JP2015089089A - Radio communication device, beacon transmission and reception method, and network system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信装置が直接通信を行う無線通信装置、ビーコン送受信方法及びネットワークシステムに関する。 The present invention relates to a wireless communication device, a beacon transmission / reception method, and a network system in which a wireless communication device directly communicates.
IEEE802.11規格の無線LAN(Local Area Network)のモードには、インフラストラクチャモード、IBSS(Independent Basic Service Set)モードなどがある。 IEEE 802.11 standard wireless LAN (Local Area Network) modes include an infrastructure mode, an IBSS (Independent Basic Service Set) mode, and the like.
インフラストラクチャモードはアクセスポイントを設け、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を送信してネットワークを統括するモードである。 The infrastructure mode is a mode in which an access point is provided, and broadcast information called a beacon is periodically transmitted from the access point to control the network.
IBSSモードはアクセスポイントを介さずに無線LAN装置同士が直接通信を行うモードであり、アドホックネットワークにおいて使用される。IEEE802.11規格のIBSSは、アドホックネットワークにおける無線ネットワークのグループを指し、相互に通信する無線ノードグループを指す独立基本サービスセットである。 The IBSS mode is a mode in which wireless LAN devices communicate directly with each other without using an access point, and is used in an ad hoc network. The IEEE 802.11 standard IBSS refers to a group of wireless networks in an ad hoc network, and is an independent basic service set indicating wireless node groups communicating with each other.
ここで、例えば2つの無線LAN装置A,Bで構成されるIBSSネットワークを考えたとき、各無線LAN装置A,Bのビーコン送信は均等な確率で行われる。無線LAN装置A,Bでは受信したビーコンに含まれるタイムスタンプ値とTBTT間隔値から、以降のビーコン送信タイミングTBTT(Target Beacon Transmission Time)を知ることができる。各無線LAN装置A,Bそれぞれはランダムな遅延時間を発生し、TBTTを基準としてランダムな遅延時間の後にビーコンの送信を開始しようとする。このとき、遅延時間が小なる一方の無線LAN装置はビーコンの送信を行い、遅延時間が大なる他方の無線LAN装置は上記一方の無線LAN装置から送信されたビーコンを受信することで自装置からのビーコンの送信を中止する。 Here, for example, when considering an IBSS network composed of two wireless LAN devices A and B, beacon transmission of each of the wireless LAN devices A and B is performed with an equal probability. The wireless LAN devices A and B can know the subsequent beacon transmission timing TBTT (Target Beacon Transmission Time) from the time stamp value and the TBTT interval value included in the received beacon. Each of the wireless LAN devices A and B generates a random delay time and attempts to start beacon transmission after the random delay time with reference to TBTT. At this time, one wireless LAN device with a small delay time transmits a beacon, and the other wireless LAN device with a large delay time receives a beacon transmitted from the one wireless LAN device to receive a beacon from the own device. Stop sending beacons.
ところで、無線LAN装置として、例えば特許文献1に記載のような技術が提案されている。
By the way, as a wireless LAN device, for example, a technique as described in
従来のIBSSネットワークでは、各無線LAN装置のビーコン送信は均等な確率で行われるため、他の無線LAN装置に比して小容量の電池を搭載した無線LAN装置であっても均等な確率でビーコン送信を行うこととなり、小容量の電池を搭載した無線LAN装置で消費電力を低減することができないという問題があった。 In a conventional IBSS network, beacon transmission of each wireless LAN device is performed with an equal probability, so even a wireless LAN device equipped with a battery with a smaller capacity than other wireless LAN devices has a beacon with an equal probability. There is a problem that power transmission cannot be reduced with a wireless LAN device equipped with a small capacity battery.
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、ビーコン送信の確率を低減して消費電力を削減する無線通信装置、ビーコン送受信方法及びネットワークシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a wireless communication device, a beacon transmission / reception method, and a network system that reduce power consumption by reducing the probability of beacon transmission.
本発明の一実施態様による無線通信装置は、他の無線通信装置(15)と直接通信を行い、所定間隔のビーコン送信タイミング毎にビーコンを送受信して時間同期をとるネットワークの無線通信装置であって、
前記他の無線通信装置(15)が前記ビーコン送信タイミングから一定期間内のランダムな時間に前記ビーコンを送信するのに対し、前記一定期間は前記他の無線通信装置(15)が送信するビーコンの受信待ちを行い、前記一定期間で前記他の無線通信装置(15)が送信するビーコンを受信できなかった場合に自装置からビーコンを送信する。
A wireless communication device according to an embodiment of the present invention is a wireless communication device in a network that performs direct communication with another wireless communication device (15) and transmits and receives beacons at a predetermined interval of beacon transmission timing to achieve time synchronization. And
While the other wireless communication device (15) transmits the beacon at a random time within a certain period from the beacon transmission timing, the beacon transmitted by the other wireless communication device (15) is transmitted during the certain period. It waits for reception and transmits a beacon from its own device when it cannot receive a beacon transmitted by the other wireless communication device (15) within the predetermined period.
好ましくは、前記ビーコン送信タイミングから前記ビーコンを送信開始するまでの時間は、前記他の無線通信装置(15)の前記ランダムな時間の最大時間よりも大きな時間である。 Preferably, the time from the beacon transmission timing to the start of transmission of the beacon is larger than the maximum time of the random time of the other wireless communication device (15).
好ましくは、前記一定期間で前記他の無線通信装置(15)が送信するビーコンの受信待ちを行い、前記他の無線通信装置(15)が送信するビーコンを受信できなかった場合に、前記ビーコン送信タイミングから前記一定期間は前記ビーコンの受信待ちを行うアウェイク状態で、その後は低消費電力のスリープ状態となる間欠送受信モードを維持し、前記他の無線通信装置(15)が送信するビーコンを受信できた場合に、前記間欠送受信モードから、常時、前記アウェイク状態を維持する定常送受信モードに遷移する。 Preferably, the beacon transmission is performed when the beacon transmitted by the other wireless communication device (15) is waited for the certain period and the beacon transmitted by the other wireless communication device (15) is not received. From the timing, the beacon can be received in the awake state in which the beacon is waited for reception, and then the intermittent transmission / reception mode in which the low power consumption sleep state is maintained and the beacon transmitted by the other wireless communication device (15) can be received. In this case, the intermittent transmission / reception mode is always changed to the steady transmission / reception mode that maintains the awake state.
好ましくは、前記定常送受信モードでは、前記一定期間は前記他の無線通信装置(15)が送信するビーコンの受信待ちを行い、前記一定期間で前記他の無線通信装置(15)が送信するビーコンを受信できなかった場合に自装置からのビーコンの送信を中止する。 Preferably, in the steady transmission / reception mode, a beacon transmitted by the other wireless communication device (15) is waited for the certain period, and a beacon transmitted by the other wireless communication device (15) is transmitted during the certain period. If reception fails, beacon transmission from the own device is stopped.
好ましくは、前記定常送受信モードでは、前記一定期間で前記他の無線通信装置(15)が送信するビーコンを受信できなかった場合にビーコンロストカウント値をインクリメントし、前記ビーコンロストカウント値が閾値以上となった場合に、前記間欠送受信モードに遷移する。 Preferably, in the steady transmission / reception mode, a beacon lost count value is incremented when a beacon transmitted by the other wireless communication device (15) is not received in the predetermined period, and the beacon lost count value is equal to or greater than a threshold value. When it becomes, it changes to the intermittent transmission / reception mode.
また、本発明の一実施態様によるビーコン送受信方法は、第1の無線通信装置(13)と第2の無線通信装置(15)が直接通信を行い、所定間隔のビーコン送信タイミング毎にビーコンを送受信して時間同期をとるネットワークのビーコン送受信方法であって、
前記第2の無線通信装置(15)は、前記ビーコン送信タイミングから一定期間内のランダムな時間に前記ビーコンを送信し、
前記第1の無線通信装置(13)は、前記一定期間は前記第2の無線通信装置(15)が送信するビーコンの受信待ちを行い、前記一定期間で前記第2の無線通信装置(15)が送信するビーコンを受信できなかった場合に自装置からビーコンを送信する。
Also, in the beacon transmission / reception method according to an embodiment of the present invention, the first wireless communication device (13) and the second wireless communication device (15) communicate directly and transmit / receive a beacon at every predetermined interval of beacon transmission timing. A network beacon transmission / reception method that synchronizes time,
The second wireless communication device (15) transmits the beacon at a random time within a certain period from the beacon transmission timing,
The first wireless communication device (13) waits for reception of a beacon transmitted by the second wireless communication device (15) for the certain period, and the second wireless communication device (15) for the certain period. When the beacon transmitted by cannot be received, the beacon is transmitted from the own device.
好ましくは、前記第1の無線通信装置(13)の前記ビーコン送信タイミングから前記ビーコンを送信開始するまでの時間は、前記第2の無線通信装置(15)の前記ランダムな時間の最大時間よりも大きな時間である。 Preferably, the time from the beacon transmission timing of the first wireless communication device (13) to the start of transmission of the beacon is greater than the maximum time of the random time of the second wireless communication device (15). It ’s a big time.
好ましくは、前記第1の無線通信装置(13)は、前記一定期間で前記第2の無線通信装置(15)が送信するビーコンの受信待ちを行い、前記第2の無線通信装置(15)が送信するビーコンを受信できなかった場合に、前記ビーコン送信タイミングから前記一定期間は前記ビーコンの受信待ちを行うアウェイク状態で、その後は低消費電力のスリープ状態となる間欠送受信モードを維持し、前記第2の無線通信装置(15)が送信するビーコンを受信できた場合に、前記間欠送受信モードから、常時、前記アウェイク状態を維持する定常送受信モードに遷移する。 Preferably, the first wireless communication device (13) waits for reception of a beacon transmitted by the second wireless communication device (15) during the predetermined period, and the second wireless communication device (15) When the beacon to be transmitted cannot be received, the intermittent transmission mode is maintained in the awake state in which the beacon is waited for reception for a certain period from the beacon transmission timing, and thereafter the sleep state with low power consumption is maintained. When the beacon transmitted by the second wireless communication device (15) can be received, the intermittent transmission / reception mode is changed to the steady transmission / reception mode that always maintains the awake state.
好ましくは、前記第1の無線通信装置(13)は、前記定常送受信モードでは、前記一定期間は前記第2の無線通信装置(15)が送信するビーコンの受信待ちを行い、前記一定期間で前記第2の無線通信装置(15)が送信するビーコンを受信できなかった場合に前記ビーコンの送信を中止する。 Preferably, the first wireless communication device (13) waits for reception of a beacon transmitted by the second wireless communication device (15) during the certain period in the regular transmission / reception mode, and When the beacon transmitted by the second wireless communication device (15) cannot be received, the transmission of the beacon is stopped.
好ましくは、前記第1の無線通信装置は、前記定常送受信モードでは、前記一定期間で前記第2の無線通信装置が送信するビーコンを受信できなかった場合にビーコンロストカウント値をインクリメントし、
前記ビーコンロストカウント値が閾値以上となった場合に、前記間欠送受信モードに遷移する。
Preferably, in the steady transmission / reception mode, the first wireless communication device increments a beacon lost count value when the beacon transmitted by the second wireless communication device cannot be received in the certain period.
When the beacon lost count value becomes equal to or greater than a threshold value, the mode transits to the intermittent transmission / reception mode.
また、本発明の一実施態様によるネットワークシステムは、第1の無線通信装置(22A)と第2の無線通信装置(25)と第3の無線通信装置(22B)が直接通信を行い、所定間隔のビーコン送信タイミング毎にビーコンを送受信して時間同期をとるネットワークシステムであって、
前記第2の無線通信装置(25)は、前記ビーコン送信タイミングから一定期間内のランダムな時間に前記ビーコンを送信し、
前記第1の無線通信装置(22A)は、前記一定期間は前記第2の無線通信装置(25)が送信するビーコンの受信待ちを行い、前記一定期間で前記第2の無線通信装置(25)が送信するビーコンを受信できなかった場合に自装置からビーコンを送信し、
前記第3の無線通信装置(22B)は、自装置からビーコンの送信を行わない。
In the network system according to an embodiment of the present invention, the first wireless communication device (22A), the second wireless communication device (25), and the third wireless communication device (22B) directly communicate with each other at a predetermined interval. A network system that transmits and receives beacons at each beacon transmission timing to synchronize time,
The second wireless communication device (25) transmits the beacon at a random time within a certain period from the beacon transmission timing,
The first wireless communication device (22A) waits for reception of a beacon transmitted by the second wireless communication device (25) for the certain period, and the second wireless communication device (25) for the certain period. Sends a beacon from its own device when it fails to receive a beacon sent by
The third wireless communication device (22B) does not transmit a beacon from itself.
好ましくは、前記第1の無線通信装置の前記ビーコン送信タイミングから前記ビーコンを送信開始するまでの時間は、前記第2の無線通信装置の前記ランダムな時間の最大時間よりも大きな時間である。 Preferably, the time from the beacon transmission timing of the first wireless communication device to the start of transmission of the beacon is greater than the maximum time of the random time of the second wireless communication device.
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。 Note that the reference numerals in the parentheses are given for ease of understanding, are merely examples, and are not limited to the illustrated modes.
本発明によれば、無線通信装置のビーコン送信の確率を低減して消費電力を削減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the probability of the beacon transmission of a wireless communication apparatus can be reduced and power consumption can be reduced.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<トイラジコンシステム>
図1は本発明の無線通信装置である無線LAN装置を使用したトイラジコンシステムの一実施形態のブロック図を示す。図1において、トイラジコン10は例えばヘリコプタや自動車等の玩具であり、トイラジコン10は、モータ、LEDを含む駆動部11と、ジャイロセンサや速度センサ等のセンサ部12と、無線LAN装置13を有している。
<Toyradicon system>
FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a toy radio control system using a wireless LAN device which is a wireless communication device of the present invention. In FIG. 1, a
無線LAN装置13は、例えばスマートホン15との間で無線LANにより接続される。スマートホン15は、無線LAN機能を有するもので、リモートコントローラとして使用される。スマートホン15からの操作指令は無線LANを介して無線LAN装置13に対し送信され、無線LAN装置13は上記操作指令に基づいた制御信号を生成して駆動部11に供給する。上記制御信号としてはPWM(pulse width modulation:パルス幅変調)信号であったり、GPIO(General Purpose Input/Output:汎用入出力)信号であったりする。
For example, the
また、センサ部12内の各センサが出力する検出信号は、SPI(Serial Peripheral Interface)やI2C(Inter−Integrated Circuit)等を通して無線LAN装置13に供給され、無線LAN装置13から無線LANを介してスマートホン15に供給され、スマートホン15においてトイラジコン10の姿勢や速度等の状態が表示される。
The detection signal output from each sensor in the
以下に、トイラジコンシステムの一例の動作シーケンスを説明する。 Below, the operation | movement sequence of an example of a toy radio control system is demonstrated.
1)IBSSネットワーク作成:図1において、トイラジコン10の電源スイッチをオンにすると、無線LAN装置13は間欠送受信処理を実行する間欠送受信モードとなり、ビーコンフレーム(以下、単に「ビーコン」と呼ぶ)の送信を行う。
1) IBSS network creation: In FIG. 1, when the power switch of the
2)IBSSネットワークへの参加:スマートホン15は無線LAN装置13が送信するビーコンを受信し、無線LAN装置13のIBSSネットワークに接続する。無線LAN装置13はスマートホン15が接続してきたことを検知して間欠送受信モードから定常送受信処理を実行する定常送受信モードに遷移し、その後、定常送受信モードを維持する。なお、スマートホン15は常に定常送受信モードで動作を行う。
2) Participation in the IBSS network: The
3)データ通信準備:スマートホン15はIPアドレスを設定する。このとき、無線LAN装置13がDHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)サーバとなる。その後、スマートホン15は、MACアドレスの問い合せを行い、無線LAN装置13のMACアドレスを取得する。
3) Preparation for data communication:
4)データ通信:スマートホン15からの操作指令で駆動部11のモータやLEDの動作を制御する。
4) Data communication: The operation of the motor and LED of the
5)切断:無線LAN装置13はスマートホン15からのビーコンの受信が一定期間を超えて途絶えた場合、間欠送受信モードに遷移する。
5) Disconnect: The
<スポーツ解析システム>
図2は本発明の無線通信装置である無線LAN装置を使用したスポーツ解析システムの一実施形態のブロック図を示す。図2において、センサユニット20A,20B,…,20Xそれぞれは被験者の右手首、左手首、頭部などの体の各部に装着される。各センサユニット20A〜20Xそれぞれは、3次元位置センサ等のセンサ部21A〜21Xと、無線LAN装置22A〜22Xを有している。
<Sport analysis system>
FIG. 2 shows a block diagram of an embodiment of a sports analysis system using a wireless LAN device which is a wireless communication device of the present invention. 2, each of the
無線LAN装置22A〜22Xは、例えばスマートホン25との間で無線LANにより接続される。スマートホン25は、無線LAN機能を有するもので、解析・表示装置として使用される。センサ部21A〜21Xが出力する位置検出信号は、SPIやI2C等を通して無線LAN装置22A〜22Xに供給され、無線LAN装置22A〜22Xから無線LANを介してスマートホン25に供給され、スマートホン25において右手首、左手首、頭部などの体の各部の3次元位置が表示され、被験者の体の動きが解析され表示される。
The
以下に、スポーツ解析システムの一例の動作シーケンスを説明する。 Below, the operation | movement sequence of an example of a sports analysis system is demonstrated.
1)IBSSネットワーク作成:図2において、センサユニット20Aの電源スイッチをオンにすると、無線LAN装置22Aは間欠送受信処理を実行する間欠送受信モードとなり、ビーコン送信を行う。
1) IBSS network creation: In FIG. 2, when the power switch of the
2)IBSSネットワークへの参加1:スマートホン25は無線LAN装置22Aが送信するビーコンを受信し、無線LAN装置22AのIBSSネットワークに接続する。無線LAN装置22Aはスマートホン25が接続してきたことを検知して間欠送受信モードから定常送受信処理を実行する定常送受信モードに遷移し、その後、定常送受信モードを維持する。なお、スマートホン25は常に定常送受信モードで動作を行う。
2) Participation in the IBSS network 1: The
3)データ通信準備1:スマートホン25はIPアドレスを設定する。このとき、無線LAN装置22AがDHCPサーバとなる。その後、スマートホン25は、MACアドレスの問い合せを行い、無線LAN装置22AのMACアドレスを取得する。
3) Data communication preparation 1: The
4)IBSSネットワークへの参加2:センサユニット20B〜20Xの電源スイッチをオンにすると、無線LAN装置22B〜22Xは受信モードとなり、受信する無線チャネルを定期的に切り替える。
4) Participation in the IBSS network 2: When the power switches of the sensor units 20B to 20X are turned on, the
5)データ通信準備2:スマートホン25は無線LAN装置22B〜22XのMACアドレスを取得する。このとき、スマートホン25はMACアドレス問い合せフレームを送信し、無線LAN装置22B〜22Xはこの問い合せに応答して自装置のMACアドレスをスマートホン25に送信する。
5) Data communication preparation 2: The
6)データ通信:スマートホン25は各無線LAN装置22A〜22Xとデータ通信を行い、センサ部21A〜21Xで検出した位置検出データの取得等を行う。
6) Data communication: The
7)切断:無線LAN装置22Aはスマートホン25からのビーコンの受信が一定期間を超えて途絶えた場合、間欠送受信モードに遷移する。無線LAN装置22B〜22Xはスマートホン25からのビーコンの受信が一定期間を超えて途絶えた場合、受信モードに遷移する。
7) Disconnect: The
<無線LAN装置のブロック図>
図3は本発明の無線通信装置である無線LAN装置の一実施形態のブロック図を示す。この無線LAN装置は、無線LAN装置13,22B〜22Xとして用いられる。図3において、無線LAN装置30はRF送受信部31,変復調部32,送受信データバッファ33,I/F部34,MAC処理部35を有している。
<Block diagram of wireless LAN device>
FIG. 3 shows a block diagram of an embodiment of a wireless LAN apparatus which is a wireless communication apparatus of the present invention. This wireless LAN device is used as the
RF送受信部31はアンテナ36からのRF信号を受信しIF信号に変換して変復調部32に供給する。変復調部32はIF信号の復調を行い、復調されたベースバンド信号から受信フレームを得て送受信データバッファ33に格納する。MAC処理部35は送受信データバッファ33から読み出された受信フレームに対してMAC(Media Access Control)処理を行う。MAC処理部35の制御で送受信データバッファ33から読み出された制御データ等はI/F(インタフェース)部34を介して電子デバイス37に供給される。なお、電子デバイス37は、図1又は図2に示す駆動部11,センサ部12,21A〜21X等に対応している。
The RF transmitter /
また、電子デバイス37から供給される検出データ等はI/F部34を介して送受信データバッファ33に格納される。この検出データ等はMAC処理部35によって送信フレームにマッピングされて変復調部32に供給される。送信フレームは変復調部32にて変調され、RF送受信部31にてRF信号に変換されてアンテナ36から送信される。
Further, detection data and the like supplied from the
MAC処理部35内の受信フレーム解析部41はビーコンフレームやデータフレーム等の受信フレームを解析する。送信フレーム生成部42はビーコンフレームやデータフレーム等の送信フレームを生成する。TBTT発生部43はビーコン送信タイミングを発生する。ビーコン受信期間管理部44は自装置がビーコンを受信する期間を管理する。ビーコンロスト管理部45はビーコンロストつまりビーコンを検出できない状態を管理する。パワー状態制御部46は後述する間欠送受信モードと常時送受信モードとの切り替え制御、及び、RF送受信部31における送信パワーの切り替え制御を行う。
The received
<ビーコンフレームの構成例>
ビーコンは報知情報であり、IBSSネットワークに参加する装置間でビーコンを送受信することで各装置間の時間同期をとることができる。
<Configuration example of beacon frame>
A beacon is broadcast information, and time synchronization between devices can be achieved by transmitting and receiving beacons between devices participating in the IBSS network.
図4はIEEE802.11規格におけるビーコンフレームの構成例を示す図である。なお、ビーコンフレームには、無線装置に要求される、もしくは、報知されるオプショナル機能、例えば、周波数ホッピングに関する情報(Hopping Pattern Parameters element)、ウェイクアップのスケジュールに関する情報(Wakeup Schedule element)などの情報をさらに付加してもよい。図4において、先頭のFrame Controlにはビーコンフレームであることを示す識別子が設定される。なお、図中下部の「2B」の記載はFrame Controlが2バイトであることを示す。他も同様である。次のDureation/IDにはオール‘0’
が設定される。Address1にはブロードキャストのアドレス(0xFF、なお、0xは16進表示を示す)が設定される。Address2には送信元のMACアドレスが設定される。Address3にはIBSSネットワークの識別子のBSSID(Basic Service Set Identifier)が設定される。BSSIDは、IBSSネットワークのBSSIDを作成した無線装置のMACアドレスに基づいて生成され、送受信されるフレームが属するネットワークを識別するための識別子である。フレームには、例えば、データタイプフレーム、マネジメントタイプフレーム、コントロールタイプフレームがあり、BSSIDは、データタイプフレーム、マネジメントタイプフレーム、及び、一部のコントロールタイプフレームにおいて使用される。なお、ビーコンフレームは、マネジメントタイプフレームである。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a beacon frame in the IEEE 802.11 standard. Note that the beacon frame includes optional functions required or broadcasted by the wireless device, such as information on frequency hopping (Hopping Pattern Parameters elements), information on wake-up schedules (Wakeup Schedule elements), and the like. Further, it may be added. In FIG. 4, an identifier indicating a beacon frame is set in the first Frame Control. Note that “2B” in the lower part of the figure indicates that the Frame Control is 2 bytes. Others are the same. The next Duration / ID is all '0'
Is set.
Sequence Controlにはフレーム番号(連番)が設定される。Timestampにはタイムスタンプ値が設定される。Beacon IntervalにはTBTT間隔値が設定される。CapabilityにはIBSSネットワークであることを示す値、及び、ネットワークで使用する機能(QoS(quality of service)、APSD(automatic power save delivery)など)の情報が設定される。SSIDにはネットワーク名が設定される。Supported Rateには転送レートが設定される。DSSS Parameter Setには無線チャネルが設定される。IBSS Parameter Setには間欠動作する場合のTBTTの後の受信時間を示すATIM(Announcement Traffic Indication Message)ウインドウ長(1024μsec単位)が設定される。FCSはFrame Check Sequenceが設定される。 A frame number (serial number) is set in the Sequence Control. A timestamp value is set in Timestamp. A TBTT interval value is set in Beacon Interval. In Capability, a value indicating that the network is an IBSS network, and information of a function (QoS (quality of service), APSD (automatic power save delivery), etc.) used in the network are set. A network name is set in the SSID. A transfer rate is set in the supported rate. A radio channel is set in the DSSS Parameter Set. In the IBSS Parameter Set, an Annunciation Traffic Indication Message (ATIM) window length (1024 μsec unit) indicating a reception time after TBTT in the case of intermittent operation is set. In FCS, Frame Check Sequence is set.
<モード制御処理のフローチャート>
図5は本発明の無線LAN装置30のMAC処理部35が実行するモード制御処理のフローチャートを示す。図6は間欠送受信処理のフローチャートを示し、図7は定常送受信処理のフローチャートを示す。
<Flowchart of mode control processing>
FIG. 5 shows a flowchart of the mode control process executed by the
図5において、ステップS1はループ処理の開始、ステップS4はループ処理の終了を示している。無線LAN装置30は電源が投入されると、まず、ステップS2の間欠送受信処理を実行し、間欠送受信処理が終了すると、ステップS3の定常送受信処理を実行する。そして、定常送受信処理が終了すると、ステップS2の間欠送受信処理を実行する。以下、同様にして、定常送受信処理と間欠送受信処理を繰り返す。
In FIG. 5, step S1 indicates the start of loop processing, and step S4 indicates the end of loop processing. When the power is turned on, the
図6の間欠送受信処理は間欠送受信モードで実行される。ステップS11で無線LAN装置30は自装置をスリープ状態に設定する。スリープ状態ではRF送受信部31や変復調部32への給電を低下させるため低消費電力である。
The intermittent transmission / reception process of FIG. 6 is executed in the intermittent transmission / reception mode. In step S11, the
次に、ステップS12で無線LAN装置30は自装置がビーコン送信タイミングTBTTであるか否かを判別し、ビーコン送信タイミングTBTTであれば、ステップS13で無線LAN装置30は自装置をアウェイク状態に設定する。さらに、ステップS14でビーコン受信期間タイマをスタートする。アウェイク状態ではRF送受信部31や変復調部32への給電を通常通り行うため消費電力はスリープ状態に比して増加する。
Next, in step S12, the
次に、ステップS15で無線LAN装置30はビーコンを受信したか否かを判別する。ここで、上記のビーコンを送信するのはスマートホンである。ビーコンを受信しない場合は、ステップS16でビーコン受信期間T0を終了したか否かを判別する。ビーコン受信期間T0を終了していなければステップS15に進み、終了していればステップS17でビーコンを送信したのちステップS11に進む。つまり、ステップS15,S16でビーコンの受信待ちを行う。
Next, in step S15, the
一方、ステップS15でビーコンを受信した場合には、スマートホンがIBSSネットワークに参加したため、ステップS18でビーコン送信時の送信パワーを所定値αだけ低下させる。そして、ステップS19で定常送受信モードへの遷移を認識して、間欠送受信処理を終了する。この間欠送受信処理の終了により定常送受信処理が開始される。 On the other hand, if a beacon is received in step S15, the smart phone has joined the IBSS network, and therefore the transmission power during beacon transmission is reduced by a predetermined value α in step S18. In step S19, the transition to the steady transmission / reception mode is recognized, and the intermittent transmission / reception process is terminated. The regular transmission / reception process is started by the end of the intermittent transmission / reception process.
図7の定常送受信処理は定常送受信モードで実行される。ステップS21はループ処理の開始、ステップS26はループ処理の終了を示している。ステップS22で無線LAN装置30は自装置がビーコン送信タイミングTBTTであるか否かを判別し、ビーコン送信タイミングTBTTであれば、ステップS23で無線LAN装置30はビーコン受信期間タイマをスタートする。
The steady transmission / reception process of FIG. 7 is executed in the steady transmission / reception mode. Step S21 indicates the start of the loop process, and step S26 indicates the end of the loop process. In step S22, the
次に、ステップS24で無線LAN装置30はビーコンを受信したか否かを判別する。ここで、上記のビーコンを送信するのはスマートホンである。ビーコンを受信した場合には、ビーコンロストカウントをゼロクリアして、ステップS21〜S26の処理を繰り返す。
Next, in step S24, the
一方、ステップS24でビーコンを受信していなければ、ステップS30で無線LAN装置30はビーコン受信期間T0を終了したか否かを判別する。つまり、ステップS24,S30でビーコンの受信待ちを行う。ビーコン受信期間T0を終了していなければステップS24に進み、終了していればステップS31でビーコンロストカウントを1だけインクリメントする。次に、ステップS32でビーコンロストカウントが所定の閾値を超えたか否かを判別する。この閾値は例えば数secに相当する値である。
On the other hand, if the beacon is not received in step S24, the
ビーコンロストカウントが閾値未満の場合には、ステップS33で無線LAN装置30はビーコンを送信したのちステップS22に進む。ビーコンロストカウントが閾値以上の場合はステップS34でスマートホンがIBSSネットワークから離脱したため、ステップS34でビーコン送信時の送信パワーを所定値αだけ増大させる。そして、ステップS35で間欠送受信モードへの遷移を認識して、定常送受信処理を終了する。この定常送受信処理の終了により間欠送受信処理が開始される。
If the beacon lost count is less than the threshold, the
上記実施形態では、ステップS18でビーコン送信時の送信パワーを所定値αだけ低下させることで定常送受信処理におけるビーコン送信パワーを小さくして省電力化を図り、ステップS34でビーコン送信時の送信パワーを所定値αだけ増大させることで間欠送受信処理におけるビーコン送信パワーを大きくしてスマートホンがビーコンを受信しやすくしている。しかし、ステップS18とステップS34を削除して、定常送受信処理と間欠送受信処理におけるビーコン送信パワーを同一としても良い。 In the above embodiment, the transmission power at the time of beacon transmission is reduced by a predetermined value α in step S18 to reduce the beacon transmission power in the steady transmission / reception process to save power, and the transmission power at the time of beacon transmission in step S34. By increasing the predetermined value α, the beacon transmission power in the intermittent transmission / reception process is increased so that the smart phone can easily receive the beacon. However, step S18 and step S34 may be deleted, and the beacon transmission power in the steady transmission / reception process and the intermittent transmission / reception process may be the same.
なお、無線LAN装置30はスマートホンから一度ビーコンを受信した後は、無線LAN装置30がビーコンを送信しないように構成することも可能である。これは、ステップS33を削除することで実現できる。このような構成とする理由はスマートホンが送信するビーコンが偶に欠けたとしてもIBSSネットワークを維持することは可能だからである。
The
<IBSSネットワーク立ち上げ時>
図8を用いてIBSSネットワーク立ち上げ時の無線LAN装置13とスマートホン15の動作を説明する。ここではトイラジコンシステムを例にしている。図8において、無線LAN装置13はビーコン送信タイミングTBTT(1)から遅延時間T1後にビーコンB1を送信する。なお、遅延時間T1はビーコン受信期間T0を超える値である。
<At IBSS network startup>
The operation of the
ところで、スマートホン15は無線LAN装置13からのビーコンB1を受信すると、ビーコンに含まれるタイムスタンプ値とTBTT間隔値から次のビーコン送信タイミングTBTT(2)を認識し、ビーコン送信タイミングTBTT(2)からランダム遅延時間TR後にビーコンB2を送信する。ランダム遅延時間TRはIEEE802.11規格により(1)式で表される。
By the way, when receiving the beacon B1 from the
TR=DIFS+2×SlotTime×RN …(1)
なお、DIFSは例えば50μsec、SlotTime=20μsec、RNは0から31までの整数である。
TR = DIFS + 2 × SlotTime × RN (1)
DIFS is, for example, 50 μsec, SlotTime = 20 μsec, and RN is an integer from 0 to 31.
無線LAN装置13では、スマートホン15がビーコン送信を行わない場合にのみビーコン送信を行うため、ビーコン受信期間T0をスマートホン15のランダム遅延時間の最大値TRmax又はそれ以上とし、無線LAN装置13の遅延時間T1をTRmaxより大きな値とする。なお、TRmax=DIFS+2×SlotTime×31である。これにより、無線LAN装置13はスマートホン15のIBSSネットワークへの参加を速やかに認識することができる。
Since the
<IBSSネットワークにスマートホンが参加している時>
図9を用いて無線LAN装置13が立ち上げたIBSSネットワークに参加したスマートホン15の動作を説明する。図9において、スマートホン15はビーコン送信タイミングTBTT(1)から無線LAN装置のビーコン受信期間T0以内にビーコンB1を送信する。同様に、スマートホン15はTBTT(2),(3)それぞれから無線LAN装置のビーコン受信期間T0以内にビーコンB2,B3それぞれを送信する。無線LAN装置13は、このビーコンB1,B2,B3を受信することでビーコン送信を行わない。
<When a smartphone is participating in the IBSS network>
The operation of the
無線LAN装置13はビーコン送信タイミングTBTT(4)からビーコン受信期間T0以内にビーコンを受信できない場合、TBTT(4)から遅延時間T1後にビーコンB4を送信する。
When the
このように、ビーコンの送信はスマートホン15が優先して行う。これによって、無線LAN装置13のビーコン送信の確率を低減して消費電力を削減することが可能となる。これは、無線LAN装置13はスマートホン15に比して電池容量が小さいことが想定され、無線LAN装置13の消費電力を極力削減することが要望されているためである。
As described above, the
<IBSSネットワークに複数の無線LAN装置が参加する場合>
ところで、図1の無線LAN装置13と、図2の無線LAN装置22Aが図5〜図7に示すフローチャートを実行する。これに対し、図2の無線LAN装置22B〜22Xはビーコンを送信しない設定とされている。これを実現するには、無線LAN装置に例えばマイクロスイッチを設け、無線LAN装置13,22Aではマイクロスイッチをオンに設定し、無線LAN装置22B〜22Xではマイクロスイッチをオフに設定する。そして、マイクロスイッチがオンの無線LAN装置13,22Aは図5〜図7のフローチャートを実行する。マイクロスイッチがオフの無線LAN装置22B〜22Xでは、図5におけるステップS2の間欠送受信処理をジャンプして実行しないようにすると共に、図7の定常送受信処理のステップS33をジャンプして実行しないように設定する。
<When multiple wireless LAN devices participate in the IBSS network>
By the way, the
図10を用いてIBSSネットワークに複数の無線LAN装置が参加する場合の各装置の動作を説明する。ここではスポーツ解析システムを例にしている。図10において、時刻t1に無線LAN装置22Aの電源投入がなされると、無線LAN装置22Aはビーコンを送信してIBSSネットワークを立ち上げる。こののち、スマートホン25が時刻t2にIBSSネットワークに参加すると、スマートホン25が優先的にビーコンを送信する。さらに、時刻t3に無線LAN装置22B〜22Xの何れかがIBSSネットワークに参加しても、無線LAN装置22B〜22Xはビーコンを送信することなく、スマートホン25が優先的にビーコンを送信する。なお、スマートホン25のビーコンが欠落した際には、無線LAN装置22Aがビーコンを送信する。
The operation of each device when a plurality of wireless LAN devices participate in the IBSS network will be described with reference to FIG. Here, a sports analysis system is taken as an example. In FIG. 10, when the power of the
<トイラジコンシステムでのデータ送信>
図11を用いてトイラジコンシステムでのデータ送信について説明する。図11において、ビーコン送信タイミングTBTTの間隔は例えば128msecである。スマートホン15はビーコン送信タイミングTBTT(1),(2)からランダム遅延時間TR後にビーコンB1,B2を送信する。このビーコンB1の送信に続いて、スマートホン15は操作データのデータフレームC1,C2を無線LAN装置13宛に送信する。無線LAN装置13はデータフレームC1,C2それぞれを受信すると、スマートホン15宛に応答フレームD1,D2それぞれを送信する。
<Data transmission with toy radio control system>
Data transmission in the toy radio control system will be described with reference to FIG. In FIG. 11, the interval of the beacon transmission timing TBTT is, for example, 128 msec.
<スポーツ解析システムでのデータ送信>
図12を用いてスポーツ解析システムでのデータ送信について説明する。図12において、ビーコン送信タイミングTBTTの間隔は例えば128msecであり、ランダム遅延時間の最大値TRmaxは例えば1.3msecであり、ビーコンの送受信時間は例えば1msecである。ここで、無線LAN装置22Aが立ち上げたIBSSネットワークにスマートホン25及び無線LAN装置22Bが参加しているものとする。
<Data transmission with sports analysis system>
Data transmission in the sports analysis system will be described with reference to FIG. In FIG. 12, the interval of the beacon transmission timing TBTT is, for example, 128 msec, the maximum value TRmax of the random delay time is, for example, 1.3 msec, and the beacon transmission / reception time is, for example, 1 msec. Here, it is assumed that the
スマートホン25はビーコン送信タイミングTBTT(1),(2)からランダム遅延時間TR後にビーコンB1,B2を送信する。このビーコン送信の後、スマートホン25は無線LAN装置22A宛にデータ送信要求E1を送信し、無線LAN装置22Aはデータ送信要求E1を受信すると、スマートホン15宛にデータフレームF1を送信する。無線LAN装置22Aからのデータ送信が完了すると、スマートホン25は無線LAN装置22B宛にデータ送信要求E2を送信し、無線LAN装置22Bはデータ送信要求E2を受信すると、スマートホン15宛にデータフレームF2を送信する。
The
なお、上記実施形態では、IEEE802.11規格の無線LANを例にとって説明したが、無線通信装置同士が所定間隔のビーコン送信タイミング毎にビーコンを送受信して時間同期をとるネットワークであれば上記無線LAN以外のどのようなネットワークに適用しても良い。 In the above-described embodiment, the wireless LAN of the IEEE 802.11 standard has been described as an example. However, if the wireless communication apparatuses transmit and receive a beacon at every predetermined beacon transmission timing and perform time synchronization, the wireless LAN is used. It may be applied to any network other than.
10 トイラジコン
11 駆動部
12,21A〜21X センサ部
13,22A〜22X,30 無線LAN装置
15,25 スマートホン
20A〜20X センサユニット
31 RF送受信部
32 変復調部
33 送受信データバッファ
34 I/F部
35 MAC処理部
36 アンテナ
37 電子デバイス
41 受信フレーム解析部
42 送信フレーム生成部
43 TBTT発生部
44 ビーコン受信期間T0管理部
45 ビーコンロスト管理部
46 パワー状態制御部
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記他の無線通信装置が前記ビーコン送信タイミングから一定期間内のランダムな時間に前記ビーコンを送信するのに対し、前記一定期間は前記他の無線通信装置が送信するビーコンの受信待ちを行い、前記一定期間で前記他の無線通信装置が送信するビーコンを受信できなかった場合に自装置からビーコンを送信する
ことを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device of a network that performs direct communication with other wireless communication devices, transmits and receives beacons at a predetermined interval of beacon transmission timing, and takes time synchronization,
While the other wireless communication device transmits the beacon at a random time within a certain period from the beacon transmission timing, the certain period waits to receive a beacon transmitted by the other wireless communication device, and A wireless communication apparatus, wherein a beacon is transmitted from the own apparatus when a beacon transmitted by the other wireless communication apparatus cannot be received within a certain period.
前記ビーコン送信タイミングから前記ビーコンを送信開始するまでの時間は、前記他の無線通信装置の前記ランダムな時間の最大時間よりも大きな時間である
ことを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 1, wherein
The wireless communication device, wherein a time from the beacon transmission timing to the start of transmission of the beacon is a time larger than a maximum time of the random time of the other wireless communication device.
前記一定期間で前記他の無線通信装置が送信するビーコンの受信待ちを行い、前記他の無線通信装置が送信するビーコンを受信できなかった場合に、前記ビーコン送信タイミングから前記一定期間は前記ビーコンの受信待ちを行うアウェイク状態で、その後は低消費電力のスリープ状態となる間欠送受信モードを維持し、前記他の無線通信装置が送信するビーコンを受信できた場合に、前記間欠送受信モードから、常時、前記アウェイク状態を維持する定常送受信モードに遷移する
ことを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication apparatus according to claim 1 or 2,
When waiting for reception of a beacon transmitted by the other wireless communication device in the certain period, and not receiving a beacon transmitted by the other wireless communication device, the certain period of time from the beacon transmission timing is In the awake state where waiting for reception, and then maintaining the intermittent transmission / reception mode which becomes a low power consumption sleep state, when the beacon transmitted by the other wireless communication device can be received, from the intermittent transmission / reception mode, always, A radio communication apparatus that shifts to a steady transmission / reception mode that maintains the awake state.
前記定常送受信モードでは、前記一定期間は前記他の無線通信装置が送信するビーコンの受信待ちを行い、前記一定期間で前記他の無線通信装置が送信するビーコンを受信できなかった場合に自装置からのビーコンの送信を中止する
ことを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 3, wherein
In the steady transmission / reception mode, the device waits for reception of a beacon transmitted by the other wireless communication device during the certain period, and when the beacon transmitted by the other wireless communication device cannot be received during the certain period, The wireless communication apparatus is characterized by canceling transmission of the beacon.
前記定常送受信モードでは、前記一定期間で前記他の無線通信装置が送信するビーコンを受信できなかった場合にビーコンロストカウント値をインクリメントし、前記ビーコンロストカウント値が閾値以上となった場合に、前記間欠送受信モードに遷移する
ことを特徴とする無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 4, wherein
In the steady transmission / reception mode, the beacon lost count value is incremented when the beacon transmitted by the other wireless communication device cannot be received in the certain period, and the beacon lost count value is equal to or greater than a threshold value, A wireless communication apparatus that is shifted to an intermittent transmission / reception mode.
前記第2の無線通信装置は、前記ビーコン送信タイミングから一定期間内のランダムな時間に前記ビーコンを送信し、
前記第1の無線通信装置は、前記一定期間は前記第2の無線通信装置が送信するビーコンの受信待ちを行い、前記一定期間で前記第2の無線通信装置が送信するビーコンを受信できなかった場合に自装置からビーコンを送信する
ことを特徴とするビーコン送受信方法。 A beacon transmission / reception method for a network in which a first wireless communication device and a second wireless communication device perform direct communication and transmit / receive a beacon at every predetermined interval of beacon transmission timing to achieve time synchronization,
The second wireless communication device transmits the beacon at a random time within a certain period from the beacon transmission timing,
The first wireless communication apparatus waits for reception of a beacon transmitted by the second wireless communication apparatus for the certain period, and cannot receive a beacon transmitted by the second wireless communication apparatus for the certain period. A beacon transmission / reception method characterized by transmitting a beacon from its own device.
前記第1の無線通信装置の前記ビーコン送信タイミングから前記ビーコンを送信開始するまでの時間は、前記第2の無線通信装置の前記ランダムな時間の最大時間よりも大きな時間である
ことを特徴とするビーコン送受信方法。 The beacon transmission / reception method according to claim 6,
The time from the beacon transmission timing of the first wireless communication device to the start of transmission of the beacon is longer than the maximum time of the random time of the second wireless communication device. Beacon transmission / reception method.
前記第1の無線通信装置は、前記一定期間で前記第2の無線通信装置が送信するビーコンの受信待ちを行い、前記第2の無線通信装置が送信するビーコンを受信できなかった場合に、前記ビーコン送信タイミングから前記一定期間は前記ビーコンの受信待ちを行うアウェイク状態で、その後は低消費電力のスリープ状態となる間欠送受信モードを維持し、前記第2の無線通信装置が送信するビーコンを受信できた場合に、前記間欠送受信モードから、常時、前記アウェイク状態を維持する定常送受信モードに遷移する
ことを特徴とするビーコン送受信方法。 The beacon transmission / reception method according to claim 6 or 7,
The first wireless communication device waits for reception of a beacon transmitted by the second wireless communication device in the predetermined period, and when the beacon transmitted by the second wireless communication device cannot be received, From the beacon transmission timing, the beacon can be received in the awake state in which the beacon is waited to be received, and then the intermittent transmission / reception mode in which the low power consumption sleep state is maintained. The beacon transmission / reception method is characterized by transitioning from the intermittent transmission / reception mode to the steady transmission / reception mode in which the awake state is always maintained.
前記第1の無線通信装置は、前記定常送受信モードでは、前記一定期間は前記第2の無線通信装置が送信するビーコンの受信待ちを行い、前記一定期間で前記第2の無線通信装置が送信するビーコンを受信できなかった場合に前記ビーコンの送信を中止する
ことを特徴とするビーコン送受信方法。 The beacon transmission / reception method according to claim 8,
In the steady transmission / reception mode, the first wireless communication apparatus waits for reception of a beacon transmitted by the second wireless communication apparatus for the certain period, and the second wireless communication apparatus transmits for the certain period. A beacon transmitting / receiving method, wherein transmission of the beacon is stopped when a beacon cannot be received.
前記第1の無線通信装置は、前記定常送受信モードでは、前記一定期間で前記第2の無線通信装置が送信するビーコンを受信できなかった場合にビーコンロストカウント値をインクリメントし、
前記ビーコンロストカウント値が閾値以上となった場合に、前記間欠送受信モードに遷移する
ことを特徴とするビーコン送受信方法。 The beacon transmission / reception method according to claim 9,
In the steady transmission / reception mode, the first wireless communication device increments a beacon lost count value when the beacon transmitted by the second wireless communication device cannot be received in the predetermined period.
When the beacon lost count value becomes equal to or greater than a threshold value, the beacon transmission / reception method is switched to the intermittent transmission / reception mode.
前記第2の無線通信装置は、前記ビーコン送信タイミングから一定期間内のランダムな時間に前記ビーコンを送信し、
前記第1の無線通信装置は、前記一定期間は前記第2の無線通信装置が送信するビーコンの受信待ちを行い、前記一定期間で前記第2の無線通信装置が送信するビーコンを受信できなかった場合に自装置からビーコンを送信し、
前記第3の無線通信装置は、自装置からビーコンの送信を行わない
ことを特徴とするネットワークシステム。 A network system in which a first wireless communication device, a second wireless communication device, and a third wireless communication device perform direct communication and transmit and receive beacons at a predetermined interval of beacon transmission timing to achieve time synchronization,
The second wireless communication device transmits the beacon at a random time within a certain period from the beacon transmission timing,
The first wireless communication apparatus waits for reception of a beacon transmitted by the second wireless communication apparatus for the certain period, and cannot receive a beacon transmitted by the second wireless communication apparatus for the certain period. If you send a beacon from your device,
The third wireless communication apparatus does not transmit a beacon from itself.
前記第1の無線通信装置の前記ビーコン送信タイミングから前記ビーコンを送信開始するまでの時間は、前記第2の無線通信装置の前記ランダムな時間の最大時間よりも大きな時間である
ことを特徴とするネットワークシステム。 The network system according to claim 11, wherein
The time from the beacon transmission timing of the first wireless communication device to the start of transmission of the beacon is longer than the maximum time of the random time of the second wireless communication device. Network system.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2013228711A JP2015089089A (en) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | Radio communication device, beacon transmission and reception method, and network system |
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JP2017215702A (en) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Attendance management system |
-
2013
- 2013-11-01 JP JP2013228711A patent/JP2015089089A/en active Pending
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