム送信時間の最大値となるように、ダミーフレームＤ１ａとダミーフレームＤ１ｂをＳＩＦＳ時間間隔で送信すれば、ダミーフレームの送信完了（時刻ｔ１）より早く送信が完了するため、ビーコンフレームＢ１は所定のタイミング（時刻ｔ２）での送信を阻害されない。

図１０に示されるように、ＤＡＴＡ−ＡＣＫシーケンスＳＥ２ｘのように、ダミーフレームＤ１ａの送信開始より後に送信が開始さる予定のシーケンスについては、先に述べたようにダミーフレームＤ１ａとダミーフレームＤ１ｂとをＳＩＦＳ時間のフレーム送信間隔で連続的に送信している期間は通信フレームの送信を開始することはできない。このため、この場合も、ビーコンフレームＢ１は、所定の送信タイミング（時刻ｔ２）にて送信可能となる。

また、ＤＡＴＡ−ＡＣＫシーケンスＳＥ１のように、ダミーフレームＤ１ａの送信開始より先に送信シーケンスを開始した場合には、ビーコン送信タイミングのＤＩＦＳ時間と最大バックオフ時間とを合計した時間より先に送信を完了するため、ダミーフレームＤ１ａの送信開始からダミーフレームＤ１ｂの送信完了までの時間がＤＡＴＡ−ＡＣＫシーケンスの最大送信時間となるようにする必要はない。送信シーケンスがダミーフレームの送信より先に開始された場合、通信基地局装置ＡＰ１は、通信フレームのヘッダを解析することで送信シーケンスの送信完了時間を計算することができ、送信シーケンス完了後、通信基地局装置ＡＰ１はビーコンフレームＢ１の直前のフレーム送信をブロックするためのダミーフレームを、ビーコンフレームＢ１の送信が開始可能な最小時間前に送信を完了するようフレーム長を設定してダミーフレームＤ１ｂを送信すれば、フレームＦ１ｂの送信を阻害することなく、ビーコンフレームＢ１を所定の送信タイミングにて送信可能となる。ダミーフレームは、他の無線端末との通信を目的とせず、他の無線端末がダミーフレームを正常に受信したしたか否かを通信基地局装置ＡＰ１が確認する必要はないため、ダミーフレームをブロードキャストとして送信することもできる。

以上に説明したように、実施の形態２によれば、例えば、無線におけるビーコンフレームのような、通信基地局装置があらかじめ設定されたタイミングで送信する第１の通信フレームを送信する際に、その通信フレームの送信のタイミングと重なって送信される他の通信フレームをブロックする複数個のダミーフレームを、あらかじめ設定されたタイミングで送信する通信フレームの一定時間前に所定間隔をあけて連続的に順に送信することで、あらかじめ設定されたタイミングで第１の通信フレームを送信することができる。

また、省電力モードで動作し、ビーコンフレームのようにあらかじめ設定されたタイミングで送信される第１の通信フレームを受信するためにＡｗａｋｅ状態に遷移する無線端末において、通信基地局装置があらかじめ設定されたタイミングから遅延せずに第１の通信フレームを送信するようにすることで、第１の通信フレームの送信遅延による省電力モードにおけるＡｗａｋｅ状態の時間を短くし、消費電力を削減することができる。

なお、上記説明においては、ダミーフレームにより通信がブロックされる通信シーケンスがＤＡＴＡ−ＡＣＫシーケンスである場合を説明したが、本発明はこのような形態には限定されず、ダミーフレームにより通信がブロックされる通信シーケンスがＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ Ｓｅｎｄ）／ＣＴＳを用いた通信シーケンスである場合にも適用可能である。

また、上記説明においては、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従う通信システムの場合を説明したが、本発明はこのような形態には限定されず、ＣＳＭＡ方式により通信メディアへのアクセスを行う通信システム、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のようなネットワークにも適用可能である。

また、実施の形態２においても、図８に示される実施の形態１の変形例を適用できる。

また、実施の形態２において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。

本発明の実施の形態１及び２に係る通信システムの構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１及び２に係る通信基地局装置（すなわち、図１に示される通信基地局装置）の構成を概略的に示すブロック図である。 図１に示される無線端末の構成を概略的に示すブロック図である。 他の無線端末から送信される通信フレームにより通信基地局装置から送信されるビーコンフレームの送信タイミングが遅れて無線端末のＡｗａｋｅ状態が長くなる場合を示す図である。 実施の形態１に係る通信基地局装置から送信されるビーコンフレーム及びダミーフレーム、並びに、無線端末の状態を示す図である。 通信基地局装置から送信されるダミーフレームの送信時間が短いために、無線端末から送信される通信フレームによりビーコンフレームの送信タイミングが遅れる場合を示す図である。 通信基地局装置から送信されるダミーフレームの送信時間が長いために、無線端末から送信される通信フレームによりビーコンフレームの送信タイミングが遅れない場合（すなわち、実施の形態１に係る通信基地局装置）に通信基地局装置から送信されるビーコンフレーム及びダミーフレーム、並びに、無線端末の状態を示す図である。 実施の形態１の変形例に係る通信基地局装置から送信されるビーコンフレーム及びダミーフレーム、並びに、無線端末の状態を示す図である。 ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従う通信シーケンスの例を示す図である。 実施の形態２に係る通信基地局装置から送信されるビーコンフレーム及び複数個のダミーフレーム、並びに、無線端末の状態を示す図である。

符号の説明

ＡＰ１，ＡＰ２ 通信基地局装置、 ＳＴＡ１，ＳＴＡ２ 無線端末（通信端末）、 １１ 通信部、 １２ 制御部、 １３ フレーム生成部、 ２１ 通信部、 ２２ 制御部、 ２３ フレーム生成部、 Ａ１，Ａ２，Ａ１１，Ａ１２ 無線端末のＡｗａｋｅ状態、 Ｂ１，Ｂ２ ビーコンフレーム、 Ｂ２１ｘ 送信されなかったビーコンフレーム、 Ｄ１，Ｄ２，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ ダミーフレーム、 Ｆ１，Ｆ１１，Ｆ２１ 通信フレーム、 Ｆ２ｘ，Ｆ１１ｘ 送信されなかった通信フレーム、 ＡＣＫ 確認応答フレーム、 ＤＦ データフレーム、 ＳＥ，ＳＥ１ ＤＡＴＡ−ＡＣＫシーケンス、 ＳＥ２ｘ 送信されなかったＤＡＴＡ−ＡＣＫシーケンス。

Claims (15)

1. あらかじめ決められている一定時間以上、通信メディアに通信フレームが存在しない場合に、通信端末又は通信基地局装置からの所定の通信フレームの送信が可能になる通信システムに使用される前記通信基地局装置であって、
   第１の通信フレームと、前記第１の通信フレームに対応する１又は複数個の第２の通信フレームとを生成する通信フレーム生成手段と、
   前記第１の通信フレーム及び１又は複数個の前記第２の通信フレームを送信する通信手段と、
   前記第１の通信フレームを前記通信手段からあらかじめ設定された送信タイミングで送信させる制御手段と
   を有し、
   前記制御手段は、前記第１の通信フレームの直前の前記第２の通信フレームが前記第１の通信フレームの送信タイミングの一定時間前に送信を完了するように、前記第１の通信フレーム及び前記第２の通信フレームを前記通信手段から送信させる
   ことを特徴とする通信基地局装置。
2. １又は複数個の前記第２の通信フレームが１個の前記第２の通信フレームである場合に、前記通信フレーム生成手段は、前記第２の通信フレームの送信時間が、あらかじめ決められている最長の通信フレームの送信時間以上になるように、前記第２の通信フレームを生成することを特徴とする請求項１に記載の通信基地局装置。
3. １又は複数個の前記第２の通信フレームが複数個の前記第２の通信フレームである場合に、前記制御手段は、複数個の前記第２の通信フレームを、あらかじめ決められているフレーム間隔を開けて順に送信させるように前記送信手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の通信基地局装置。
4. 前記通信フレーム生成手段は、複数個の前記第２の通信フレーム内の、前記第１の通信フレームの直後の前記第２の通信フレームの送信開始から最後の前記第２の通信フレームの送信完了までの時間が、あらかじめ決められている最長のフレームの送信時間以上になるように、前記第２の通信フレームを生成することを特徴とする請求項３に記載の通信基地局装置。
5. 複数個の前記第２の通信フレームの前記あらかじめ決められているフレーム間隔は、通信フレームについてあらかじめ決められている最短ギャップ時間であることを特徴とする請求項３又は４に記載の通信基地局装置。
6. 前記通信フレーム生成手段は、前記第２の通信フレームをブロードキャストのフレームとして生成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の通信基地局装置。
7. 前記通信システムは、キャリア感知多重アクセス方式により通信を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の通信基地局装置。
8. 前記通信システムは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って通信を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の通信基地局装置。
9. 前記第１の通信フレームは、ビーコンフレームであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の通信基地局装置。
10. １又は複数個の前記第２の通信フレームは、前記通信システムにおける所定の通信フレームの送信をブロックするダミーフレームであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の通信基地局装置。
11. 前記制御手段は、通信メディアに通信フレームが存在するか否かにかかわらず、１又は複数個の前記第２の通信フレームを、前記通信手段から送信させることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の通信基地局装置。
12. 前記制御手段は、通信メディアに通信フレームが存在する場合、この通信フレームの送信完了時刻を予測して、予測された前記通信フレームの送信完了時刻に基づいて前記第２の通信フレームの送信開始時刻を決定することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の通信基地局装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の通信基地局装置と、
    前記通信基地局装置と通信する通信端末と
    を有することを特徴とする通信システム。
14. 前記通信端末は、
    端末用通信手段と、
    端末用制御手段と
    を有し、
    前記端末用制御手段は、
    前記端末用通信手段による通信フレームの送受信はできないが、前記通信端末の通常動作時における消費電力よりも低い第１の消費電力で動作する第１の省電力モードと、
    前記端末用通信手段による通信フレームの送受信はできるが、前記通信端末の通常動作時における消費電力よりも低く、前記第１の消費電力よりも高い第２の消費電力で動作する第２の省電力モードとを切り替える
    ことを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
15. 前記端末用制御手段は、前記第２の省電力モードにおいて、前記第２の通信フレームを受信したときに、自端末宛のデータが前記通信基地局装置に存在するか否かを判定し、
    自端末宛のデータが前記通信基地局装置に存在する場合には、引き続き前記第２の省電力モードのまま受信処理を行い、自端末宛のデータが前記通信基地局装置に存在しなくなった後に前記第１の省電力モードに遷移し、
    自端末宛のデータが前記通信基地局装置に存在しない場合には、前記第２の通信フレームを受信した直後に前記第１の省電力モードに遷移するように
    前記通信端末の動作モードを切り替える
    ことを特徴とする請求項１４に記載の通信システム。

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