JP2010087789A - 無線ｌａｎシステムにおけるビーコン同期方法、無線ｌａｎ端末、およびビーコン同期プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】周期的にビーコンが送信される無線ＬＡＮシステムにおいて、アクセスポイントからのビーコン受信のためのウェイク時間を短くする。
【解決手段】ウェイクタイミング制御部１３は入手したＴＢＴＴ情報を元にウェイクするタイミングを決定し、無線制御部１３に通知する。無線制御部１３は帰属処理を行い、ビーコン同期タイミングを設定した時点で同期タイマ１２を起動する。あらかじめ設定したタイマ時間が経過し、同期タイマ１２がタイムアウトすると、ウェイクタイミング制御部１１は無線制御部１３に同期処理を行うよう通知する。無線制御部１３は、無線ＬＡＮ端末１Ａが現在持っているビーコン同期タイミングをアクセスポイント２が送信しているビーコンの送信タイミングに合わせる同期処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、周期的にビーコンが送信される無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムにおけるビーコン同期方法および無線ＬＡＮ端末に関する。

無線ＬＡＮネットワークを構築したシステムとしては、インフラストラクチャモードとアドホックモードの２種類がある。インフラストラクチャモードではアクセスポイントを設置し、そのアクセスポイントから定期的にビーコンと呼ばれる報知情報が送信される。アクセスポイント周辺に存在する無線ＬＡＮ端末は、ビーコンに含まれるＴＢＴＴ(Ｔａｒｇｅｔ Ｂｅａｃｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ)をデコードすることによって、ビーコン送信タイミングを確認することができる。ＴＢＴＴはビーコン送信タイミング時間であり、ＩＥＥＥ８０２．１１で定義されている。パワーセーブモードであるスリープ状態に遷移する無線ＬＡＮ端末は、この情報をもとに次回のビーコン送信時間を予測してスリープ状態に入り、スリープ状態からビーコン予測時間タイミングで、信号の受信が可能となるウェイク（Ｗａｋｅ）状態に遷移する。ビーコンを受信すると、無線ＬＡＮ端末は再びスリープ状態に遷移することにより、不必要なウェイク時間を減らすことができ、省電力効果を得ることができる。

しかしながら、アクセスポイントが送信するビーコンの精度が悪く、ビーコン送信間隔が徐々に伸びてしまい、ＴＢＴＴで通知されている送信タイミング時間より予測したビーコンタイミングとずれていた場合は、無線ＬＡＮ端末はビーコンを受信できるまでウェイクし続けてしまう。

図６は上記の事象を説明するタイミング図である。図６（１）はビーコンの実際の送信タイミングを示し、Ｔ_R0，Ｔ_R1，Ｔ_R2，・・・，と、送信間隔が徐々に大きくずれてビーコンが送信されている。図６（２）は無線ＬＡＮ端末がＴＢＴＴをもとに予測したビーコンタイミングで、無線ＬＡＮ端末は時間間隔Ｔ_Sでビーコンを受信できるようビーコン同期タイミングがセットされている。図６（３）は無線ＬＡＮ端末のウェイク時間をあらわしたものである。無線ＬＡＮ端末はＴＢＴＴからビーコンタイミングＴ_Sを既に内部にセットしており、次のビーコンを受信するために時間Ｔ_SのΔＴ時間前にウ
ェイクし、Ｔ_R0時間後に送信されたビーコンを受信できた時点でスリープ状態に戻る。したがって、無線ＬＡＮ端末は（Ｔ_RO−Ｔ_S）＋ΔＴ＝Ｔ_W1時間ウェイクしていること
になる。しかし、以降のビーコン送信タイミングがＴ_R1，Ｔ_R2，・・・が、Ｔ_R0＜Ｔ_R1＜Ｔ_R2，・・・と徐々に大きくなるので、ΔＴ時間前にウェイクしてからビーコンを受
信できるまでの時間はＴ_W2、Ｔ_W3、・・・は、Ｔ_W1＜Ｔ_W2＜Ｔ_W3・・・となり、徐々にウェイク時間が伸びてしまう。このように、最初に設定したビーコン同期タイミングでウェイクしているため、ウェイク時間が次第に長くなり、消費電力の増加につながっていた。

引用文献１は、基準クロックの精度が十分でない場合に、スリープ状態から復帰したときに周辺局との同期を可能にするために、基準となる時刻の先頭位置の位置ずれと、クロックの進む速さの同期化という、２通りの同期処理を行うことを開示している。
特開２００５−２８６９９８号公報

本発明の目的は、ウェイク時間を短くできる、無線ＬＡＮシステムにおけるビーコン同期方法および無線ＬＡＮ端末を提供することにある。

本発明の第１の態様では、無線ＬＡＮ端末はアクセスポイントに対する帰属処理の時点から一定時間経過すると、該無線ＬＡＮ端末がウェイクモードに入るためのビーコン同期タイミングを前記アクセスポイントが送信しているビーコンの送信タイミングに合わせる同期処理を行う。

本発明の第２の態様では、ウェイク時間の上限値を設け、ウェイク時間が前記上限値を越えると、超えた時点で、該無線ＬＡＮ端末がウェイクモードに入るためのビーコン同期タイミングを、帰属処理を行ったアクセスポイントが送信しているビーコンの送信タイミングに合わせる同期処理を行う。

本発明は、周期的にビーコンが送信される無線ＬＡＮシステムにおいて、ビーコン周期が一定でないアクセスポイントに対して、ビーコン同期を行ってから一定時間後に強制的に同期処理を実施することにより、またはウェイク時間が上限値を超えた時点で強制的に同期処理を実施することにより、アクセスポイントからのビーコン受信のためのウェイク時間を短くすることができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は本発明の第1の実施形態の無線ＬＡＮ端末の要部のブロック図である。無線ＬＡＮ端末１Ａはウェイクタイミング制御部１１と同期タイマ１２と無線制御部１３を含む。アクセスポイント２はＴＢＴＴ２１を保持している。

ウェイクタイミング制御部１１はアクセスポイント２から送信されたビーコンに含まれるＴＢＴＴ２１を入手する。ウェイクタイミング制御部１１は入手した情報を元にウェイクするタイミング（ビーコン同期タイミング）を決定し、無線制御部１３に通知する。無線制御部１３は帰属処理を行い、ウェイクタイミング制御部１１からの情報を元にビーコンの受信と同期して、ウェイク状態／スリープ状態を切り替える。また、無線制御部１３でウェイクタイミングを設定した時点で同期タイマ１２を起動する。あらかじめ設定したタイマ時間が経過し、同期タイマ１２がタイムアウトすると、ウェイクタイミング制御部１１は無線制御部１３に同期処理を行うよう通知する。無線制御部１３は、ビーコン同期タイミングをアクセスポイント２が送信しているビーコンのタイミングに合わせる同期処理を行う。

次に、本実施形態の動作を図２のフローチャートにより説明する。無線制御部１３は、ウェイクタイミング制御部１１で、アクセスポイント２から送信されたビーコンが受信されると、アクセスポイント２への帰属処理を行う（ステップ１０１）。帰属処理では、周辺に存在する無線セル（アクセスポイント）の有無を問い合わせるためにプローブリクエスト（Ｐｒｏｂｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を送信する。該当の無線セルがあればアクセスポイントから応答がき、その後無線区間の認証処理、アクセスポイントに対する接続要求を行い、アクセスポイントに帰属する。ウェイクタイミング制御部１３は、帰属処理の中でビーコンに含まれているＴＢＴＴ２１を確認する（ステップ１０２）。そして、ビーコン同期タイミング（ウェイクタイミング）を確認し、無線制御部１３に通知する（ステップ１０３）。無線制御部１３は同期タイマ１２を起動した後（ステップ１０４）、無線ＬＡＮ端末１をスリープ状態に遷移させる（ステップ１０５）。無線制御部１３は次のビーコン同期タイミングとなったかどうか判定する（ステップ１０６）。ビーコン同期タイミングになると、ウェイクを行い（ステップ１０７）、ビーコンを受信した後（ステップ１０８）、再びスリープモードに遷移する（ステップ１０９）。スリープ後、ウェイクタイミング制御部１１は同期タイマ１２がタイムアウトしたかどうかを判断する（ステップ１１０）。同期タイマ１２がタイムアウトしていない場合はステップ１０６に戻り、ビーコン同期タイミングで再びウェイクし（ステップ１０７）、ビーコンを受信する（ステップ１０８）。同期タイマ１２がタイムアウトした場合、無線制御部１３は、無線ＬＡＮ端末１が現在持っているビーコン同期タイミングをアクセスポイント２が送信しているビーコンの送信タイミングに合わせる同期処理を行う（ステップ１１１）。例えば、帰属しているアクセスポイント２に対してのみスキャンを行い、ビーコンを取得し、ビーコンに含まれているＴＢＴＴ２１を確認し、新たなビーコン同期タイミングとして内部にセットする。

本実施形態では、無線ＬＡＮ端末１Ａにはあらかじめビーコン同期タイマ値を設定している。このビーコン同期タイマ値はあるアクセスポイントに帰属した時点から再度ビーコン同期をとるまでの時間であり、端末内部の、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部にビーコン同期タイマ値を保持するエリアを設けておき、アクセスポイントが送信するビーコンの精度いかんによって使用者が再同期する時間を変えられるようパラメータとして持ってもよい。

［第２の実施形態］
図３は本発明の第２の実施形態の無線ＬＡＮ端末の要部のブロック図である。無線ＬＡＮ端末１Ｂはウェイクタイミング制御部１４と同期タイマ１５と無線制御部１６とメモリ１７、１８を含む。アクセスポイント２はＴＢＴＴ２１を保持している。

第１の実施形態と同様に、アクセスポイント２から送信されたビーコンに含まれるＴＢＴＴ２１を無線ＬＡＮ端末１Ｂのウェイクタイミング制御部１４で入手し、ウェイクタイミング制御部１４は入手した情報を元にウェイクするタイミングを決定し、無線制御部１６に通知する。無線制御部１６は帰属処理を行い、ウェイクタイミング制御部１４からの情報を元にビーコンと同期して、ウェイク／スリープを切り替える。ウェイクごとのウェイク時間をウェイク時間計測部１５で計測する。ウェイクタイミング制御部１４は、計測されたウェイク時間が、メモリ１７にあらかじめ設定されたウェイク時間上限値を超過したら、無線制御部１６に同期処理を行うよう通知する。無線制御部１６は、第１の実施形態と同様の同期処理を行う。

次に、本実施形態の動作を図４のフローチャートにより説明する。

第１の実施形態において、図２で説明したのと同様に、ウェイクタイミング制御部１４で、アクセスポイント２から送信されたビーコンが受信されると、無線制御部１６はアクセスポイント２に対する帰属処理を行い（ステップ２０１）、ウェイクタイミング制御部１４は帰属処理の中でビーコンに含まれているＴＢＴＴを確認する（ステップ２０２）。無線制御部１６は、確認したタイミングをビーコン同期タイミング（ウェイクタイミング）として内部にセットし（ステップ２０３）、スリープ状態に遷移する（ステップ２０４）。無線制御部１６は、次のビーコン同期タイミングとなったかどうか判定する（ステップ２０５）。ビーコン同期タイミングになると、無線制御部１６は、ウェイクを行い（ステップ２０６）、ビーコンを受信する（ステップ２０７）。このとき、ウェイクタイミング制御部１４は、ウェイク時間計測部１５で計測された、ウェイクモード（ステップ２０６）に遷移してからビーコンを受信する（ステップ２０７）までのウェイク時間をメモリ１８に格納しておき（ステップ２０８）、スリープモードに遷移する（ステップ２０９）。この後、ウェイクタイミング制御部１４は、メモリ１８に格納されたウェイク時間がメモリ１７に格納されている上限値を超えたかどうかを判定する（ステップ２１０）。上限値を超えていない場合はステップ２０５に戻り、ビーコン同期タイミングとなったら、ウェイクし（ステップ２０６）、ビーコンを受信する（ステップ２０７）。ウェイク時間が上限値を越えている場合は、第１の実施形態と同様の同期処理を行い、ビーコンに含まれているＴＢＴＴを確認し、新たなビーコン同期タイミングをセットする（ステップ２１１）。

次に、以上の第１、第２の実施形態の具体的な動作例を、図５により説明する。図５（１）はビーコンの実際の送信タイミングを示し、Ｔ_R0，Ｔ_R1，Ｔ_R2，・・・，と、送信間隔が徐々に大きくずれてビーコンが送信されている。図５（２）は無線ＬＡＮ端末１Ａ、１ＢがＴＢＴＴをもとに予測したビーコンタイミングで、無線ＬＡＮ端末１Ａ、１Ｂは時間間隔Ｔ_S1でビーコンを受信できるようビーコン同期タイミングがセットされている。図５（３）は無線ＬＡＮ端末１Ａ、１Ｂのウェイク時間をあらわしたものである。無線ＬＡＮ端末１Ａ、１ＢはすでにＴＢＴＴからビーコンタイミングをＴ_S1とセットされており、次のビーコンを受信するためにＴ_S時間のΔＴ時間前にウェイクし、Ｔ
_RO時間後に送信されたビーコンを受信できた時点でスリープ状態に戻る。したがって、無線ＬＡＮ端末１Ａ、１Ｂは（Ｔ_RO−Ｔ_S1）＋ΔＴ＝Ｔ_W1時間ウェイクしていることに
なる。しかし、以降のビーコン送信タイミングＴ_R1，Ｔ_R2，Ｔ_R3が、Ｔ_R0＜Ｔ_R1＜Ｔ_R2＜Ｔ_R3と徐々に大きくなるので、ΔＴ時間前にウェイクしてからビーコンを受信できる
までの時間はＴ_W2、Ｔ_W3、Ｔ_W4、はＴ_W1＜Ｔ_W2＜Ｔ_W3＜Ｔ_W4、となり、徐々にウェイク時間が伸びてしまう。しかし、ビーコンのＴ_R4の送信間隔のときに同期処理（ステップ１１１またはステップ２１１）が行われ、ビーコン同期タイミングが、アクセスポイント２が送信しているビーコンのタイミングに合わせられるので、次のウェイク時間Ｔ_W5は小さくなる。

なお、ビーコン受信ごとに同期をはかる方法が考えられるが、この方法は、処理の規模が大きくなってしまうおそれがある。

本実施形態によれば、同期処理時点でのＴＢＴＴフレームをもとに無線ＬＡＮ端末はウェイクタイミングを予測するため、ウェイク時間を最小限に抑えることができる。同期処理は帰属しているＥＳＳＩＤ，チャネルに対してのみ行うことで、同期処理時間を最小に抑えることができる。そのため、ビーコン送信間隔によっては次のビーコンが送信される前に同期処理が終了し、新たなビーコン同期タイミングにより無線ＬＡＮ端末はウェイクすることができるため、ビーコンの取りこぼしをすることなくウェイク時間を短くすることができる。

なお、図２、図４に示した無線ＬＡＮ端末の動作は、その動作を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行するものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、インターネットを介してプログラムを送信する場合のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの（伝送媒体もしくは伝送波）、その場合のサーバとなるコンピュータ内の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものを含む。

図１は本発明の第１の実施の形態による無線ＬＡＮ端末のブロック図である。 図２は第１の実施の形態による無線ＬＡＮ端末の動作を示すフローチャートである。 図３は本発明の第２の実施の形態による無線ＬＡＮ端末のブロック図である。 図４は第２の実施の形態による無線ＬＡＮ端末の動作を示すフローチャートである。 図５は第１、第２の実施形態の動作例を示すタイミング図である。 図６は従来例の無線ＬＡＮシステムの動作を示すタイミング図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ 無線ＬＡＮ端末
２ アクセスポイント
１１ ウェイクタイミング制御部
１２ 同期タイマ
１３ 無線制御部
１４ ウェイクタイミング制御部
１５ ウェイクタイミング時間計測部
１６ 無線制御部
１７、１８ メモリ
２１ ＴＢＴＴ
１０１〜１１１，２０１〜２１１ ステップ

Claims (9)

1. 周期的にビーコンが送信される無線ＬＡＮシステムにおいて、無線ＬＡＮ端末はアクセスポイントに対する帰属処理の時点から一定時間経過すると、該無線ＬＡＮ端末がウェイクモードに入るためのビーコン同期タイミングを前記アクセスポイントが送信しているビーコンの送信タイミングに合わせる同期処理を行う、無線ＬＡＮシステムにおけるビーコン同期方法。
2. 周期的にビーコンが送信される無線LANシステムにおいて、ウェイク時間の上限値を設け、ウェイク時間が前記上限値を越えると、超えた時点で、該無線ＬＡＮ端末がウェイクモードに入るためのビーコン同期タイミングを、帰属処理を行ったアクセスポイントが送信しているビーコンの送信タイミングに合わせる同期処理を行う、無線ＬＡＮシステムにおけるビーコン同期方法。
3. 前記同期処理は帰属しているＥＳＳＩＤとチャネルに対してのみ行う、請求項１または２に記載の無線ＬＡＮシステムにおけるビーコン信号同期方法。
4. 周期的にビーコンが送信される無線ＬＡＮシステムの無線ＬＡＮ端末で行なわれるビーコン同期方法であって、
   アクセスポイントへの帰属処理中に、ビーコンに含まれているＴＢＴＴを基にビーコン同期タイミングを設定し、同期タイマを起動するステップと、
   前記無線ＬＡＮ端末のモードをスリープモードに遷移させるステップと、
   現在の時刻が前記ビーコン同期タイミングかどうか判定するステップと、
   現在の時刻が前記ビーコン同期タイミングであれば、前記無線ＬＡＮ端末のモードをウェイクモードに遷移させるステップと、
   ビーコンを受信すると、前記無線ＬＡＮ端末のモードをスリープモードに遷移させるステップと、
   所定の時間が経過し、前記同期タイマがタイムアウトしたかどうか判定するステップと、
   前記同期タイマがタイムアウトすると、前記ビーコン同期タイミングを、前記帰属処理を行ったアクセスポイントが送信しているビーコンの送信タイミングに合わせる同期処理を行うステップと、
   を有し、
   前記同期タイマがタイムアウトしていなければ、処理が前記ビーコン同期タイミングかどうか判定するステップに戻る
   ビーコン同期方法。
5. 周期的にビーコンが送信される無線ＬＡＮシステムの無線ＬＡＮ端末で行なわれるビーコン同期方法であって、
   アクセスポイントへの帰属処理中に、ビーコンに含まれているＴＢＴＴを基にビーコン同期タイミングを設定し、同期タイマを起動するステップと、
   前記無線ＬＡＮ端末のモードをスリープモードに遷移させるステップと、
   現在の時刻が前記ビーコン同期タイミングかどうか判定するステップと、
   現在の時刻が前記ビーコン同期タイミングであれば、前記無線ＬＡＮ端末のモードをウェイクモードに遷移させるステップと、
   ビーコンを受信すると、前記無線ＬＡＮ端末のモードがウェイクモードに遷移してからの時間であるウェイク時間を計測するステップと、
   前記ウェイク時間が所定の上限値を超えたかどうか判定するステップと、
   前記ウェイク時間が所定の上限値を超えた場合、前記ビーコン同期タイミングを、前記帰属処理を行ったアクセスポイントが送信しているビーコンの送信タイミングに合わせる同期処理を行うステップと、
   を有し、
   前記ウェイク時間が所定の上限値を超えていなければ、処理が前記ビーコン同期タイミングかどうか判定するステップに戻る
   ビーコン同期方法。
6. 周期的にビーコンが送信される無線ＬＡＮシステムにおける無線ＬＡＮ端末において、
   同期タイマと、
   帰属処理の中でＴＢＴＴ情報を確認すると、前記同期タイマを起動し、前記同期タイマが一定時間経過したことを示すと、該無線ＬＡＮ端末がウェイクモードに入るためのビーコン同期タイミングを前記アクセスポイントが送信しているビーコンの送信タイミングに合わせる同期処理を行う処理手段と、
   を有することを特徴とする無線ＬＡＮ端末。
7. 周期的にビーコンが送信される無線ＬＡＮシステムにおける無線ＬＡＮ端末において、
   ウェイク時間の上限値を保持するメモリと、
   ウェイク時間を計測するウェイク時間計測手段と、
   計測されたウェイク時間を、前記メモリに格納されている前記上限値と比較し、前記ウェイク時間が前記上限値を越えていると、該無線ＬＡＮ端末がウェイクモードに入るためのビーコン同期タイミングを、帰属処理を行ったアクセスポイントが送信しているビーコンの送信タイミングに合わせる同期処理を行う処理手段と、
   を有することを特徴とする無線ＬＡＮ端末。
8. 周期的にビーコンが送信される無線ＬＡＮシステムの無線ＬＡＮ端末で行なわれるビーコン同期をコンピュータに実行させるためのビーコン同期プログラムであって、
   アクセスポイントへの帰属処理中に、ビーコンに含まれているＴＢＴＴを基にビーコン同期タイミングを設定し、同期タイマを起動する手順と、
   前記無線ＬＡＮ端末のモードをスリープモードに遷移させる手順と、
   現在の時刻が前記ビーコン同期タイミングかどうか判定する手順と、
   現在の時刻が前記ビーコン同期タイミングであれば、前記無線ＬＡＮ端末のモードをウェイクモードに遷移させる手順と、
   ビーコンを受信すると、前記無線ＬＡＮ端末のモードをスリープモードに遷移させる手順と、
   所定の時間が経過し、前記同期タイマがタイムアウトしたかどうか判定する手順と、
   前記同期タイマがタイムアウトすると、前記ビーコン同期タイミングを、前記帰属処理を行ったアクセスポイントが送信しているビーコンの送信タイミングに合わせる同期処理を行う手順と、
   を有し、
   前記同期タイマがタイムアウトしていなければ、処理が前記ビーコン同期タイミングかどうか判定する手順に戻る
   をコンピュータに実行させるためのビーコン同期プログラム。
9. 周期的にビーコンが送信される無線ＬＡＮシステムの無線ＬＡＮ端末で行なわれるビーコン同期方法であって、
   アクセスポイントへの帰属処理中に、ビーコンに含まれているＴＢＴＴを基にビーコン同期タイミングを設定し、同期タイマを起動する手順と、
   前記無線ＬＡＮ端末のモードをスリープモードに遷移させる手順と、
   現在の時刻が前記ビーコン同期タイミングかどうか判定する手順と、
   現在の時刻が前記ビーコン同期タイミングであれば、前記無線ＬＡＮ端末のモードをウェイクモードに遷移させる手順と、
   ビーコンを受信すると、前記無線ＬＡＮ端末のモードがウェイクモードに遷移してからの時間であるウェイク時間を計測する手順と、
   前記ウェイク時間が所定の上限値を超えたかどうか判定する手順と、
   前記ウェイク時間が所定の上限値を超えた場合、前記ビーコン同期タイミングを、前記帰属処理を行ったアクセスポイントが送信しているビーコンの送信タイミングに合わせる同期処理を行う手順と、
   を有し、
   前記ウェイク時間が所定の上限値を超えていなければ、処理が前記ビーコン同期タイミングかどうか判定する手順に戻る
   をコンピュータに実行させるためのビーコン同期プログラム。

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