JP4523654B2 - 無線端末、無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線基地局及び複数の無線端末によって構成され、所定無線帯域を用いて無線通信を行う無線通信システムにおいて、無線基地局と無線通信を行う無線インタフェースを備えた無線端末、無線通信システム及び無線通信方法に関する。

従来、無線基地局及び複数の無線端末によって構成される無線ネットワークにおいて、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）を適用する無線通信方式が知られている。

各無線端末がパケットを送信する順序は、一般的にランダムに決定される。又は、各無線端末がパケットを送信する順序は、無線ネットワーク内でスケジューリングによって決定される。スケジューリングでは、無線端末がパケットを送信する時刻（スロット）が無線端末毎に定められる。これによって、各無線端末が送信するパケットの衝突確率が低減され、無線リソースが有効に活用される。

なお、ＣＳＭＡ／ＣＡを適用する無線通信方式の技術として、以下に示す技術が提案されている。

第１技術では、無線ＬＡＮの通信プロトコルとして、ＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が規定されている（例えば、非特許文献１）。ＤＣＦは、無線端末が自律分散的にパケットを送信するタイミングを決定するプロトコルである。

第２技術では、ＤＣＦをベースとして、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を利用する通信方式として、ＥＤＣＡ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ａｃｃｅｓｓ）が規定されている（例えば、非特許文献２）。

第３技術では、複数の無線端末のいずれかである代表無線端末がスケジューリングを行うことが提案されている（例えば、非特許文献３）。具体的には、第３技術では、上述した第２技術で採用されているＩＥＥＥ８０２．１１ｅを高度化した通信プロトコルが提案されている。第３技術では、リアルタイム系アプリケーションについて、パケットの送信順序のスケジューリングを代表無線端末が行う。代表無線端末は、パケットの送信順序を通知するパケットを送信する。各無線端末は、パケットの送信順序を通知するパケットを監視する。

ところで、無線端末の消費電力を低減するために、省電力モードを有する無線端末が知られている。省電力モードでは、起動状態（Ｗａｋｅ−Ｕｐ状態）からスリープ状態（Ｓｌｅｅｐ状態）への遷移によって、無線端末の消費電力が低減される。起動状態は、パケットの送信又は受信を行うことが可能な状態である。スリープ状態は、無線端末に設けられた無線インタフェースの電源がオフとなった状態である。

なお、無線端末の消費電力を低減する技術として、以下に示す技術が提案されている。

第４技術では、パケットの送信又は受信が行われるタイミング（以下、送受信タイミング）を予測して、送受信タイミングにおいてスリープ状態から起動状態への遷移が行われる（例えば、特許文献１）。

第５技術では、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）をベースにしたＭＡＣプロトコルが提案されている。具体的には、パケットの送信又は受信で用いるスロット以外のスロットにおいて、無線端末に設けられた無線インタフェースの電源がオフにされる。

第６技術では、各無線端末は、他無線端末がパケットの送信及び受信を行う期間（以下、パケット送受信期間）を監視する。これによって、スリープ状態から起動状態への遷移を行うタイミングが分散され、遅延が抑制される。
米国特許第７，１８１，１９０号 “Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｉｍｅ ｗｈｉｌｅ ｓａｖｉｎｇ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ａｄａｐｔｅｒ ｐｏｗｅｒ，” ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ８０２．１１、１９９９ （Ｒ２００３） ａｎｄ ｉｔｓ ａｍｅｎｄｍｅｎｔｓ， ＩＥＥＥ Ｐｒｅｓｓ Ｉ． Ａａｄ， Ｐ．Ｈｏｆｍａｎｎ， Ｌ．Ｌｏｙｏｌａ， Ｊ．Ｗｄｍｅｒ， "Ｓｅｌｆ−ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ ８０２．１１−ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ＭＡＣ ｗｉｔｈ Ｅｌａｓｔｉｃ Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ"， ｉｎ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥＥＥ ＭＡＳＳ ２００７， Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００７， Ｐｉｓａ， Ｉｔａｌｙ ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ８０２．１１ｅ、２００５ Ｚｈｉｈｕｉ Ｃｈｅｎ ａｎｄ Ａｓｈｆａｑ Ｋｈｏｋｈａｒ， "Ｓｅｌｆ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ＴＤＭＡ ＭＡＣ， "， Ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ Ａｄ Ｈｏｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ， ２００４． ＩＥＥＥ ＳＥＣＯＮ ２００４． ２００４ Ｆｉｒｓｔ Ａｎｎｕａｌ ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ． Ａｌｅｓｓａｎｄｒｏ Ｇｉｕｓｔｉ， Ａｍｙ Ｌ． Ｍｕｒｐｈｙ， ａｎｄ Ｇｉａｎ Ｐｉｅｔｒｏ Ｐｉｃｃｏ， "Ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｗａｋｅ−Ｕｐ Ｔｉｍｅｓ ｉｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，" ｉｎ Ｐｒｏｃ． Ｏｆ ＥＷＳＮ ２００７．

しかしながら、上述した従来技術では、無線リソースの有効活用及び消費電力の低減を両立することが難しい。具体的には、上述したように、スリープ状態において、無線端末は、無線インタフェースの電源をオフにする。従って、無線端末は、スリープ状態において、パケットの送信順序を通知するパケットを監視することができない。同様に、無線端末は、スリープ状態において、他無線端末のパケット送受信期間を監視することができない。

具体的には、第１技術及び第２技術に係るＰＣＦ（Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｎｇ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）では、ポーリングを行うタイミングが正確に定められていない。従って、ＰＣＦによって制御される期間（ＣＦＰ；Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｆｒｅｅ Ｐｒｅｉｏｄ）の開始からパケットの送信又は受信が完了するまで、スリープ状態への遷移を行うことができない。

第３技術では、無線端末は、スリープ状態において、パケットの送信順序を通知するパケットを監視することができない。

第４技術〜第６技術では、無線端末は、スリープ状態において、他無線端末の無線通信が終了したことを把握することができない。従って、無線リソースが有効に活用されないケースがある。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、無線リソースの有効活用及び消費電力の低減の両立を図ることを可能とする無線端末、無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。

第１の特徴に係る無線端末は、無線基地局及び複数の無線端末によって構成され、所定無線帯域を用いて無線通信を行う無線通信システムにおいて、前記無線基地局と無線通信を行う無線インタフェースを備える。無線端末は、前記無線インタフェースの電源をオンにする起動状態と前記無線インタフェースの電源をオフにするスリープ状態との切り替えを制御する制御部と、前記スリープ状態から前記起動状態へ遷移する起動タイミングとしてスケジュールされた基準起動タイミングを取得する取得部とを備える。前記制御部は、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせる。

かかる特徴によれば、制御部は、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせる。すなわち、スケジュールされたタイミングから起動状態がシフトするため、他無線端末の無線通信の終了に伴って生じる空き期間を有効に活用することができる。また、基準起動タイミングがスケジュールされているため、消費電力の浪費を抑制することができる。

第１の特徴において、前記取得部は、前記無線基地局から前記基準起動タイミングを取得する。

第１の特徴において、前記取得部は、前記複数の無線端末のいずれかである代表無線端末から前記基準起動タイミングを取得する。

第１の特徴において、前記取得部は、前記基準起動タイミングを自無線端末内において自律的に取得する。

第１の特徴において、前記基準起動タイミングは、前記所定無線帯域の利用状況に基づいて決定される。

第１の特徴において、前記基準起動タイミングは、無線通信に用いられる時間長に基づいて決定される。

第１の特徴において、無線端末は、前記起動状態において、前記所定無線帯域の利用状況を監視する監視部をさらに備える。前記制御部は、前記所定無線帯域の利用状況に基づいて、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせる。

第１の特徴において、前記制御部は、自無線端末が行う無線通信に設定されたＱｏＳ情報に基づいて、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせる。

第１の特徴において、前記制御部は、自無線端末が行う無線通信のエラー率に基づいて、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせる。

第１の特徴において、無線端末は、前記無線インタフェースに供給する電力を蓄積するバッテリをさらに備える。前記制御部は、前記バッテリに蓄積された電力の残量に基づいて、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせる。

第１の特徴において、前記制御部は、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせる量であるシフト量を制御する。前記制御部は、現在のシフト量に基づいて、次回のシフト量を制御する。

第１の特徴において、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせる量であるシフト量の上限が定められている。前記制御部は、前記シフト量の上限を超えない範囲で、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせる。

第１の特徴において、前記制御部は、前記起動タイミングにおいて他無線端末が前記所定無線帯域を占有している場合に、前記基準起動タイミングからシフトされた前記起動タイミングを前記基準起動タイミングに戻す。

第１の特徴において、前記制御部は、自無線端末の直前に無線通信を行う他無線端末が前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせている場合に、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせる。

第２の特徴に係る無線通信システムは、無線基地局及び前記無線基地局と無線通信を行う無線インタフェースを有する複数の無線端末によって構成され、所定無線帯域を用いて無線通信を行う。無線通信システムは、前記無線インタフェースの電源をオンにする起動状態と前記無線インタフェースの電源をオフにするスリープ状態との切り替えを制御する制御部と、前記スリープ状態から前記起動状態へ遷移する起動タイミングとしてスケジュールされた基準起動タイミングを設定する設定部とを備える。前記制御部は、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせる。

本発明によれば、無線リソースの有効活用及び消費電力の低減の両立を図ることを可能とする無線端末、無線通信システム及び無線通信方法を提供することができる。

以下において、本発明の実施形態に係る無線通信システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［第１実施形態］
（無線通信システムの構成）
以下において、第１実施形態に係る無線通信システムの構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る無線通信システムを示す図である。

図１に示すように、無線通信システムは、複数の無線端末１０（無線端末１０Ａ〜無線端末１０Ｃ）及び無線基地局２０によって構成される。無線通信システムでは、所定無線帯域を用いて無線通信が行われる。なお、無線端末１０の数は任意であることは勿論である。

無線通信システムは、例えば、無線ＬＡＮ通信システムなどである。無線通信システムでは、例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）を適用する無線通信方式が適用される。

無線端末１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどによって構成される端末である。無線端末１０は、携帯端末やＰＤＡなどであり、無線基地局２０と無線通信を行う機能を有する。

無線基地局２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどによって構成される装置である。無線基地局２０は、無線端末１０と無線通信を行う機能を有する。

（無線端末の構成）
以下において、第１実施形態に係る無線端末の構成について、図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る無線端末１０を示すブロック図である。

図２に示すように、無線端末１０は、無線インタフェース１１と、バッテリ１２と、バッテリ残量取得部１３と、監視部１４と、スケジューリング管理部１５と、制御部１６とを有する。

無線インタフェース１１は、無線基地局２０と無線通信を行う。具体的には、無線インタフェース１１は、電波の送信及び受信などを行う。無線インタフェース１１で受信する電波は、自無線端末１０宛の電波だけではなくて、他無線端末１０宛の電波を含む。

ここで、無線インタフェース１１の状態として、起動状態及びスリープ状態が挙げられる。起動状態は、無線インタフェース１１の電源がオンにされた状態である。スリープ状態は、無線インタフェース１１の電源がオフにされた状態である。

例えば、無線インタフェース１１は、後述するバッテリ残量データを含むパケットを無線基地局２０に送信する。無線インタフェース１１は、ユーザデータを含むパケットを無線基地局２０に送信する。無線インタフェース１１は、バッテリ残量データ及びユーザデータの双方を含むパケットを無線基地局２０に送信してもよい。

無線インタフェース１１は、スケジューリング情報を含むパケットを無線基地局２０から受信する。無線インタフェース１１は、ユーザデータを含むパケットを無線基地局２０から受信する。無線インタフェース１１は、スケジューリング情報及びユーザデータの双方を含むパケットを無線基地局２０から受信してもよい。

なお、スケジューリング情報は、自無線端末１０が通信を行う基準タイミングを含む。例えば、スケジューリング情報は、自無線端末１０に割り当てられたタイムスロットの基準タイミングを含む。

ここで、スリープ状態から起動状態への遷移は、基本的に、自無線端末１０に割り当てられたスロットの開始タイミングで行われる。一方で、起動状態からスリープ状態への遷移は、基本的に、自無線端末１０に割り当てられたスロットの終了タイミングで行われる。

すなわち、スケジューリング情報は、スリープ状態から起動状態へ遷移する起動タイミングとしてスケジュールされた基準起動タイミングを含むと考えられる。同様に、スケジューリング情報は、起動状態からスリープ状態へ遷移するスリープタイミングとしてスケジュールされた基準スリープタイミングを含むと考えられる。

バッテリ１２は、無線インタフェース１１に供給する電力を蓄積する。バッテリ１２は、例えば、リチウムイオン電池などの二次電池である。

バッテリ残量取得部１３は、バッテリ１２に蓄積された電力の残量（以下、バッテリ残量）を取得する。バッテリ残量取得部１３は、所定範囲（例えば、１〜４の整数）でバッテリ残量を量子化してもよい。

監視部１４は、所定無線帯域の利用状況を監視する。具体的には、監視部１４は、無線インタフェース１１で受信する電波（特に、他無線端末１０宛の電波）を監視することによって、所定無線帯域の利用状況を取得する。すなわち、監視部１４は、起動状態において、所定無線帯域の利用状況を監視する。

スケジューリング管理部１５は、無線基地局２０から受信するスケジューリング情報を管理する。具体的には、スケジューリング管理部１５は、自無線端末１０が無線通信を行う基準タイミングを少なくとも管理する。すなわち、スケジューリング管理部１５は、基準起動タイミングを管理すると考えられる。

制御部１６は、無線端末１０の動作を統括的に制御する。例えば、制御部１６は、無線通信に用いる無線パラメータの設定などを行う。また、制御部１６は、バッテリ残量を示すバッテリ残量データやユーザデータの送信を無線インタフェース１１に指示する。

制御部１６は、スケジューリング管理部１５で管理するスケジューリング情報に基づいて、スリープ状態と起動状態との切り替えを制御する。基本的には、制御部１６は、自無線端末１０に割り当てられたスロットの開始タイミング（すなわち、基準起動タイミング）において、スリープ状態から起動状態への遷移を行う。制御部１６は、自無線端末１０に割り当てられたスロットの終了タイミング（すなわち、基準スリープタイミング）において、起動状態からスリープ状態への遷移を行う。

ここで、制御部１６は、スリープ状態から起動状態へ遷移する起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせる。これに伴って、起動状態からスリープ状態へ遷移するスリープタイミングを基準スリープタイミングからシフトさせてもよい。

起動タイミングのシフトは、基準起動タイミングよりも時間的に前へのシフトであってもよく、基準起動タイミングよりも時間的に後へのシフトであってもよい。同様に、スリープタイミングのシフトは、基準スリープタイミングよりも時間的に前へのシフトであってもよく、基準スリープタイミングよりも時間的に後へのシフトであってもよい。

例えば、制御部１６は、所定無線帯域の利用状況に基づいて、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせてもよい。具体的には、制御部１６は、所定無線帯域の利用率が所定利用率よりも低い場合に、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせる。

例えば、制御部１６は、ＱｏＳ情報に基づいて、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせてもよい。ＱｏＳ情報は、無線通信（無線通信を行うアプリケーション）に応じて設定される。ＱｏＳ情報は、無線通信（無線通信を行うアプリケーション）で要求される品質を示す情報である。具体的には、制御部１６は、ＱｏＳ情報によって示される品質が所定品質よりも高い場合に、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせる。

例えば、制御部１６は、自無線端末１０が行う無線通信のエラー率（例えば、ＰＥＲ；Ｐａｃｋｅｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）に基づいて、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせてもよい。具体的には、制御部１６は、エラー率が所定エラー率よりも低い場合に、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせる。

例えば、制御部１６は、自無線端末１０に設けられたバッテリ１２に蓄積されたバッテリ残量にに基づいて、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせてもよい。具体的には、制御部１６は、バッテリ残量が所定バッテリ残量よりも高い場合に、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせる。

なお、制御部１６は、起動状態からスリープ状態へ遷移を行う場合に、次回の起動タイミングを決定することが好ましい。すなわち、制御部１６は、起動状態からスリープ状態へ遷移を行う場合に、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせるか否かを判定する。

制御部１６は、現在のシフト量に基づいて、次回のシフト量を制御することが好ましい。ここで、シフト回数＝ｎである場合に、シフト量がＴ_ｐｒｅｖ（ｎ）で表されるケースについて考える。

例えば、次回のシフト量Ｔ_ｐｒｅｖ（ｎ＋１）は、Ｔ_ｐｒｅｖ（ｎ＋１）＝Ｃ×Ｔ_ｐｒｅｖ（ｎ）によって算出される。なお、Ｃは、定数（例えば、２など）である。このようなケースでは、シフト量は、シフト回数の増加に伴って、Ｃ^ｎ−１を係数とする指数関数に従って増大する。

また、次回のシフト量Ｔ_ｐｒｅｖ（ｎ＋１）は、Ｔ_ｐｒｅｖ（ｎ＋１）＝Ｆ＋Ｔ_ｐｒｅｖ（ｎ）によって算出されてもよい。なお、Ｆは、シフト量の増加量である。このようなケースでは、シフト量は、シフト回数の増加に伴って、Ｆ×ｎを係数とする比例関数に従って増大する。

起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせる量（以下、シフト量）の上限が定められていることが好ましい。すなわち、基準起動タイミングよりも時間的に前へのシフト量の上限、基準起動タイミングよりも時間的に後へのシフト量の上限が定められていることが好ましい。制御部１６は、シフト量の上限を超えない範囲で、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせる。

制御部１６は、自無線端末１０の直前に無線通信を行う他無線端末１０が起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせている場合に、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせることが好ましい。

制御部１６は、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせた場合において、起動タイミングにおいて他無線端末１０が所定無線帯域を占有している場合に、基準起動タイミングからシフトされた起動タイミングを基準起動タイミングに戻すことが好ましい。

（無線基地局の構成）
以下において、第１実施形態に係る無線基地局の構成について、図面を参照しながら説明する。図３は、第１実施形態に係る無線基地局２０を示す図である。

図３に示すように、無線基地局２０は、受信部２１と、バッテリ残量管理部２２と、スケジューリング管理部２３と、送信部２４とを有する。

受信部２１は、各無線端末１０から電波を受信する。具体的には、受信部２１は、各無線端末１０からパケットを受信する。無線端末１０から受信するパケットは、バッテリ残量データを含むパケット、ユーザデータを含むパケット、バッテリ残量データ及びユーザデータの双方を含むパケットなどである。

バッテリ残量管理部２２は、バッテリ残量データに基づいて、各無線端末１０のバッテリ残量を管理する。

スケジューリング管理部２３は、各無線端末１０が無線通信を行う基準タイミングを決定する。例えば、スケジューリング管理部２３は、各無線端末１０に割り当てるタイムスロットの基準タイミングを決定する。

なお、スケジューリング管理部２３は、スリープ状態から起動状態へ遷移する起動タイミングとしてスケジュールされた基準起動タイミングを無線端末１０毎に決定すると考えられる。同様に、スケジューリング管理部２３は、起動状態からスリープ状態へ遷移するスリープタイミングとしてスケジュールされた基準スリープタイミングを無線端末１０毎に決定すると考えられる。

ここで、スケジューリング管理部２３は、各無線端末１０が無線通信を行う基準タイミングを管理する。また、スケジューリング管理部２３は、各無線端末１０が無線通信を行う基準タイミングを示すスケジューリング情報を生成する。

例えば、スケジューリング管理部２３は、受信部２１で受信する電波によって、所定無線帯域の利用状況を取得して、所定無線帯域の利用状況に基づいて、各無線端末１０が無線通信を行う基準タイミング（基準起動タイミング及び基準スリープタイミング）を決定してもよい。

例えば、スケジューリング管理部２３は、各無線端末１０が無線通信に用いる時間長に基づいて、各無線端末１０が無線通信を行う基準タイミング（基準起動タイミング及び基準スリープタイミング）を決定してもよい。各無線端末１０が無線通信に用いる時間長は、各無線端末１０に送信すべきデータ量、各無線端末１０から受信すべきデータ量に応じて定められる。

例えば、スケジューリング管理部２３は、各無線端末１０のバッテリ残量に基づいて、各無線端末１０が無線通信を行う基準タイミング（基準起動タイミング及び基準スリープタイミング）を決定してもよい。

送信部２４は、各無線端末１０に電波を送信する。具体的には、送信部２４は、各無線端末１０にパケットを送信する。無線端末１０に送信するパケットは、スケジューリング情報を含むパケット、ユーザデータを含むパケット、スケジューリング情報及びユーザデータの双方を含むパケットなどである。

（起動タイミングのシフト）
以下において、第１実施形態に係る起動タイミングのシフトについて、図面を参照しながら説明する。図４〜図７は、第１実施形態に係る起動タイミングのシフトを説明するための図である。以下において、Ａスロットは、無線端末１０Ａに割り当てられたタイムスロットである。同様に、Ｂスロットは、無線端末１０Ｂに割り当てられたタイムスロットであり、Ｃスロットは、無線端末１０Ｃに割り当てられたタイムスロットである。

第１に、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照しながら、起動タイミングがシフトしていないケースについて説明する。図４（ａ）に示すように、Ａスロット〜Ｃスロットの開始タイミングは、基準起動タイミングに揃っている。各無線端末１０は、自無線端末１０に割り当てられたタイムスロットにおいて起動状態である。一方で、各無線端末１０は、自無線端末１０に割り当てられていないタイムスロットにおいてスリープ状態である。

図４（ｂ）に示すように、無線端末１０Ｂの無線通信が終了すると、Ｂスロットが空きスロットとなる。しかしながら、Ｂスロットの期間では、無線端末１０Ａ及び無線端末１０Ｃがスリープ状態であるため、無線端末１０Ａ及び無線端末１０Ｃは、空きスロットがあることを把握することができない。

第２に、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照しながら、無線端末１０Ｃの起動タイミングがシフトするケースについて説明する。図５（ａ）は、上述した図４（ｂ）と同様である。

図５（ｂ）に示すように、無線端末１０Ｃは、起動タイミングを基準起動タイミングから時間的に前にシフトさせる。なお、シフト量は、“Ｔ_ｐｒｅｖ”である。これによって、無線端末１０Ｂの無線通信の終了に伴って生じる空き期間が有効に活用される。

第３に、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照しながら、無線端末１０Ａ及び無線端末１０Ｃの起動タイミングがシフトするケースについて説明する。図６（ａ）は、上述した図４（ｂ）と同様である。

図６（ｂ）に示すように、無線端末１０Ｃは、起動タイミングを基準起動タイミングから時間的に前にシフトさせる。なお、シフト量は、“Ｔ^Ｃ _ｐｒｅｖ”である。このように、無線端末１０Ｃは、Ｂスロットが空きスロットであることを把握することができる。従って、無線端末１０Ｂの無線通信の終了に伴って生じる空き期間が有効に活用される。

これに加えて、無線端末１０Ａは、無線端末１０Ｃは、起動タイミングを基準起動タイミングから時間的に前にシフトさせる。なお、シフト量は、“Ｔ^Ａ _ｐｒｅｖ”である。これによって、無線端末１０Ｃの起動タイミングのシフトに伴って生じる空き期間が有効に活用される。

第４に、図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照しながら、無線端末１０Ａ及び無線端末１０Ｃの起動タイミングをシフトさせるシフト量について説明する。図７（ａ）は、上述した図４（ｂ）と同様である。

図７（ｂ）に示すように、無線端末１０Ｃは、起動タイミングを基準起動タイミングから時間的に前にシフトさせる。無線端末１０Ａは、無線端末１０Ｃは、起動タイミングを基準起動タイミングから時間的に前にシフトさせる。ここで、ｎ回目のシフト量は、“Ｔ^Ａ _ｐｒｅｖ（ｎ）”及び“Ｔ^Ｃ _ｐｒｅｖ（ｎ）”である。一方で、ｎ＋１回目のシフト量は、“Ｔ^Ａ _ｐｒｅｖ（ｎ＋１）”及び“Ｔ^Ｃ _ｐｒｅｖ（ｎ＋１）”である。“Ｔ^Ａ _ｐｒｅｖ（ｎ＋１）”及び“Ｔ^Ｃ _ｐｒｅｖ（ｎ＋１）”は、“Ｔ^Ａ _ｐｒｅｖ（ｎ）”及び“Ｔ^Ｃ _ｐｒｅｖ（ｎ）”よりも大きい。例えば、上述したように、シフト回数＝ｎ＋１のシフト量Ｔ_ｐｒｅｖ（ｎ＋１）は、Ｔ_ｐｒｅｖ（ｎ＋１）＝Ｃ×Ｔ_ｐｒｅｖ（ｎ）によって算出される。これによって、無線端末１０Ｂの無線通信の終了に伴って生じる空き期間がシフト回数の増加に伴って減少する。すなわち、空き期間がさらに有効に活用される。

（タイムスロットの構成）
以下において、第１実施形態に係るタイムスロットの構成について、図面を参照しながら説明する。図８〜図１１は、第１実施形態に係るタイムスロットの構成例を示す図である。

第１例では、図８に示すように、タイムスロットは、無線端末１０から無線基地局２０へのユーザデータ（“ＤＡＴＡ”）と、ユーザデータに対応する応答（“ＡＣＫ”）とによって構成される。

第２例では、図９に示すように、タイムスロットは、図８に示す構成に加えて、無線基地局２０から無線端末１０へのユーザデータ（“ＤＡＴＡ”）と、ユーザデータに対応する応答（“ＡＣＫ”）とによって構成される。

第３例では、図１０に示すように、タイムスロットは、無線端末１０から無線基地局２０へのポーリング情報（“ＰＳ−Ｐｏｌｌ”）と、ポーリング情報に対する応答（“ＡＣＫ”）と、無線基地局２０から無線端末１０へのユーザデータ（“ＤＡＴＡ”）と、ユーザデータに対応する応答（“ＡＣＫ”）とによって構成される。ポーリング情報は、無線端末１０がスリープ状態である期間において、無線基地局２０が自無線端末１０宛のユーザデータを取得したか否かを問い合せる情報である。

第４例では、図１１に示すように、タイムスロットは、図１０に示す構成に加えて、無線端末１０から無線基地局２０へのユーザデータ（“ＤＡＴＡ”）と、ユーザデータに対応する応答（“ＡＣＫ”）とによって構成される。

（作用及び効果）
第１実施形態では、制御部１６は、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせる。すなわち、スケジュールされたタイミングから起動状態がシフトするため、他無線端末１０の無線通信の終了に伴って生じる空き期間を有効に活用することができる。また、基準起動タイミングがスケジュールされているため、消費電力の浪費を抑制することができる。

第１実施形態では、制御部１６は、所定無線帯域の利用状況に基づいて、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせてもよい。これによって、不必要な起動タイミングのシフトを抑制することができ、消費電力を抑制することができる。

第１実施形態では、制御部１６は、ＱｏＳ情報に基づいて、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせてもよい。これによって、無線通信（無線通信を行うアプリケーション）に応じて、無線リソースの有効活用と消費電力の増大とのバランスをとることができる。

第１実施形態では、制御部１６は、自無線端末１０が行う無線通信のエラー率（例えば、ＰＥＲ；Ｐａｃｋｅｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）に基づいて、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせてもよい。これによって、不必要な起動タイミングのシフトを抑制することができ、消費電力を抑制することができる。

第１実施形態では、制御部１６は、自無線端末１０に設けられたバッテリ１２に蓄積されたバッテリ残量にに基づいて、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせてもよい。これによって、無線リソースの有効活用と消費電力の増大とのバランスをとることができる。

第１実施形態では、制御部１６は、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせた回数（以下、シフト回数）に基づいて、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせる量（以下、シフト量）を制御してもよい。これによって、他無線端末１０の無線通信の終了に伴って生じる空き期間がシフト回数の増加に伴って減少する。すなわち、空き期間をさらに有効に活用することができる。

第１実施形態では、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせる量（以下、シフト量）の上限が定められていてもよい。これによって、起動タイミングのシフトによって、無線リソースの有効活用が妨げられることを抑制することができる。

第１実施形態では、制御部１６は、自無線端末１０の直前に無線通信を行う他無線端末１０が起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせている場合に、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせてもよい。これによって、他無線端末１０の起動タイミングのシフトに伴って生じる空き期間を有効に活用することができる。

第１実施形態では、制御部１６は、起動タイミングを基準起動タイミングからシフトさせた場合において、起動タイミングにおいて他無線端末１０が所定無線帯域を占有している場合に、起動タイミングを基準起動タイミングに戻してもよい。これによって、空き期間が生じていない場合に、不必要な起動タイミングのシフトが維持されることを抑制することができる。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

上述した実施形態では、無線基地局２０は、各無線端末１０が無線通信を行う基準タイミング（すなわち、基準起動タイミング）を無線端末１０毎に決定する。無線端末１０は、基準起動タイミングを無線基地局２０から取得する。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。

ケース１において、代表無線端末は、各無線端末１０が無線通信を行う基準タイミング（すなわち、基準起動タイミング）を無線端末１０毎に決定してもよい。代表無線端末は、複数の無線端末１０のいずれかである。このようなケースでは、代表無線端末として機能しない無線端末１０は、基準起動タイミングを代表無線端末から取得する。なお、代表無線端末として機能する無線端末１０は、基準起動タイミングを自無線端末１０内において自律的に取得する。例えば、無線端末１０は、ランダムに設定された基準起動タイミングを取得してもよく、所定無線帯域の空き状況に応じて設定された基準起動タイミングを取得してもよい。

ケース２において、各無線端末１０は、自無線端末１０が無線通信を行う基準タイミング（すなわち、基準起動タイミング）を自律的に決定してもよい。すなわち、各無線端末１０は、基準起動タイミングを自無線端末１０内において自律的に取得する。

なお、ケース１及びケース２において、無線端末１０が無線通信を行う基準タイミング（すなわち、基準起動タイミング）は、所定無線帯域の利用状況に基づいて決定されることが好ましい。

また、ケース１及びケース２において、無線端末１０が無線通信を行う基準タイミング（すなわち、基準起動タイミング）は、各無線端末１０が無線通信に用いる時間長に基づいて決定されることが好ましい。

第１実施形態に係る無線通信システムを示す図である。 第１実施形態に係る無線端末１０を示すブロック図である。 第１実施形態に係る無線基地局２０を示すブロック図である。 第１実施形態に係る起動タイミングのシフトを説明するための図である。 第１実施形態に係る起動タイミングのシフトを説明するための図である。 第１実施形態に係る起動タイミングのシフトを説明するための図である。 第１実施形態に係る起動タイミングのシフトを説明するための図である。 第１実施形態に係るタイムスロットの構成例を示す図である。 第１実施形態に係るタイムスロットの構成例を示す図である。 第１実施形態に係るタイムスロットの構成例を示す図である。 第１実施形態に係るタイムスロットの構成例を示す図である。

符号の説明

１０・・・無線端末、１１・・・無線インタフェース、１２・・・バッテリ、１３・・・バッテリ残量取得部、１４・・・監視部、１５・・・スケジューリング管理部、１６・・・制御部、２０・・・無線基地局、２１・・・受信部、２２・・・バッテリ残量管理部、２３・・・スケジューリング管理部、２４・・・送信部

Claims (15)

1. 無線基地局及び複数の無線端末によって構成され、所定無線帯域を用いて無線通信を行う無線通信システムにおいて、前記無線基地局と無線通信を行う無線インタフェースを備えた無線端末であって、
   前記無線インタフェースの電源をオンにする起動状態と前記無線インタフェースの電源をオフにするスリープ状態との切り替えを制御する制御部と、
   前記スリープ状態から前記起動状態へ遷移する起動タイミングとしてスケジュールされた基準起動タイミングを取得する取得部とを備え、
   前記制御部は、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせ、
   前記制御部は、前記起動タイミングにおいて他無線端末が前記所定無線帯域を占有している場合に、前記基準起動タイミングからシフトされた前記起動タイミングを前記基準起動タイミングに戻すことを特徴とする無線端末。
2. 前記取得部は、前記無線基地局から前記基準起動タイミングを取得することを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
3. 前記取得部は、前記複数の無線端末のいずれかである代表無線端末から前記基準起動タイミングを取得することを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
4. 前記取得部は、前記基準起動タイミングを自無線端末内において自律的に取得することを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
5. 前記基準起動タイミングは、前記所定無線帯域の利用状況に基づいて決定されることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の無線端末。
6. 前記基準起動タイミングは、無線通信に用いられる時間長に基づいて決定されることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の無線端末。
7. 前記起動状態において、前記所定無線帯域の利用状況を監視する監視部をさらに備え、
   前記制御部は、前記所定無線帯域の利用状況に基づいて、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせることを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
8. 前記制御部は、自無線端末が行う無線通信に設定されたＱｏＳ情報に基づいて、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせることを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
9. 前記制御部は、自無線端末が行う無線通信のエラー率に基づいて、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせることを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
10. 前記無線インタフェースに供給する電力を蓄積するバッテリをさらに備え、
    前記制御部は、前記バッテリに蓄積された電力の残量に基づいて、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせることを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
11. 前記制御部は、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせる量であるシフト量を制御し、
    前記制御部は、現在のシフト量に基づいて、次回のシフト量を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
12. 前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせる量であるシフト量の上限が定められており、
    前記制御部は、前記シフト量の上限を超えない範囲で、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の無線端末。
13. 前記制御部は、自無線端末の直前に無線通信を行う他無線端末が前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせている場合に、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の無線端末。
14. 無線基地局及び前記無線基地局と無線通信を行う無線インタフェースを有する複数の無線端末によって構成され、所定無線帯域を用いて無線通信を行う無線通信システムであって、
    前記無線インタフェースの電源をオンにする起動状態と前記無線インタフェースの電源をオフにするスリープ状態との切り替えを制御する制御部と、
    前記スリープ状態から前記起動状態へ遷移する起動タイミングとしてスケジュールされた基準起動タイミングを設定する設定部とを備え、
    前記制御部は、前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせ、
    前記制御部は、前記起動タイミングにおいて他無線端末が前記所定無線帯域を占有している場合に、前記基準起動タイミングからシフトされた前記起動タイミングを前記基準起動タイミングに戻すことを特徴とする無線通信システム。
15. 無線基地局及び前記無線基地局と無線通信を行う無線インタフェースを有する複数の無線端末によって構成された無線通信システムであって、所定無線帯域を用いて無線通信を行う無線通信方法であって、
    前記無線インタフェースの電源をオンにする起動状態と前記無線インタフェースの電源をオフにするスリープ状態との切り替えを制御するステップと、
    前記スリープ状態から前記起動状態へ遷移する起動タイミングとしてスケジュールされた基準起動タイミングを設定するステップと、
    前記起動タイミングを前記基準起動タイミングからシフトさせるステップと、
    前記起動タイミングにおいて他無線端末が前記所定無線帯域を占有している場合に、前記基準起動タイミングからシフトされた前記起動タイミングを前記基準起動タイミングに戻すステップとを含むことを特徴とする無線通信方法。

Images