JP3602774B2 - 無線通信システム、及び無線端末装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信チャンネルを取得するためのビーコンパケットの送信用に設けられたビーコン期間、及びデータ送信用に設けられたデータ期間が交互する条件下で同期を取って通信を行えるようにする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビーコンを使用したスロット通信方式では、時間的に分割されたビーコン期間とデータ期間を合わせたものを通信上の単位とし、これを一つのチャンネルとして使用する。それらの期間はそれぞれ複数のスロットに分けている。
【０００３】
そのスロット通信方式を採用して無線通信システムは、通信チャンネルを取得するためのビーコンパケットを送受信できる無線端末装置（ビーコン局）、及びそのビーコンパケットを送信しない一つ以上の無線端末装置（クライアント局）をグループとし、そのグループが複数、存在する形で構成されている。
【０００４】
そのような構成の通信システムでは、各グループのビーコン局は通信チャンネルを取得したい場合に、ビーコン期間からランダムに一つのスロットを選択して、ビーコンパケットを送信する。そのビーコンパケットを送信する前に他のグループのビーコン局が送信したビーコンパケットを受信すると、今回、対象としている通信チャンネルは受信したビーコンパケットを送信したビーコン局のグループが取得することから、ビーコンパケットの送信は中止し、次回、以降にその送信を延期する。それにより、データの衝突を回避するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記スロット通信方式を採用した無線通信システムでは、全てのグループでスロットのタイミングを一致させる、即ち同期させる必要がある。そのために、従来は、全ての無線端末装置に高精度の時計などを搭載させ、同期させていた。このため、高価な無線端末装置を使用しなければならず、システムの構築を安価に行えないという問題点があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、ビーコンを使用した通信を行う無線通信システムを安価に構築できる技術を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線通信システムは、通信チャンネルを取得するためのビーコンパケットを送受信できる第１の無線端末装置、及び該ビーコンパケットを受信できる一つ以上の第２の無線端末装置を有するグループが複数、存在するシステムであって、各グループの第１の無線端末装置は、通信チャンネルを取得する場合に、ビーコンパケットの送信用に設けられたビーコン期間内で該ビーコンパケットの送信に用いるスロットの位置を示す位置情報を有する該ビーコンパケットを送信する送信手段と、ビーコンパケットを受信する受信手段と、受信手段が受信したビーコンパケットが有する位置情報を基に、データ送信用に設けられたデータ期間に移行させる期間移行手段と、を具備し、各グループの第２の無線端末装置は、ビーコンパケットを受信する受信手段と、受信手段が受信したビーコンパケットが有する位置情報を基に、データ送信期間に移行させる期間移行手段と、を具備する。
【０００８】
本発明の第１の態様の無線端末装置は、通信チャンネルを取得するためのビーコンパケットを送受信できる第１の無線端末装置、及び該ビーコンパケットを受信できる一つ以上の第２の無線端末装置を有するグループが複数、存在するシステムで第１の無線端末装置として用いられることを前提とし、通信チャンネルを取得する場合に、ビーコンパケットの送信用に設けられたビーコン期間内で該ビーコンパケットの送信に用いるスロットの位置を示す位置情報を有する該ビーコンパケットを送信する送信手段と、ビーコンパケットを受信する受信手段と、受信手段が受信したビーコンパケットが有する位置情報を基に、データ送信用に設けられたデータ期間に移行させる期間移行手段と、を具備する。
【０００９】
本発明の第２の態様の無線端末装置は、通信チャンネルを取得するためのビーコンパケットを送受信できる第１の無線端末装置、及び該ビーコンパケットを受信できる一つ以上の第２の無線端末装置を有するグループが複数、存在するシステムで第２の無線端末装置として用いられることを前提とし、ビーコンパケットを受信する受信手段と、受信手段が受信したビーコンパケットが有する、ビーコン期間内で該ビーコンパケットの送信に用いられたスロットの位置を示す位置情報を基に、データ送信用に設けられたデータ送信期間に移行させる期間移行手段とを具備する。
【００１０】
本発明では、ビーコン期間内でビーコンパケットの送信に用いるスロットの位置を示す位置情報を有するビーコンパケットを第１の無線端末装置が送信し、それを受信した全ての無線端末装置が、それが有する位置情報を基に特定したタイミングで次のデータ期間に移行させることにより、ビーコンパケットを送信した第１の無線端末装置に合わせる形で同期を行う。そのようにして、必要に応じて同期を確立させることから、無線端末装置に高精度な時計などを搭載させる必要性は回避される。その結果、ビーコンを使用した通信を行う無線通信システムをより安価に構築できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、通信環境を説明する図であり、図２は、グループ上の無線端末装置の構成を説明する図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施の形態による無線通信システムは、グループ１〜４から構成されている。グループ１は、図２に示すように、１つのビーコン局１１、及び１２−１〜ｎの計ｎ個のクライアント局１２から構成されている。他のグループ２〜４もグループ１と同様の構成となっている。
【００１３】
図３は、本実施の形態による無線端末装置（ビーコン局）の構成図である。ビーコン局１１として用いられる無線端末装置のなかで、スロットの同期を実現に係わる部分を抽出して表したものである。
【００１４】
図４に示すように、ビーコンを使用したスロット通信では、時間的に分割されたビーコン期間とデータ期間を合わせたものを通信上の単位とし、これを一つのチャンネルとして使用する。それらの期間はそれぞれ、予め定められた時間間隔（ビーコンスロット時間、或いはデータスロット時間）で複数のスロットに分けている。プロトコルジェネレータ（以降、ジェネレータと略記する）２４は、そのスロットのタイミングを示す信号を送信部２５に送出して、その送信部２５が正確なタイミングでパケットを送信できるようにするためのものである。
【００１５】
同期検出部２２は、受信部２が受信したパケットを解析し、そのパケットを送信した無線端末装置がどのスロットを用いてパケットを送信したかを特定するものである。リセット部２３は同期検出部２２から送られた情報を基に、ジェネレータ２４の動作を制御する。
【００１６】
以上の構成において、動作を説明する。
ビーコン局１１は、通信チャンネルを取得する場合、送信部２５にビーコンパケットを送信させる。その送信部２５は、ジェネレータ２４から入力した信号を基に、自グループに割り当てられたスロットのタイミングでビーコンパケットを送信する。そのビーコンパケットには、それの送信に用いるスロットの位置を表す位置情報を格納して送信する。その位置情報は、例えばビーコン期間の先頭から何番目のスロットであるかを示す情報であり、図５（ａ）に示す例では「４」である。
【００１７】
同期検出部２２は、受信部２１がパケットを受信する度に、そのパケットを解析して、それがビーコンパケットか否か判断する。そのパケットがビーコンパケットであると判断すると、それに格納されている位置情報を抽出し、それをリセット部２３に送出する。
【００１８】
リセット部２３は、同期検出部２２から位置情報を受け取ると、その位置情報を用いて、次のデータ期間が始まるまでの時間Ｔを算出し、その時間Ｔが経過するまでの間、ビーコン期間でもデータ期間でもないリセット期間であるとして、ジェネレータ２４の動作を停止させる。その時間Ｔが経過した後は、次のデータ期間の先頭からの動作をジェネレータ２４に行わせる。それにより、受信したビーコンパケットを基に次のデータ期間に移行させる。
【００１９】
このような形での次のデータ期間への移行は、ビーコンパケットを受信したビーコン局だけでなく、それを受信したクライアント局でも同様に行っている。このため、図５に示すように、それまでスロット同期が取れていなくとも、ビーコンパケットを受信した無線端末装置（ビーコン局、及びクライアント局）は、そのビーコンパケットを送信したビーコン局（ここではグループ１のビーコン局１１）で次のデータ期間が始まるタイミングに合わせる形で、そのタイミングを同期ポイントとして同期を取ることになる。
【００２０】
そのようにして、必要に応じて同期を確立させることにより、高精度の時計などを無線端末装置（ビーコン局、及びクライアント局）に搭載する必要は回避される。この結果、システムの構築に、より安価な無線端末装置を採用することができるようになる。また、全ての無線端末装置で常に同期が確立していなくとも良いことから、移動体通信のように、各無線端末装置の位置が固定ではなく、広い範囲に存在しているとしても、それを実現させるシステムをより容易に構築することができるようになる。
【００２１】
図６は、パケット受信時に実行される処理の流れを示すフローチャートである。同期を確立するために実行される処理を抽出してその流れを表したものである。次に、図６を参照して、ビーコン局１１がパケットを受信したときの動作について詳細に説明する。なお、図６に示すフローチャートは、クライアント局１２においても同様である。
【００２２】
先ず、ステップＳ１では、同期検出部２２が受信部２１の受信したパケットを解析し、それがビーコンパケットか否か判断する。他のグループのビーコン局が送信したビーコンパケットを受信部２１が受信した場合、判断はＹＥＳとなり、ステップＳ２に移行する。そうでない場合には、判断はＮＯとなり、ここで一連の処理を終了する。
【００２３】
ステップＳ２では、同期検出部２２が、ビーコンパケットに格納されている位置情報を抽出し、それが示すスロットがビーコン期間の先頭から何番目のスロットであるか特定して、その特定したスロットの位置を示す値（何番目のスロットであるかを示す値）ｎをリセット部２３に送出する。
【００２４】
ステップＳ２に続くステップＳ３では、リセット部２３が、同期検出部２２から送られた値ｎを用いて時間Ｔを算出する。その時間Ｔは、以下の式により算出している。
Ｔ ＝ ビーコン期間の時間 −（ビーコンスロット時間 ×ｎ）＋補正値
【００２５】
ここで、補正値はビーコンパケットの長さ（データ量）などを含め、同期ポイントを調整するための定数である。
【００２６】
上述したようにして時間Ｔを算出すると、ステップＳ４に移行して、リセット部２３は、ジェネレータ部２４の動作を停止させることでリセット期間に移行させる。続くステップＳ５では、その時間Ｔが経過するのを待つ。その時間Ｔが経過すると、ステップＳ６に移行し、リセット部２３は、ジェネレータ部２４をデータ期間で動作させることでそのデータ期間に移行させる。その後に一連の処理を終了する。
【００２７】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。その技術思想を越えない範囲で様々な変形を行うことができるものである。
【００２８】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明では、ビーコン期間内でビーコンパケットの送信に用いるスロットの位置を示す位置情報を有するビーコンパケットを第１の無線端末装置が送信し、それを受信した全ての無線端末装置が、それが有する位置情報を基に特定したタイミングで次のデータ期間に移行させることにより、ビーコンパケットを送信した第１の無線端末装置に合わせる形で同期を行う。そのようにして、必要に応じて同期を確立させるため、無線端末装置に高精度な時計などを搭載させる必要性を回避することができる。その結果、ビーコンを使用した通信を行う無線通信システムをより安価に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】通信環境を説明する図である。
【図２】グループ上の無線端末装置の構成を説明する図である。
【図３】本実施の形態による無線端末装置の構成図である。
【図４】ビーコンを使用したスロット通信手順を説明する図である。
【図５】スロット同期動作例を示すタイミングチャートである。
【図６】パケット受信時に実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１〜４ グループ
１１ ビーコン局
１２、１２−１〜ｎ クライアント局
２１ 受信部
２２ 同期検出部
２３ リセット部
２４ プロトコルジェネレータ
２５ 送信部

Claims (3)

1. 通信チャンネルを取得するためのビーコンパケットを送受信できる第１の無線端末装置、及び該ビーコンパケットを受信できる一つ以上の第２の無線端末装置を有するグループが複数、存在するシステムであって、
   各グループの前記第１の無線端末装置は、
   前記通信チャンネルを取得する場合に、前記ビーコンパケットの送信用に設けられたビーコン期間内で該ビーコンパケットの送信に用いるスロットの位置を示す位置情報を有する該ビーコンパケットを送信する送信手段と、
   前記ビーコンパケットを受信する受信手段と、
   前記受信手段が受信した前記ビーコンパケットが有する位置情報を基に、データ送信用に設けられたデータ期間に移行させる期間移行手段と、を具備し、
   前記各グループの前記第２の無線端末装置は、
   前記ビーコンパケットを受信する受信手段と、
   前記受信手段が受信した前記ビーコンパケットが有する位置情報を基に、前記データ送信期間に移行させる期間移行手段と、
   を具備することを特徴とする無線通信システム。
2. 通信チャンネルを取得するためのビーコンパケットを送受信できる第１の無線端末装置、及び該ビーコンパケットを受信できる一つ以上の第２の無線端末装置を有するグループが複数、存在するシステムで前記第１の無線端末装置として用いられる装置であって、
   前記通信チャンネルを取得する場合に、前記ビーコンパケットの送信用に設けられたビーコン期間内で該ビーコンパケットの送信に用いるスロットの位置を示す位置情報を有する該ビーコンパケットを送信する送信手段と、
   前記ビーコンパケットを受信する受信手段と、
   前記受信手段が受信した前記ビーコンパケットが有する位置情報を基に、データ送信用に設けられたデータ期間に移行させる期間移行手段と、
   を具備することを特徴とする無線端末装置。
3. 通信チャンネルを取得するためのビーコンパケットを送受信できる第１の無線端末装置、及び該ビーコンパケットを受信できる一つ以上の第２の無線端末装置を有するグループが複数、存在するシステムで前記第２の無線端末装置として用いられる装置であって、
   前記ビーコンパケットを受信する受信手段と、
   前記受信手段が受信した前記ビーコンパケットが有する、前記ビーコン期間内で該ビーコンパケットの送信に用いられたスロットの位置を示す位置情報を基に、データ送信用に設けられたデータ送信期間に移行させる期間移行手段と、
   を具備することを特徴とする無線端末装置。

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