JP2010068200A - 無線パケット通信方法及びシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】既存のＩＥＥＥ８０２．１５．４規格よりもパケット廃棄率を低減させる。
【解決手段】無線端末から受信したデータ情報に基づき、ビーコン２１の後にＣＦＰ２２とＣＡＰ２３とInactive期間２４とが続くフレームにおけるＣＦＰ２２とInactive期間２４のスロット数を調整するとともに、ＣＦＰ２２を構成するスロットを各無線端末２から送信される予定のデータフロー毎に更に割り当て、割り当てたＣＦＰ２２を構成するスロットをＳＲＬに書き込むことにより更新し、更新されたＳＲＬを参照して無線端末２毎に割り当てたＣＦＰのスロットをビーコン２１により各無線端末２へ通知する。
【選択図】図３

Description

本発明は、共通の無線チャネルを使用して無線パケット通信を行う無線基地局と無線端末間のデータパケット通信を行う無線パケット通信方法及びシステムに関し、特にＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に基づく無線パーソナルエリア環境において、パケットの廃棄量を軽減させ、特に無線端末における消費電力を軽減させる際に好適な無線パケット通信方法及びシステムに関する。
無線ＬＡＮ（Local Area Network）は、有線ＬＡＮと比較して、ケーブルのためのスペースが削減されることや、ノート型パーソナルコンピュータ（ノートＰＣ）等を始めとした携帯端末が、その携帯性を損なうことなくＬＡＮに接続できる等の利点がある。また無線ＬＡＮそのものも高速化され、また安価になってきたため、無線ＬＡＮに対する実用化が一段と加速している。このような背景から、無線ＬＡＮの標準化がＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineering）で進められている。
特に無線ＬＡＮに代表される無線パケット通信システムにおいて、複数の端末間における無線リソースの競合が問題視されている。この無線リソースの競合を回避するためには、媒体アクセス制御（ＭＡＣ:Medium Access Control）が必要となる。この無線ＬＡＮにおけるＭＡＣプロトコルとしては、端末がパケットを送信する前に他端末の搬送波を検出する、いわゆるキャリアセンスを実行し、キャリアを捕捉できない場合に自身のパケットを送信するＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）方式が提案されている。また、このＣＳＭＡ方式に対して、更にパケットの衝突回避の仕組みを付加したＣＳＭＡ／ＣＡ方式（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式も提案されている。
このＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、通信を開始して、通信相手の無線ノードからＡＣＫ（Acknowledge）信号の返信を受け取った場合には、通信が成功したものとみなし、ＡＣＫ信号を受け取らなかった場合には、他の無線ノードとの通信衝突が発生したものとみなして、再びバックオフ時間を設けてパケットデータを再送信するシステムである。
特に近年において、このＣＳＭＡ／ＣＡ方式は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠する場合が多くなっている。ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格は、８６８ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ及び２．４５ＧＨｚ付近の周波数を利用する無線通信であって、特にＺｉｇｂｅｅ（登録商標）等の家電向け近距離通信に利用されている。Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格で規定されたＰＨＹ層及びＭＡＣ層を用い、その上位のネットワーク層、アプリケーション層を規格化したものである。このＺｉｇｂｅｅ（登録商標）は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格の特徴を生かし、超低消費電力化、小型化、低コスト化を実現可能としている。
このように、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格は、センサネットワークのみならず、ホームネットワーク、オフィスネットワーク、人体に装着した各種医療用機器との通信ネットワークに加え、将来的にはユビキタスネットワーク社会を実現するためのキーテクノロジーとしても注目されている。
ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格による無線通信では、図１０に示すように、ネットワーク７を制御するＮＣ(Network-Coordinator)７１と、複数のＥＤ(End Device)７２と間で近距離無線通信を行うのが一般的である。ちなみに、このネットワーク７の例としては、スター型、ツリー型、メッシュ型といった多彩なネットワーク形態が選択可能である。
また、このＩＥＥＥ８０２．１５．４規格による無線通信では、ビーコンを使用したいわゆるスーパーフレーム構造を用いる。このスーパーフレーム構造は、ビーコン間隔を全てのＥＤ７２がアクセス可能なＣＡＰ（Contention Access Period）、特定のＥＤ７２が専有してアクセス可能なＣＦＰ(Contention Free Period)、全てのＥＤ７２がアクセス禁止となるInactive期間に分割される。またＣＦＰは、ＧＴＳ（Guaranty time Slot）メカニズムにより７等分されて、通信を優先的に行いたいＥＤ７２へ割り当てることが可能となる。
従来におけるこのＩＥＥＥ８０２．１５．４規格による無線パケット通信システムとしては、例えば、特許文献１、２等が提案されている。またＣＳＭＡ／ＣＡ方式におけるパケットの衝突を最小限に抑える技術としては、例えば、特許文献３、４の開示技術が提案されている。
特開２００５−１０２２１８号公報 特開２００８−０２６３１０号公報 特開２００４−２４２２０４号公報 特開２００６−１９７１７７号公報 G. Lu, B. Krishnamachari and C. S. Raghavendra, "Performance evaluation of the IEEE 802.15.4 MAC for low-rate low power wireless networks," in Proceedings of the IEEE International Performance Computing and Communication Conference (IPCCC’04), Phoenix, AZ, Apr. 2004, pp. 701-706.
ところで、このようなＩＥＥＥ８０２．１５．４規格による図１０に示すネットワーク７において、ＥＤ７２から送られてきたデータフローを組み込むためのＣＦＰのスロットは、かかるＥＤ７２毎に予め決められており、固定されている。複数のＥＤ７２からＮＣ７１に対して同時にデータを送信する際に、ある１つのＥＤ７２からは送信されるデータが無いにも関わらず、別のＥＤ７２からは非常に高いレートでデータが送信されてくる場合もある。かかる場合において、上述した従来の方法では、上記１つのＥＤ７２のためにわざわざ使用しないスロットを常時確保しなければならず、また、かかる空きスロットを、他のＥＤ７２から送信されてくる大量のデータのために使用することができず、スロットを浪費してしまうという問題点があった。これに加えて、他のＥＤ７２から送信すべきデータに関しては、ＣＦＰのスロットが確保されないため、パケットを廃棄せざるを得なくなるという問題点があった。
なお、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格において、パケット廃棄率を減少させるためのスキームは従来において提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。しかしながら、これらのスキームは、何れもＥＤ７２、ひいてはシステム全体の仕様につき大きく改変を施す必要があり、現時点において既に現在において稼働しているシステムに対する適用が困難になるという問題点があった。
更に従来のスーパーフレーム構造では、ビーコンの後にＣＡＰ、ＣＦＰ、Inactive期間が続く構成であるため、フレームにおいてＣＦＰが終わるまで消費電力を減らすことができないという問題点があった。特にこのネットワーク７について、ＥＤ７２を人体内に装着して内部の臓器の情報をリアルタイムに検出する場合等では、ＥＤ７２の消費電力を極力低減させる必要があった。このため、医療用通信システムとして応用する際において、特にこのＥＤ７２における低消費電力化の要請が強かった。
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ＣＦＰのスロットを効率よく活用することによりパケット廃棄率を低減可能させ、低消費電力化が可能な無線パケット通信方法及びシステムを提供することにある。
本発明に係る無線パケット通信方法は、上述した課題を解決するために、複数の無線端末と、無線基地局との間で無線パケット通信を行う無線パケット通信方法において、上記各無線端末が送信すべきデータに関するデータ情報を上記無線基地局に予め通知するデータ情報通知ステップと、上記データ情報通知ステップにおいて受信した上記データ情報に基づき、上記無線基地局側において、ビーコンの後にＣＦＰ(Contention Free Period)とＣＡＰ（Contention Access Period）とInactive期間とが続くフレームにおける上記ＣＦＰと上記Inactive期間のスロット数を調整するとともに、上記ＣＦＰを構成するスロットを上記各無線端末から送信される予定のデータフロー毎に更に割り当てる割り当てステップと、上記割り当てステップにおいて上記データフロー毎に割り当てた上記ＣＦＰを構成するスロットをＳＲＬ（Slot Reservation List）に書き込むことにより更新するＳＲＬ更新ステップと、上記ＳＲＬ更新ステップにより更新されたＳＲＬを参照し、上記無線端末毎に割り当てたＣＦＰのスロットを、上記無線基地局から上記ビーコンにより上記各無線端末へ通知するスロット通知ステップと、上記各無線端末が、上記スロット通知ステップにおいて通知されたＣＦＰのスロットに対して上記無線基地局へデータを送信するデータ送信ステップとを有することを特徴とする。
本発明に係る無線パケット通信システムは、上述した課題を解決するために、複数の無線端末と、無線基地局との間で無線パケット通信を行う無線パケット通信システムにおいて、送信すべきデータに関するデータ情報を上記無線基地局に予め通知する無線端末と、上記無線端末から受信した上記データ情報に基づき、ビーコンの後にＣＦＰ(Contention Free Period)とＣＡＰ（Contention Access Period）とInactive期間とが続くフレームにおける上記ＣＦＰと上記Inactive期間のスロット数を調整するとともに、上記ＣＦＰを構成するスロットを上記各無線端末から送信される予定のデータフロー毎に更に割り当てる割り当て手段と、上記割り当て手段により上記データフロー毎に割り当てた上記ＣＦＰを構成するスロットをＳＲＬ（Slot Reservation List）に書き込むことにより更新するＳＲＬ更新手段と、上記ＳＲＬ更新手段により更新されたＳＲＬを参照し、上記無線端末毎に割り当てたＣＦＰのスロットを、上記ビーコンにより上記各無線端末へ通知するスロット通知手段とを備える無線基地局とを備え、上記各無線端末は、上記無線基地局におけるスロット通知手段により通知されたＣＦＰのスロットに対して上記無線基地局へデータを送信することを特徴とする。
上述した構成からなる本発明では、パケット廃棄率を低く抑えることができ、ひいては、平均消費電力も低く抑えることが可能となる。
以下、本発明を実施するための最良の形態として、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に基づく無線パーソナルエリア環境に適用される無線パケット通信方法及びシステムについて、図面を参照しながら詳細に説明をする。
本発明を適用した無線パケット通信システム１は、例えば図１に示すように、複数の無線端末２と、ネットワーク全体を制御する無線基地局３とを備えている。無線パケット通信システム１は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４標準に基づく低速ＷＰＡＮ(Wireless Personal Area Network)である。なお、無線パケット通信システム１は、図１に示すようなスター型に限定されるものではなく、ツリー型やメッシュ型等いかなるネットワーク形態を適用してもよい。
また、この無線パケット通信システム１では、無線端末２を例えば人体内に埋め込み(インプラント)し、或いは人体に装着するものであってもよい。そして、人体外に無線基地局３を配設するようにしてもよい。かかる場合において、無線端末２は、人体内を撮像し、あるいは体内の各種情報をセンシングし、取得したデータを体外の無線基地局３へと送信する。無線基地局３は、かかるデータを受信し、これを解析することにより、人体の異常を検知することになる。
無線端末２は、少なくともＷＰＡＮにおいて無線基地局３との間で無線パケット通信を行うことができ、更には無線基地局３を介して他の無線端末２との間で無線パケット通信を行うことができる。以下では、無線端末２から無線基地局３へパケットデータを無線により送信する場合を例にとり説明をする。ちなみに、この無線端末２を人体内に埋め込みする場合には、非常に小型化されたチップで構成されることになる。
無線基地局３も同様に上述した携帯情報端末と構成を同一とするものであってもよい。この無線基地局３は、コーディネータとしての役割を担う。そして、この無線基地局３は、無線端末２から送信されてくるビーコンを取得し、また無線端末２をそれぞれＷＰＡＮに接続させるために、これらを互いに同期化させる役割を担う。
本発明を適用した無線パケット通信システム１は、例えば図２(a)に示すように、ビーコン２１を使用したいわゆるスーパーフレーム構造を用いる。スーパーフレームは、ビーコン２１の後にＣＦＰ(Contention Free Period)２２と、ＣＡＰ（Contention Access Period）２３と、Inactive期間２４とを有している。さらに、２つのビーコン２１間の時間は、スーパーフレームの周期に関係なく、所定数のスロットに分けられる。このスーパーフレームでは、上述したＣＡＰ２３の前に、特定の無線端末２のみが専有してアクセス可能なＣＦＰ２２、全ての無線端末２がアクセス禁止となるInactive期間２４が続くことになる。
ちなみに、このスーパーフレーム構造において、ＣＦＰ２２と、Inactive期間２４を構成するスロット数は可変としており、ＣＡＰ２３を構成するスロット数は固定としている。なお、１フレームを構成するスロットの数も固定とされていることから、ＣＦＰ２２のスロット数を増やした場合には、Inactive期間２４のスロット数をこれに応じて減らし、またＣＦＰ２２のスロット数を減らした場合には、Inactive期間２４のスロット数をこれに応じて増やすことになる。
次に、本発明を適用した無線パケット通信システム１の動作について図３を用いて詳細に説明をする。この図３の例では、２つの無線端末２ａ、２ｂから１つの無線基地局３に対してそれぞれデータを送信する場合を例にとる。
先ず、ステップＳ１１において、各無線端末２ａ、２ｂからデータ情報を無線基地局３へ通知する。このステップＳ１１におけるデータ情報の通知は、各無線端末２ａ、２ｂが送信すべきデータに関するデータ情報である。例えば、無線端末２ａがこれから無線基地局３へデータを送ろうとするとき、その送ろうとしているデータに関するデータ情報として、作動周期と、データレート等を通知する。同様に無線端末２ｂも、これから送ろうとしているデータの作動周期と、データレート等をデータ情報として送る。無線端末２ａと無線端末２ｂ間において、互いに送ろうとしているデータのデータレート等は異なる場合が多い。ステップＳ１１において、上述したデータ情報を受け取った無線基地局３は、無線端末２ａと無線端末２ｂとが、それぞれ送ろうとしているデータに関するデータレートを初めとした各種情報を予め取得することが可能となる。なお。これら無線端末２ａ、２ｂによるデータ情報の送信のタイミングは、同時である場合に限定されるものではなく、若干のインターバルが発生していてもよい。
次にステップＳ１２へ移行し、無線基地局３は、スロットの割り当てを行う。このステップＳ１２におけるスロットの割り当ては、ステップＳ１１において無線基地局３が受信したデータ情報に基づいて行う。
このステップＳ１２におけるスロットの割り当ては、先ずこのスーパーフレーム構造において、ＣＦＰ２２と、Inactive期間２４を構成するスロット数の調整を行う。例えば、ＣＦＰ２２に挿入すべきデータの量が多い場合には、図２(b)に示すようにＣＦＰ２２を構成するスロット数を増加させる。そして、このＣＰＦ２２において増加させたスロットの分、Inactive期間２４のスロット数を減少させる。逆にＣＦＰ２２に挿入すべきデータの量が少なくなる場合には、ＣＦＰ２２を構成するスロット数を減少させる。そして、このＣＰＦ２２において減少させたスロットの分、Inactive期間２４のスロット数を増加させる。
これにより、本発明では、ＣＦＰ２２に挿入すべきデータの量が多い場合には、ＣＦＰ２２を構成するスロット数を増加させることにより、複数のフレーム間に跨ることなく、一のフレーム内で処理することが可能となり、フレームを構成するスロットを効率的に活用することができる。また逆にＣＦＰ２２に挿入すべきデータの量が少ない場合には、ＣＦＰ２２を構成するスロット数を減少させることにより、ＣＦＰ２２以降のＣＡＰ２３、Inactive期間２４の期間において電力をＯＦＦすることが可能となり、消費電力を軽減させることが可能となる。即ち、本発明では、データの受信量が少なくなりそうな場合にＣＡＰ２３、Inactive期間２４を構成するスロットの割合を増加させることにより、消費電力を低減させることが可能となる。
このステップＳ１２では、上述したＣＦＰ２２と、Inactive期間２４を構成するスロット数の調整を行った後、更にＣＦＰ２２を構成するスロットを各無線端末２ａ、２ｂから送信される予定のデータフロー毎に更に割り当てる。例えば図４に示すように、無線端末２ａ、２ｂからデータフローが、フローＦ１〜フローＦ４に亘り送信が予定されていることを、上記受信したデータ情報に基づいて識別することができたものとする。かかる場合において、j-1番目のフレーム(（j-1）th frame)と、j+1番目のフレーム(（j+1）th frame)との間にある、j番目のフレーム（jth frame)に、フローＦ１〜フローＦ４をフローＦ２、フローＦ１、フローＦ４、フローＦ３の順で構成する場合を例に示したのが図４である。
ステップＳ１２では、これらデータフローをフレーム内に挿入するために、前もってＣＦＰ２２の各スロットを割り当てる。このとき、フローＦ１〜フローＦ４のために、全部でＣＦＰ２２のスロットとして４９スロット必要であることを、上述したデータ情報に基づいて識別する。そして、先ずＣＦＰ２２のスロットとして、４９スロット分確保すべく、ＣＦＰ２２と、Inactive期間２４とのスロット数を調整する。因みに、図中において、このj番目のフレームの下側に割り振られている番号は、スロットＮｏ．である。このスロットＮｏ．１〜５はビーコン２１に割り当てられる。このため、ＣＦＰ２２は、スロットＮｏ．６〜５３において割り当てられることになる。次に、ＣＦＰ２２について、更にフローＦ２についてスロットＮｏ．６〜１３を、フローＦ１についてスロットＮｏ．１４〜２９を、フローＦ４についてスロットＮｏ．３０〜４５を、更にフローＦ３についてスロットＮｏ．４６〜５３を割り当てる。
上述したステップＳ１１において送信されてきたデータ情報において、各フローＦ１〜Ｆ４におけるデータ量に関する情報も記述されている。このため、各フローＦ１〜Ｆ４毎についてデータ情報からそれぞれデータ量情報を取得することにより、各フローＦ１〜Ｆ４についてそれぞれＣＦＰ２２のスロットをいかなる量に亘って配分すべきかを決めることが可能となる。その結果、上述したように、各フローＦ１〜Ｆ４についてそのデータ量の大きさに応じて上述の如きＣＦＰ２２のスロットを割り当てることが可能となる。
次にステップＳ１３へと移行し、無線基地局３は、ＳＲＬ（Slot Reservation List）への情報の書き込みを行う。このＳＲＬは、例えば無線基地局３に実装されているハードディスクやメモリ等の記録媒体に記録されるものであり、また必要に応じてこれらＳＲＬが記録された記録媒体へアクセスすることにより、ＳＲＬへ書き込んだ情報を読み出すことが可能となる。
図５は、実際にステップＳ１３においてＳＲＬに、スロットの割り当てを書き込んだ例を示している。j番目のフレームの場合、それぞれフローＦ２、フローＦ１、フローＦ４、フローＦ３の順で上から記述し、さらに、各フローＦ１〜Ｆ４についてＮＳとＮＬを記述する。
このＮＳは、それぞれデータの書き込みを開始するスロットのＮｏ．を示しており、ＮＬは、それぞれのフローについてデータの書き込みに必要なスロット数を示している。無線基地局３は、このＳＲＬに対して随時、情報の書き込みを行うことにより、これを更新していくことになる。このＳＲＬへの情報の書き込みは、今後無線端末３から送信されてくるデータのためのスロットの予約を意味する。
ちなみに、このスロットの予約は、フレーム単位で行う。例えば図６に示すように、無線端末２からのデータパケットは、タイミングdk(i-1)、タイミングdki、タイミングdk(i+1)、タイミングdk(i+2)、で送られてくるものとし、１フレームの長さをTFとする。また、タイミングdkiで送られてくる今回のデータ送信分については、TDkiにより指定されたj番目のフレームを、またタイミングdk(i+1)で送られてくる次回のデータ送信分については、RDkiにより指定されたj+1番目のフレームを割り当てるものとする。
かかる場合において、本発明では、ＣＦＰ２２のスロット数の調整と、各無線端末２から送信されるデータフロー毎のＣＦＰ２２を構成するスロットの割り当てを、今回のデータ送信分に加えて、次回のデータ送信分についても実行する。即ち、TDkiにより指定されたj番目のフレームのみならず、次回分のRDkiにより指定されたj+1番目のフレームについても、スロットの確保を予約しておく。そして、予約したスロットについての情報は、上述したＳＲＬへ書き込む。
また、今回のデータ送信が、タイミングdki+1で送られてくるデータとなる場合、TDki+1により指定されるのはj+1番目のフレームとなり、RDki+1により指定されるのはj+2番目のフレームとなる。j+2番目のフレームが次回のデータ送信時に割り当てられるフレームであるが、そのスロットを予め予約しておく。このようにして、順次TDkとRDkを後ろのフレームにシフトさせながら、今回のデータ送信と次回のデータ送信の２回分のスロットの予約を行い、その都度ＳＲＬの更新を行う。
次にステップＳ１４へ移行し、前ステップＳ１３において無線端末２ａ、２ｂ毎に割り当てたＣＦＰ２２のスロットをビーコン２１により、無線基地局３から各無線端末２ａ、２ｂへと通知する。このとき、無線基地局３は、上記更新されたＳＲＬを参照し、それに書き込まれているスロットに関する情報を読み出し、これを無線端末２ａ、２ｂへと送信する。無線基地局３は、ＳＲＬに記述されている全てのスロットに関する情報を無線端末２ａ、２ｂそれぞれに対して送信するのではなく、各無線端末２ａ、２ｂが送信を予定しているデータフローに関するスロットを通知すればよい。例えば、上述したフローＦ１〜フローＦ４のうち、フローＦ１、Ｆ２が無線端末２ａにより送信を予定するものであり、フローＦ３、Ｆ４が無線端末２ｂにより送信を予定するものである場合、無線端末２ａには、フローＦ１、Ｆ２に割り当てたスロットに関する情報を、また無線端末２ｂには、フローＦ３、Ｆ４に割り当てたスロットに関する情報を送信する。
次にステップＳ１５へ移行し、各無線端末２ａ、２ｂは、ステップＳ１４において通知されたＣＦＰ２２のスロットに対して無線基地局３へデータを送信する。これにより、無線基地局３は、予め予約しておいた各スロットに、各無線端末２ａ、２ｂからのデータを挿入することが可能となる。
このような本発明を適用した無線パケット通信方法によれば、以下に説明するような効果を得ることができる。
図７は、無線端末２の数Ｎに対するパケット廃棄率のシミュレーション結果を示している。この図７において、ＤＣは、作動周期（＝１、０．５）を示しており、本発明例におけるパケット廃棄率に加え、従来のＩＥＥＥ８０２．１５．４仕様におけるパケット廃棄率を比較のために示している。
いずれの場合においても、無線端末２の数Ｎが増加するにつれてパケット廃棄率は増加していた。また、本発明例は、従来仕様と比較してパケット廃棄率が低くなっていた。特に無線端末２の数Ｎが大きい場合において、従来仕様と比較したそのパケット廃棄率の格差が一段と大きくなる傾向も示されていた。またＤＣが減少するにつれて、パケット廃棄率が高くなる傾向も表れていた。
このように本発明では、上述したステップＳ１２におけるスロットの割り当てを実行することから、使用しないスロットを、他のデータの送信を希望している無線端末２に対して割り当てることが可能となり、スロットが確保されないことによるパケットの廃棄を防止することができる。
図８は、無線端末２の数Ｎに対する平均遅延時間（ｍｓ）のシミュレーション結果を示している。この図８では、ステップＳ１１におけるデータ情報の送信を”Request”として表し、またステップＳ１５におけるデータ送信を”Data”として表している。その結果、いずれの場合においても無線端末２の数Ｎが増加するにつれて平均遅延時間は増加していた。ちなみに、本発明例では、上述したステップＳ１１〜１４の工程が従来例と比較して新たに加わる分において、処理時間が増大し、従来仕様と比較して、僅かではあるがそのパケット送信に至るまでの平均遅延時間が増加していた。
図９は、無線端末２の数Ｎに対する平均消費電力の関係を示している。ちなみに、この平均消費電力は、無線端末２と、無線基地局３の双方についてシミュレーションを行った。その結果、本発明例では、従来例のＤＣ＝１と比較して、無線端末２と、無線基地局３について消費電力が減少する傾向が示されていた。特に無線端末２において、従来例と比較して消費電力を大幅に低減できることが分かった。その理由として、ＣＦＰ２２の後に、ＣＡＰ２３、Inactive期間が続く構成としていることから、上述のように電源をＯＦＦすることができ、また無線端末２側においても、その期間は同様に電源をＯＦＦすることができ、消費電力を低減することができるためである。特に、無線端末２における消費電力を減らすことができる本発明では、特に無線端末２を人体内に装着して内部の臓器の情報をリアルタイムに検出する場合等において好適となる。
本発明を適用した無線パケット通信システムにおけるシステム構成を示す図である。 スーパーフレーム構造を示す図である。 本発明を適用した無線パケット通信システムの制御フローを示す図である。 ＣＦＰを構成するスロットを各無線端末から送信される予定のデータフロー毎に割り当てた例を示す図である。 ＳＲＬに、スロットの割り当てを書き込んだ例を示す図である。 発明を適用した無線パケット通信システムによるスロットの予約方法について説明するための図である。 無線端末の数Ｎに対するパケット廃棄率のシミュレーション結果を示す図である。 無線端末の数Ｎに対する平均遅延時間（ｍｓ）のシミュレーション結果を示す図である。 無線端末の数Ｎに対する平均消費電力の関係を示す図である。 一般的なＩＥＥＥ８０２．１５．４規格による無線通信ネットワークを示す図である。
１ 無線パケット通信システム
２ 無線端末
３ 無線基地局
２１ ビーコン
２２ ＣＦＰ
２３ ＣＡＰ
２４ Inactive期間

Claims (8)

  1. 複数の無線端末と、無線基地局との間で無線パケット通信を行う無線パケット通信方法において、
    上記各無線端末が送信すべきデータに関するデータ情報を上記無線基地局に予め通知するデータ情報通知ステップと、
    上記データ情報通知ステップにおいて受信した上記データ情報に基づき、上記無線基地局側において、ビーコンの後にＣＦＰ(Contention Free Period)とＣＡＰ（Contention Access Period）とInactive期間とが続くフレームにおける上記ＣＦＰと上記Inactive期間のスロット数を調整するとともに、上記ＣＦＰを構成するスロットを上記各無線端末から送信される予定のデータフロー毎に更に割り当てる割り当てステップと、
    上記割り当てステップにおいて上記データフロー毎に割り当てた上記ＣＦＰを構成するスロットをＳＲＬ（Slot Reservation List）に書き込むことにより更新するＳＲＬ更新ステップと、
    上記ＳＲＬ更新ステップにより更新されたＳＲＬを参照し、上記無線端末毎に割り当てたＣＦＰのスロットを、上記無線基地局から上記ビーコンにより上記各無線端末へ通知するスロット通知ステップと、
    上記各無線端末が、上記スロット通知ステップにおいて通知されたＣＦＰのスロットに対して上記無線基地局へデータを送信するデータ送信ステップとを有すること
    を特徴とする無線パケット通信方法。
  2. 上記割り当てステップでは、上記ＣＦＰのスロット数の調整と、上記各無線端末から送信されるデータフロー毎の上記ＣＦＰを構成するスロットの割り当てを、今回のデータ送信分に加えて、次回のデータ送信分についても実行し、
    上記ＳＲＬ更新ステップでは、上記割り当てステップにおいて調整した上記ＣＦＰのスロット数と、上記データフロー毎に割り当てた上記ＣＦＰを構成するスロットを今回のデータ送信分に加えて、次回のデータ送信分についてＳＲＬに書き込むことにより更新すること
    を特徴とする請求項１記載の無線パケット通信方法。
  3. 上記データ情報通知ステップでは、上記データ情報として、作動周期と、データレートとを通知すること
    を特徴とする請求項１又は２記載の無線パケット通信方法。
  4. 上記無線パケット通信のプロトコルは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠すること
    を特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項記載の無線パケット通信方法。
  5. 複数の無線端末と、無線基地局との間で無線パケット通信を行う無線パケット通信システムにおいて、
    送信すべきデータに関するデータ情報を上記無線基地局に予め通知する無線端末と、
    上記無線端末から受信した上記データ情報に基づき、ビーコンの後にＣＦＰ(Contention Free Period)とＣＡＰ（Contention Access Period）とInactive期間とが続くフレームにおける上記ＣＦＰと上記Inactive期間のスロット数を調整するとともに、上記ＣＦＰを構成するスロットを上記各無線端末から送信される予定のデータフロー毎に更に割り当てる割り当て手段と、上記割り当て手段により上記データフロー毎に割り当てた上記ＣＦＰを構成するスロットをＳＲＬ（Slot Reservation List）に書き込むことにより更新するＳＲＬ更新手段と、上記ＳＲＬ更新手段により更新されたＳＲＬを参照し、上記無線端末毎に割り当てたＣＦＰのスロットを、上記ビーコンにより上記各無線端末へ通知するスロット通知手段とを備える無線基地局とを備え、
    上記各無線端末は、上記無線基地局におけるスロット通知手段により通知されたＣＦＰのスロットに対して上記無線基地局へデータを送信すること
    を特徴とする無線パケット通信システム。
  6. 上記割り当て手段は、上記ＣＦＰのスロット数の調整と、上記各無線端末から送信されるデータフロー毎の上記ＣＦＰを構成するスロットの割り当てを、今回のデータ送信分に加えて、次回のデータ送信分についても実行し、
    上記ＳＲＬ更新手段は、上記割り当てステップにおいて調整した上記ＣＦＰのスロット数と、上記データフロー毎に割り当てた上記ＣＦＰを構成するスロットを今回のデータ送信分に加えて、次回のデータ送信分についてＳＲＬに書き込むことにより更新すること
    を特徴とする請求項５記載の無線パケット通信システム。
  7. 上記無線端末は、上記データ情報として、作動周期と、データレートとを通知すること
    を特徴とする請求項５又は６記載の無線パケット通信システム。
  8. 上記無線パケット通信のプロトコルは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠すること
    を特徴とする請求項５〜７のうち何れか１項記載の無線パケット通信システム。
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