JP2018157269A - 無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ネットワーク内の無線通信装置の数が増加したとしても、過度な制御フレームの増加できる無線通信装置を提供する。【解決手段】 本発明は、時分割多重接続方式を採用し、時分割されたタイムスロットの割り当ては、ブロードキャスト用と個別の無線通信装置間用の２種類存在し、データフレーム及び制御フレームの宛先が特定されていれば個別用タイムスロット、特定されていなければブロードキャスト用タイムスロットを用いる無線通信装置において、所定時間内に周囲の無線通信装置から受信したブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数を計測する受信制御フレーム計測手段と、計測されたブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数に基づいて、所定時間内にブロードキャストする前記制御フレームの送信回数を決定する制御手段とを有することを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信方法に関し、例えば、時分割多重接続（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の無線ネットワークに適用し得るものである。

従来から時分割多重接続方式を採用し、タイムスロットに割り当てられた無線通信装置のみ送信権を与えることでフレームの衝突を回避する無線方式が存在する。

また、あるチャネルのみでフレーム送受信を行うと電波干渉により、無線通信装置の送信エラー率が高くなることがある。そのため、フレーム毎に送信チャネルを変更し、電波干渉の起こり難いチャネルも利用することで、トータルの送信エラー率を抑えるようにするという無線チャネルホッピング方式も存在する。

このような時分割多重接続方式とチャネルホッピング方式の両方の機能を持つ方式として、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＴＳＣＨ（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔｔｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ ｈｏｐｐｉｎｇ）（例えば、非特許文献１参照）等が存在する。

ＴＳＣＨでは、個別タイムスロットと共有タイムスロット（ブロードキャスト用タイムスロット）がある。個別タイムスロットは、送受信無線通信装置が固定であり、これら以外の無線通信装置は受信待機する必要がない。共有タイムスロットは全無線通信装置でタイムスロットを共有し、ブロードキャストフレームや、宛先アドレスが個別タイムスロットに割り当てられていない場合には、共有タイムスロットで送信し、周囲の全線通信装置が無線信号を受信する。

コーディネータデバイスは、拡張ビーコンを電波到達範囲のデバイス（無線通信装置）に対し周期的に送信している。拡張ビーコンには、同期用時間、チャネルホッピング、タイムスロット、リンクやスロット情報が含まれる。

新規にネットワークに接続しようとするデバイスは、まず周囲のデバイスからのビーコンを受信する。そして、ビーコン中の情報を用いてネットワーク参加用のタイムスロットを設定し、上位デバイスとネットワーク参加手続きを行う。

ネットワーク参加後、上位レイヤの管理エンティティ等から、データ通信用のスロットフレームやリンクの新規作成情報を受ける。

拡張ビーコンを送信するデバイスは、スター型ネットワークではコーディネーターのみが行えばよい。メッシュネットワークでは、コーディネーターからの拡張ビーコンを直接受信できないデバイスが発生するため、ルーターデバイスも拡張ビーコンを送信する。

ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｌｏｃａｌ ａｎｄ ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ｐａｒｔ １５．４：Ｌｏｗ−Ｒａｔｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＬＲ−ＷＰＡＮｓ）（P１６ ５．１．１．５ ＴＳＣＨ Ｓｌｏｔｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：ＴＳＣＨのタイムスロット構造）（Ｐ２４ ５．１．２．６ ＴＳＣＨ ＰＡＮ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ：初期手順について）

しかしながら、ＴＳＣＨでは、ネットワーク内のデバイス（無線通信装置）の数が増加すると、ビーコン等の制御メッセージが増加する。全制御メッセージの送信ができるようタイムスロットの割り当てを行うと、データフレーム用のタイムスロットの割り当てが減るという問題が生じる。

ビーコンの送信周期を長くすると、新規にネットワークに参加しようとするデバイスのスキャン周期を長くしておく必要があり、結果的にネットワーク接続に時間がかかる。またスキャン中は受信待機するため消費電力が増加する。

そのため、ネットワーク内の無線通信装置の数が増加したとしても、過度な制御フレームの増加を防止し、データ通信を効率的に実行できる無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信方法が望まれている。

第１の本発明は、時分割多重接続方式を採用し、時分割されたタイムスロットの割り当ては、ブロードキャスト用と個別の無線通信装置間用の２種類存在し、データフレーム及び制御フレームの宛先が特定されていれば個別用タイムスロット、特定されていなければブロードキャスト用タイムスロットを用いる無線通信装置において、（１）所定時間内に周囲の無線通信装置から受信したブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数を計測する受信制御フレーム計測手段と、（２）前記受信制御フレーム計測手段により計測されたブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数に基づいて、所定時間内にブロードキャストする前記制御フレームの送信回数を決定する制御手段とを有することを特徴とする。

第２の本発明の無線通信プログラムは、時分割多重接続方式を採用し、時分割されたタイムスロットの割り当ては、ブロードキャスト用と個別の無線通信装置間用の２種類存在し、データフレーム及び制御フレームの宛先が特定されていれば個別用タイムスロット、特定されていなければブロードキャスト用タイムスロットを用いる無線通信装置に搭載されるコンピュータを、（１）所定時間内に周囲の無線通信装置から受信したブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数を計測する受信制御フレーム計測手段と、（２）前記受信制御フレーム計測手段により計測されたブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数に基づいて、所定時間内にブロードキャストする前記制御フレームの送信回数を決定する制御手段として機能させることを特徴とする。

第３の本発明は、時分割多重接続方式を採用し、時分割されたタイムスロットの割り当ては、ブロードキャスト用と個別の無線通信装置間用の２種類存在し、データフレーム及び制御フレームの宛先が特定されていれば個別用タイムスロット、特定されていなければブロードキャスト用タイムスロットを用いる無線通信装置に使用する無線通信方法において、受信制御フレーム計測手段及び制御手段を有し、（１）前記受信制御フレーム計測手段は、所定時間内に周囲の無線通信装置から受信したブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数を計測し、（２）前記制御手段は、前記受信制御フレーム計測手段により計測されたブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数に基づいて、所定時間内にブロードキャストする前記制御フレームの送信回数を決定することを特徴とする。

本発明によれば、ネットワーク内の無線通信装置の数が増加したとしても、過度な制御フレームの増加を防止し、データ通信を効率的に実行できる。

第１の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る無線通信システムの全体構成の例について示すブロック図である。 第１の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（ビーコンの送信回数制御）を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る無線通信装置（プライオリティレベル１）のビーコンの送受信回数を示す説明図である。 第２の実施形態に係る無線通信システムの全体構成の例について示すブロック図である。 第２の実施形態に係る受信カウンターの記録データを示す説明図である。 第２の実施形態に係る送信カウンターの記録データを示す説明図である。 第２の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（ビーコンの送信回数制御）を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（別チャネルによるビーコンの送信回数制御）を示すフローチャートである。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明に係る無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信方法の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
（Ａ−１−１）全体構成
図２は、第１の実施形態に係る無線通信システムの全体構成の例について示すブロック図である。

無線通信システム１には、１台のコーディネーター１０及び８台の無線通信装置２０（２０−１〜２０−８）が配置されている。図２では、説明を容易にするために、無線通信システム１が、１台のコーディネーター１０と８台の無線通信装置２０を有する場合を例示しているが、勿論、コーディネーター１０及び無線通信装置２０の数は特に限定されるものではない。また、コーディネーター１０及び無線通信装置２０の通信方式は、特に限定されるものではなく、例えば、種々の無線ＬＡＮインタフェースを適用することができる。この実施形態では、コーディネーター１０及び無線通信装置２０は、ＴＳＣＨの無線通信方式により無線通信を行っていることを前提とする。以下では、説明の便宜上、無線通信システム１（無線ネットワーク）を構成するコーディネーター１０及び無線通信装置２０を総称してノードとも呼ぶものとする。

図２における、各ノードを結ぶ矢印は、ビーコンフレームの送受信方向を示すものである。図２における無線通信システム１のトポロジー（通信経路）はビーコンフレームに関する通信経路であるが、ビーコンフレーム以外の制御フレーム、及びデータフレームについては、別の経路を使用しても良い。

コーディネーター１０は、ネットワークコーディネート機能を有し、起動直後から周期的にビーコンフレームを送信する。この実施形態では、コーディネーター１０からの距離を示す指標として、プライオリティレベルを用いる。プライオリティレベルは、距離に応じて段階的に値が増加する指標である。なお、コーディネーター１０のプライオリティレベルは「０」とする。

無線通信装置２０−１〜２−４は、コーディネーター１０と直接通信できるノードである。無線通信装置２０−１〜２−４は、コーディネーター１０と同期が取れた後、周期的にビーコンフレームを送信する。無線通信装置２０−１〜２０−４のプライオリティレベルは「１」である。

無線通信装置２０−５〜２０−８は、コーディネーター１０とは、無線通信装置２０−１〜２０−４の何れかを介し通信できる位置にあるものとする。無線通信装置２０−５〜２−８は、無線通信装置２０−１〜２−４の何れかと同期が取れた後、周期的にビーコンフレームを送信する。無線通信装置２０−５〜２−８のプライオリティレベルは「２」である。

（Ａ−１−２）無線通信装置２０の詳細な構成
図１は、第１の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る無線通信装置は、図１に示す各構成部を搭載した専用のＩＣチップ等のハードウェアとして構成しても良いし、又は、ＣＰＵと、ＣＰＵが実行するプログラムを中心としてソフトウェア的に構成して良いが、機能的には、図１で表すことができる。

図１において、無線通信装置２０は、送受信制御部１１、受信カウンター１２、受信フレーム解析部１３、送信タイマー１４、及び無線送受信部１５を有する。図１では、本実施形態の特徴部分であるビーコンフレームの制御について関係のある部分のみを図示し、それ以外の構成は省略している。

送受信制御部１１は、自装置内の上位レイヤからの送信要求、他装置からの転送要求があると、送信フレームを生成する。そして送受信制御部１１は、受信カウンター１２や、送信タイマー１４等の情報を用いて送信タイミングを決定し、無線送受信部１５に対し送信要求を出力するものである。送受信制御部１１は、受信カウンター１２の値に基づいて、所定時間内にブロードキャストするビーコンフレームの送信回数を制御する。

受信カウンター１２は、所定時間内のビーコンフレームの受信回数を記録するものである。

受信フレーム解析部１３は、無線送受信部１５からの入力フレームの種別を解析し自装置内に取り込むフレームならば送受信制御部１１に与える。また、受信フレーム解析部１３は、自身と同じプライオリティレベルの他の無線通信装置からビーコンフレームを受信したら、受信カウンター１２に通知する機能を有する。

送信タイマー１４は、周期タイマーであって、ビーコン送信周期を設定するものである。そして、送信タイマー１４は、ビーコン送信時刻になれば、その旨を送受信制御部１１に通知する機能を有する。この実施形態では、送受信制御部１１が送信タイマー１４のビーコン送信周期を変更することにより、所定時間内のビーコン送信数を制御することができる。送受信制御部１１がビーコン送信数を制御する例については、動作の項で詳述する。

無線送受信部１５は、図示しないアンテナからの無線信号に対して復調処理を行い、デジタルデータ（フレーム）に変換して受信フレーム解析部１３に与えるものである。また、無線送受信部１５は、送受信制御部１１から与えられた送信データ（送信要求）を無線信号に変換して（変調処理を行って）図示しないアンテナに与えるものである。

なお、コーディネーター１０は、無線通信装置２０と同様の構成を有し、ネットワークコーディネータ機能も従来と同様であるので、説明は省略する。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第１の実施形態の無線通信システム１の動作を、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態では、無線通信システム１を構成する各無線通信装置２０のビーコンフレームの処理について特徴が存在するので、以下では、無線通信装置２０のビーコンフレームの処理について説明を行う。

図３は、第１の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（ビーコンの送信回数制御）を示すフローチャートである。

無線通信装置２０は、コーディネーター１０又は他の無線通信装置２０から受信したフレームに基づいて、受信カウンター１２の更新を行う（Ｓ１０１）。具体的には、無線送受信部１５は、無線信号を受信すると、所定の処理を施してフレームに変換して、受信フレーム解析部１３に与える。受信フレーム解析部１３は、受信したフレームが自装置向けのフレームであるならば、送受信制御部１１に当該フレームを与える。また、受信フレーム解析部１３は、ビーコンフレームを受信したと判定すれば、ビーコンのペイロード、又は送信元アドレスから送信元（コーディネーター１０又は他の無線通信装置２０）のプライオリティレベルを調べる。受信フレーム解析部１３は、自身のプライオリティレベルと同一であれば、受信カウンター１２に通知する。受信カウンター１２は、カウンターを１だけ加算する。

無線通信装置２０（送受信制御部１１）は、送信回数変更時刻になったか（送信タイマー１４がタイムアウトしたか）否か判定する（Ｓ１０２）。無線通信装置２０は、送信タイマー１４がタイムアウトした場合には、次の処理を実行し、タイムアウトしていない場合には、フレームの受信待機状態を継続する。

送受信制御部１１は、ビーコン受信回数（受信カウンター１２の値）が予め定められた上限しきい値以上であるか否か判定を行う（Ｓ１０３）。無線通信装置２０は、ビーコン受信回数が上限しきい値以上の場合には、次の処理（Ｓ１０４）を実行し、上限しきい値未満の場合には、後述するステップＳ１０５の処理を実行する。ただし、無線通信装置２０は、ビーコン受信回数が、上限しきい値未満の場合でも、下限しきい値以外に下がっている場合には次の処理（Ｓ１０４）を実行する。

送受信制御部１１は、ビーコンフレームの送信周期の変更（送信タイマー１４の設定変更）を行う（Ｓ１０４）。具体的には、送受信制御部１１は、ビーコン受信回数が上限しきい値以上になれば送信タイマー１４の設定時間を延ばす（つまり、ビーコンフレームの送信周期を広げ送信回数を減少させる）。また、送受信制御部１１は、ビーコン受信回数が下限しきい値以下になれば、送信タイマー１４の設定時間を短くする（つまり、ビーコンの送信周期を狭め送信回数を増加させる）。

上記のように、ビーコンフレームの送信周期を変更することで、ネットワーク内の無線通信装置２０の数が増加したとしてもビーコンフレーム数は増加し難くなる。また、ネットワーク内の無線通信装置２０の数が少ない場合でもビーコンフレーム数は確保され、新規にネットワーク接続しようとする無線通信装置２０がビーコンフレームを受信しやすい状態を保てる。

なお、送信回数の変化量は、特に限定するものでは無い。例えば、通常、変化量は１回として、先述のＳ１０３における受信回数の判定時に受信回数が大きく変更すれば２回以上変化させるようにしても良い。また、ビーコン送信回数の減少後の送信タイミングについても限定しない。周囲の無線通信装置２０からのビーコン送信タイミングを考慮し、ネットワーク全体でビーコンが等間隔になるような制御を加えるようにしても良い。

送受信制御部１１は、送信タイマー１４がタイムアウトする毎に、送信タイマー１４をクリアし、受信カウンター１２（ビーコン受信回数）を０に戻す（Ｓ１０５）。

次に、先述のステップＳ１０３及びステップＳ１０４の無線通信装置２０−１の動作について、具体例（各無線通信装置２０のビーコンの送受信回数）を挙げて説明する。図４は、第１の実施形態に係る無線通信装置（プライオリティレベル１）のビーコンの送受信回数を示す説明図である。無線通信装置２０−１〜２０−４は、自身以外の他の３台の無線通信装置２０（２０−１〜２０−４）からのフレームを受信できるものとする。先に述べたように、無線通信装置２０−１〜２０−４のプライオリティレベルは１である。無線通信装置２０−１は、無線通信装置２０−１〜２０−３からビーコンフレームを受信すると、受信カウンター１２でカウントする。なお、無線通信装置２０−１は、コーディネーター１０からビーコンフレームを受信したとしても、コーディネーター１０のプライオリティレベルは０であるので、受信カウンター１２ではカウントしない（同様に、プライオリティレベルが自装置より低い無線通信装置２０−５〜２０−８から受信したとしてもカウントしない）。初期のビーコン送信回数は、５回／秒とする。また、上限しきい値は１０回／秒、下限しきい値は３回／秒とする。

時刻Ｔ１において、無線通信装置２０−１のビーコン受信回数は無線通信装置２０−２から受信した５回であるので、上限しきい値以下である。よって、無線通信装置２０−１は、ビーコン送信回数を５回／秒で継続する（送信タイマー１４の変更無し）。同様に、無線通信装置２０−２のビーコン送信回数も変更は無い。

時刻Ｔ２において、無線通信装置２０−１のビーコン受信回数は無線通信装置２０−２、２０−３からの計１０回であるので、上限しきい値に達している。よって、無線通信装置２０−１は、送信タイマー１４の設定を変更し、ビーコン送信回数を４回／秒に減少させる。なお、無線通信装置２０−２、２−３についても、ビーコン受信回数が１０回で上限しきい値に達することになるので、ビーコン送信回数を４回／秒に減少させる。

時刻Ｔ３において、プライオリティレベルが１の無線通信装置２０の全送信回数が１５回から１２回に減少される。

時刻Ｔ４において、無線通信装置２０−１のビーコン受信回数は、無線通信装置２０−２〜２−４からの計１２回であるので、上限しきい値に達する。よって、無線通信装置２０−１は、送信タイマー１４の設定を変更し、ビーコン送信回数を３回／秒に減少させる。なお、無線通信装置２０−２〜２−４についても、ビーコン受信回数が１２回で上限しきい値に達することになるので、ビーコン送信回数を３回／秒に減少させる。

時刻Ｔ５において、プライオリティレベルが１の無線通信装置２０の全送信回数が１６回から１２回に減少される。

時刻Ｔ６において、無線通信装置２０−１のビーコン受信回数は無線通信装置２０−２から受信した３回であるので、下限しきい値を下回る。よって、無線通信装置２０−１は、送信タイマー１４の設定を変更し、ビーコン送信回数を４回／秒に増加（時刻Ｔ５から１増加する）させる。なお、無線通信装置２０−２についても、ビーコン受信回数が３回で下限しきい値を下回ることになるので、ビーコン送信回数が４回／秒に増加する。

時刻Ｔ７において、プライオリティレベルが１の無線通信装置２０の全送信回数が６回から８回に増加する。

このように、全送信回数が増えると、１装置あたりのビーコンの送信回数は減少するが、全送信回数が減りすぎれば、個々の送信回数を増加させるので、全送信回数の変化量を抑えることができる（この例では約１０回前後）。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、以下の効果を奏する。

無線通信装置２０（送受信制御部１１）は、無線通信装置の数が増え、総ビーコン送信数が増加すると、個々の装置のビーコン送信数を減少させるようにした。無線通信装置数が増加したとしても、ネットワーク全体によるビーコン送信回数には変化が少なく、ビーコン用タイムスロットの増加を防ぐことができる。よって、各装置は、データ送信用タイムスロットの割り当てを十分確保できるという効果が得られる。

また、無線通信装置２０（送受信制御部１１）は、プライオリティレベルを利用して、ビーコン送信回数を制御するようにした。そのため、無線通信装置２０の設置位置が考慮されやすくなり、ある受信無線通信装置の近傍装置数が少ないためスキャン時間内にビーコンを受信できなくなる確率が減少するという効果がさらに得られる。

（Ｂ）第２の実施形態
以下、本発明に係る無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信方法の第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図５は、第２の実施形態に係る無線通信システムの全体構成の例について示すブロック図である。図５において、無線通信システム１Ａは、図２の無線通信システム１の構成に加えて、ノイズ源Ｎが追加（発生）している。ノイズ源Ｎを中心に点線で囲まれた範囲内の無線通信装置２０（２０−１〜２０−３）は、ノイズの影響を受けている。この実施形態では、無線通信装置２０は３つのチャネルを使用している例を挙げるが、これに限定されるもので無い。また、各チャネルが受けるノイズ源Ｎの影響は、一定では無くそれぞれ異なるものとする。

第２の実施形態の無線通信装置２０は、先述の図１で示した構成と同様の構成を適用できるが、以下の点が異なる。

第２の実施形態の受信カウンター１２は、第２の実施形態と異なり、送信元の無線通信装置２０、受信チャネルごとにビーコンの受信回数を保存する。図６は、第２の実施形態に係る受信カウンターの記録データを示す説明図である。図６において、受信カウンターデータＤ１は、無線通信装置２０−１が受信した所定時間内のビーコンフレームの数を他の無線通信装置２０−１〜２０−３及びチャネル毎にカウントしたものである。第２の実施形態の送受信制御部１１が受信カウンターデータＤ１を使用する例については、動作の項で説明する。

また、第２の実施形態の送受信制御部１１は、送信したフレームの情報ついて記録するデータ送信カウンターを有する。図７は、第２の実施形態に係る送信カウンターの記録データを示す説明図である。図７において、送信カウンターデータＤ２は、無線通信装置２０−１が送信したデータフレームの数を他の無線通信装置２０−１〜２０−３及びチャネル毎に送信回数（送信に失敗した場合にはエラー回数）としてカウントしたものである。第２の実施形態の送受信制御部１１が送信カウンターデータＤ２を使用する例については、動作の項で説明する。なお、カウントするフレームの種類については、データフレーム以外に制御フレームについてもカウントして良い。

（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第２の実施形態の無線通信システム１Ａ（無線通信装置２０）の動作を、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態では、無線通信システム１Ａを構成する各無線通信装置２０のビーコンフレームの処理について特徴が存在するので、以下では、無線通信装置２０のビーコンフレームの処理について説明を行う。

図８は、第２の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（ビーコンの送信回数制御）を示すフローチャートである。

無線通信装置２０は、コーディネーター１０又は他の無線通信装置２０から受信したフレームに基づいて、受信カウンター１２（受信カウンターデータＤ１）の更新を行う（Ｓ２０１）。例えば、無線通信装置２０は、受信カウンターデータＤ１を参照し、ビーコンフレームの送信元アドレス（無線通信装置２０）の受信チャネルに対応するカウンターを１だけ加算する。

無線通信装置２０（送受信制御部１１）は、送信データが存在する場合には、無線送受信部１５を介して送信を行い、送信カウンター（送信カウンターデータＤ２）の更新を行う（Ｓ２０２）。なお、無線通信装置２０は、データ送信を行う際には、ＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ／確認応答）要求を付加して送信を行うものとする。無線通信装置２０（送受信制御部１１）は、データ送信先の無線通信装置２０からＡＣＫを受信したら、データ送信先アドレス（無線通信装置２０）の使用したチャネルに対応する送信回数のカウンターを１だけ加算する。一方、無線通信装置２０（送受信制御部１１）は、データ送信先の無線通信装置２０からＡＣＫを受信できなった場合には、データ送信先アドレス（無線通信装置２０）の使用したチャネルに対応するエラー回数のカウンターを１だけ加算する。

無線通信装置２０（送受信制御部１１）は、送信回数変更時刻になったか（送信タイマー１４がタイムアウトしたか）否か判定する（Ｓ２０３）。無線通信装置２０は、送信タイマー１４がタイムアウトした場合には、次の処理を実行し、タイムアウトしていない場合には、先述のステップＳ２０１に遷移する。

送受信制御部１１は、チャネル毎のビーコン受信回数（受信カウンターデータＤ１の値）が予め定められた上限しきい値以上であるか否か判定を行う（Ｓ２０４）。なお、チャネル毎のビーコン受信回数は、受信カウンターデータＤ１のチャネル毎の各無線通信装置２０の合計値である（例えば、チャネル１の受信回数は、無線通信装置２０-２の１０回と無線通信装置２０-２の１０回との合計２０回となる）。無線通信装置２０は、ビーコン受信回数が上限しきい値以上の場合（上限しきい値以上のチャネルが存在する場合）には、次の処理（Ｓ２０５）を実行し、上限しきい値未満の場合（上限しきい値未満のチャネルしか存在しない場合）には、後述するステップＳ２０７の処理を実行する。ただし、無線通信装置２０は、ビーコン受信回数が、上限しきい値未満の場合でも、下限しきい値以外に下がっている場合には次の処理（Ｓ２０５、Ｓ２０６）を実行する。

送受信制御部１１は、送信カウンターデータＤ２を参照し、送信エラー率がしきい値未満であるか否か判定を行う（Ｓ２０５）。送受信制御部１１は、送信エラー率がしきい値未満の場合には、次の処理（Ｓ２０６）を実行し、しきい値以上の場合には、後述するステップＳ２０７の処理を実行する。なお、送信エラー率（送信回数に対するエラー回数の比）の判定は、全送信先の無線通信装置２０の平均、又は送信先の無線通信装置２０毎のいずれでもよい。なお、送信エラー率がしきい値以上の場合、送信エラー率がしきい値未満の別チャネルでビーコンを送信する変形例については、図９の説明で後述する（この変形例の場合にはしきい値以上の場合でもステップＳ２０６の処理を実行する）。

送受信制御部１１は、該当チャネルのビーコンフレームの送信回数の変更を行う（Ｓ２０６）。送信回数の変更手段は、限定されるものでは無いが、例えば、２回／１秒の割合で、該当チャネルのビーコンフレームの送信を行っていた場合には、１回分を内部でキャンセル扱いとして、ビーコンフレームの送信回数を制御（変更）しても良い。また、送受信制御部１１は、チャネル毎にビーコンの送信周期を管理している場合には、該当チャネルのビーコン受信回数が上限しきい値以上になれば送信タイマー１４の設定時間を延ばす（つまり、ビーコンフレームの送信周期を広げ送信回数を減少させる）ようにしても良い。なお、送受信制御部１１は、ビーコン受信回数が下限しきい値以下であれば、送信回数を増加させる。

送受信制御部１１は、送信タイマー１４がタイムアウトする毎に、送信タイマー１４をクリアし、受信カウンター１２（送信カウンターデータＤ２）を０に戻す（Ｓ２０７）。送信カウンターデータＤ２（送信回数、エラー回数）をクリアするタイミングについては限定されるものでは無く、また、受信カウンター１２のクリアと連動させなくても良い。

次に、ビーコンフレームの送信回数（送信周期）の変更手順（主に先述のステップＳ２０４、Ｓ２０５の処理）の詳細について、具体例を挙げつつ改めて説明する。なお、各無線通信装置２０のチャネルごとのビーコンの受信回数は、先述の図６（受信カウンターデータＤ１）であって、チャネルごとの送信回数及びエラー回数は、先述の図７（送信カウンターデータＤ２）であるものとする。また、ビーコンの受信回数の上限しきい値は各チャネルについて「３０」とし、下限しきい値は「１０」とする。さらに、データ送信エラー率のしきい値は「６％」とする。無線通信装置２０−１は、チャネル１〜３までの各チャネルについて、１０回／秒の割合でビーコンを送信しているものとする。

無線通信装置２０−１の送受信制御部１１は、チャネル毎のビーコン受信回数が予め定められた上限しきい値以上であるか否か判定を行う。図６の受信カウンターデータＤ１を参照すると、チャネル１のビーコン受信回数の合計は「２０」、チャネル２のビーコン受信回数の合計は「３０」、チャネル３のビーコン受信回数の合計は「４０」である。よって、チャネル２及び３の各ビーコン受信回数は、上限しきい値（３０）以上となる。

次に、送受信制御部１１は、チャネル２及び３のビーコン送信回数を減少させるか否か判定する。図７の送信カウンターデータＤ２を参照すると、チャネル２の送信エラー率（無線通信装置２０−２〜２０−４の合計の送信エラー率）は、（４０＋１０＋０）／（２００＋２００＋１００）×１００＝１０（％）である。よって、チャネル２の送信エラー率は、送信エラー率のしきい値（６％）以上であるので、チャネル２での送信回数の減少処理は行わない。また、チャネル３の送信エラー率は、（１０＋５＋０）／（３００＋２００＋１００）×１００＝２．５（％）である。よって、チャネル３の送信エラー率は、送信エラー率のしきい値を下回っている。従って、送受信制御部１１は、チャネル３のみ送信回数の減少処理（先述のステップＳ２０６）を行う。

次に、該当チャネルの送信回数の減少を行うのでは無く、送信エラー率がしきい値未満の別チャネルでビーコンの送信回数を制御する例を説明する。図９は、第２の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（別チャネルによるビーコンの送信回数制御）を示すフローチャートである。

無線通信装置２０−１の送受信制御部１１は、送信エラー率が上限しきい値を超えている無線通信装置２０及びチャネルをリストアップする（Ｓ３０１）。例えば、図７の送信カウンターデータＤ２を参照すると、チャネル２の無線通信装置２０−２の送信エラー率は、４０／２００×１００＝２０（％）である。チャネル２の無線通信装置２０−２の送信エラー率は、しきい値（６％）を超えているので、リストアップの対象となる。

次に、送受信制御部１１は、ビーコン受信回数が上限しきい値未満のチャネルのリストアップを行う（Ｓ３０２）。例えば、図６の受信カウンターデータＤ１を参照すると、ビーコン受信回数が上限しきい値を下回っているのはチャネル１のみである。また、図７の送信カウンターデータＤ２を参照すると、チャネル１での無線通信装置２０−２への送信エラー率（５％）は、しきい値（６％）を下回っている。

次に、送受信制御部１１は、変更可能ビーコン回数の計算を行う（Ｓ３０３）。例えば、送受信制御部１１は、先述のステップＳ３０２の処理により、チャネル１での、無線通信装置２０−２への送信回数を増加させるように変更する。図６の受信カウンターデータＤ１を参照すると、チャネル１の受信カウンターの合計値は２０、及び上限しきい値は３０であるので、後９回以下ならビーコンの送信を増加できる。

送受信制御部１１は、ビーコン送信チャネルの変更を行う（Ｓ３０４）。例えば、チャネル２でのビーコン送信回数を１回減少し、チャネル１での送信回数を１回増加させる設定を行う。

（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。

無線通信装置２０（送受信制御部１１）は、チャネル単位で、送信エラー率を考慮してビーコン受信数を計算し、受信数が多いときはビーコン送信回数を減少させるようにして、チャネル毎の各無線通信装置の周囲の電波状況も考慮されたビーコン送信数の制御が可能となった。

また、チャネル毎に電波状況が異なる場合、第１の実施形態に比べ、ビーコン受信数の検知漏れによる送信数の過剰送信や、送信数を減少させ過ぎによるスキャン時間内のビーコン受信不可状態を防止できる。

（Ｃ）他の実施形態
上記各実施形態に加えて、さらに、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。

（Ｃ−１）上記各実施形態では、送受信制御部１１がビーコンの送信回数を制御することにより、間接的にデータフレームへのタイムスロットを増加させる例ついて説明したが、変形例として、タイムスロットパターンを変更するようにしても良い。つまり、送受信制御部１１は、ビーコン送信回数の減少後、ブロードキャスト用のタイムスロットの割り当て数を減らし、個別タイムスロットの割り当て数を増やすようにしても良い。例えば、コーディネーター（上記各実施形態では、コーディネーター１０）は、ネットワーク内の無線通信装置数及びビーコン数を収集し、無線装置数が多いがビーコン数が減少したときは、ブロードキャスト用タイムスロットの一部の割り当てを停止する制御信号をネットワーク内の無線通信装置に送信（通知）する。通知を受けた無線通信装置は、空きスロットを設定する。その後、個別タイムスロットを増加させたい無線通信装置は、この空きスロットに新規に割り当てることで実現できる。これにより、上記各実施形態に比べて、データフレーム送信に必要なタイムスロットを確保し易くなる。

（Ｃ−２）上記各実施形態では、送受信制御部１１がビーコンの送信回数を増減させる例ついて説明したが、変形例として、受信ビーコン数が多いならば、送信出力を下げてビーコン到達範囲を狭めることで、ある範囲内のビーコン数を減少させるようにしても良い。

（Ｃ−３）上記各実施形態では、特定チャネルのビーコン送信を減少させる例について説明したが、変形例として、送信回数（送信要求回数）を減らすのでは無く、そのチャネルへのタイムスロット割り当てを減少させるようにしても良い。

（Ｃ−４）上記各実施形態では、ビーコンフレームの制御について説明したが、適用可能なフレームはこれに限られず、他のブロードキャストのフレームにも適用可能である。

１、１Ａ…無線通信システム、１０…コーディネーター、１１…送受信制御部、１２…受信カウンター、１３…受信フレーム解析部、１４…送信タイマー、１５…無線送受信部、２０（２０−１〜２０−８）…無線通信装置、Ｄ１…受信カウンターデータ、Ｄ２…送信カウンターデータ、Ｎ…ノイズ源。

Claims (9)

1. 時分割多重接続方式を採用し、時分割されたタイムスロットの割り当ては、ブロードキャスト用と個別の無線通信装置間用の２種類存在し、データフレーム及び制御フレームの宛先が特定されていれば個別用タイムスロット、特定されていなければブロードキャスト用タイムスロットを用いる無線通信装置において、
   所定時間内に周囲の無線通信装置から受信したブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数を計測する受信制御フレーム計測手段と、
   前記受信制御フレーム計測手段により計測されたブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数に基づいて、所定時間内にブロードキャストする前記制御フレームの送信回数を決定する制御手段と
   を有することを特徴とする無線通信装置。
2. ブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数についての第１のしきい値、及び前記第１のしきい値より小さな値である第２のしきい値を有し、
   前記制御手段は、ブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数が、前記第１のしきい値以上の場合には、ブロードキャストする前記制御フレームの送信回数を増加させ、前記第２のしきい値以下の場合には、ブロードキャストする前記制御フレームの送信回数を減少させることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記制御フレームには、ネットワークコーディネータから前記制御フレームを送信した無線通信装置までの距離に関する指標が含まれ、
   前記受信制御フレーム計測手段は、前記制御フレームに含まれる前記指標が、前記ネットワークコーディネータから自身までの距離示す指標と同レベルの場合のみ、前記制御フレームの受信回数を計測することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
4. 前記受信制御フレーム計測手段は、所定時間内の周囲の無線通信装置からのブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数を、受信したチャネル毎に計測し、
   前記制御手段は、チャネル毎に前記受信制御フレーム計測手段により計測された前記制御フレームの受信回数に基づいて、所定時間内にブロードキャストする前記制御フレームの送信回数を決定する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信装置。
5. 所定時間内の周囲の無線通信装置への前記データフレームの送信回数及びエラー回数をチャネル毎に計測する送信フレーム計測手段を有し、
   前記制御手段は、前記データフレームの送信回数及びエラー回数に基づき算出されるチャネル毎の送信エラー率も加味して、所定時間内にブロードキャストする前記制御フレームの送信回数を決定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
6. 前記送信エラー率と比較する第３のしきい値を有し、
   前記制御手段は、前記送信エラー率と前記第３のしきい値とを比較し、その比較した結果、前記送信エラー率が前記第３のしきい値以上のチャネルについては、ブロードキャストする前記制御フレームの送信回数を減少させ、前記送信エラー率が前記第３のしきい値未満のチャネルについては、ブロードキャストする前記制御フレームの送信回数を増加させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
7. 周囲の無線通信装置からのブロードキャストによる前記制御フレームの受信情報及び無線通信装置の数に関する情報を用い、ブロードキャスト用タイムスロットの割り当て数の削減又は増加要求を周囲の無線通信装置に送信することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の無線通信装置。
8. 時分割多重接続方式を採用し、時分割されたタイムスロットの割り当ては、ブロードキャスト用と個別の無線通信装置間用の２種類存在し、データフレーム及び制御フレームの宛先が特定されていれば個別用タイムスロット、特定されていなければブロードキャスト用タイムスロットを用いる無線通信装置に搭載されるコンピュータを、
   所定時間内に周囲の無線通信装置から受信したブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数を計測する受信制御フレーム計測手段と、
   前記受信制御フレーム計測手段により計測されたブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数に基づいて、所定時間内にブロードキャストする前記制御フレームの送信回数を決定する制御手段と
   して機能させることを特徴とする無線通信プログラム。
9. 時分割多重接続方式を採用し、時分割されたタイムスロットの割り当ては、ブロードキャスト用と個別の無線通信装置間用の２種類存在し、データフレーム及び制御フレームの宛先が特定されていれば個別用タイムスロット、特定されていなければブロードキャスト用タイムスロットを用いる無線通信装置に使用する無線通信方法において、
   受信制御フレーム計測手段及び制御手段を有し、
   前記受信制御フレーム計測手段は、所定時間内に周囲の無線通信装置から受信したブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数を計測し、
   前記制御手段は、前記受信制御フレーム計測手段により計測されたブロードキャストによる前記制御フレームの受信回数に基づいて、所定時間内にブロードキャストする前記制御フレームの送信回数を決定する
   ことを特徴とする無線通信方法。
   

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