JP4533342B2 - 通信装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は通信技術に関し、特に、通信を低消費電力で行うための技術に関する。

従来より、Time Division Multiple Access(ＴＤＭＡ：時分割多元接続)方式により通信を行うＷＵＳＢ（Wireless Universal Serial Bus）という通信規格が知られている（非特許文献１）。

ＷＵＳＢ規格の無線通信システムにおいては、ホストとデバイスはＷＵＳＢクラスタを形成し、ＴＤＭＡ：時分割多元接続ベースのスーパーフレームを用いて通信が行われる。スーパーフレームは１つあたり２５６μｓの２５６個のMedia Access Slot（ＭＡＳ）から構成され、先頭の１６個のＭＡＳにおいてはBeacon Period（ＢＰ）としてビーコンのみが送信される。残りの期間はクラスタ毎に通信可能帯域であるDistributed Reservation Period（ＤＲＰ）として予約される。ＤＲＰはホストあるいはデバイスから送信されるビーコン内のＤＲＰ Information Element（ＤＲＰ ＩＥ）によって、その期間が示される。

ホストとデバイスの同期管理は自律分散型で行われ、ホストはスーパーフレーム同期調整管理を行う機能を有する。ホスト及びデバイスは、外部の装置からビーコンを受信したことに応じてスーパーフレーム同期調整を行う。ただし、デバイスには、スーパーフレーム同期調整を行わないものも、ＷＵＳＢ規格の無線通信システムにおいて存在し得る。デバイスはスーパーフレーム同期調整管理の機能に応じて以下のように大別される。
・スーパーフレーム同期調整管理を自分自身で行うSelf-beaconing Device（ＳＢＤ）。
・スーパーフレーム同期調整管理を自分自身で行わないDirected Beaconing Device（ＤＢＤ）。
・同期管理を自分自身で行わず消費電力低減のためにビーコンの送受信を行わないNon Beaconing Device（ＮＢＤ）。

ＷＵＳＢ規格の無線通信システムにおいてはＷＵＳＢクラスタが複数存在することができ、それらが互いに重複する、即ち、ホスト及びデバイスを含む装置が複数のクラスタを構成することが許されている。このようなシステムにおいて、複数のホスト及びデバイスは、時分割多重アクセスを可能にするために、互いにスーパーフレーム内の同期確立、即ち、同期及びＤＲＰ予約を行う。この同期確立を行うための詳細な動作について、以下に説明する。なお、ホストとＳＢＤとして動作するＷＵＳＢデバイスのみがクラスタに存在する場合、ＳＢＤが主に同期調整確立に係る処理を制御するため、ホストはＷＵＳＢ層におけるスーパーフレーム同期調整確立に係る動作は必要ない。

図２は、重複部分を有する複数のＷＵＳＢクラスタを例示した図である。図２において、２１０はＷＵＳＢクラスタ２００においてホストとしての機能を持つＷＵＳＢホストである。２２０はデバイスとしての機能を持つＷＵＳＢデバイスである。図２では、ＷＵＳＢホストが制御するＷＵＳＢデバイスが一台だけであるが、必要に応じてＷＵＳＢデバイスが複数存在しても良い。図２の通信システムはＷＵＳＢホスト２１０、２１１とＷＵＳＢデバイス２２０で構成される２つのＷＵＳＢクラスタ２００、２０１から構成される。図２においては、別のＷＵＳＢホスト２１１がＷＵＳＢクラスタ２０１を形成し、ＷＵＳＢデバイス２２０はＷＵＳＢクラスタ２００及び２０１の通信可能範囲に位置している。

次に、ＷＵＳＢ規格が利用するMedia Access Control（ＭＡＣ）層のフレーム構成について、図３を参照して説明する。図３は、ＷＵＳＢ規格のスーパーフレームのフォーマットを模式的に示した図である。

ＷＵＳＢ規格はスーパーフレーム３００と呼ばれるフレーム単位で通信時間が管理される。スーパーフレームは２５６μｓ単位の２５６個のＭＡＳ３５０から構成され、１スーパーフレーム長は６５５３６μｓである。スーパーフレームの先頭の１６個のＭＡＳはＢＰ４００として割り当てられ、ＷＵＳＢホスト、ＳＢＤはＢＰ４００中にビーコンを送信することで、スーパーフレーム中の帯域をＤＲＰとして予約する。スーパーフレームの開始時点、即ち、ＢＰ４００の開始時点は、Beacon Period Start Time（ＢＰＳＴ）４１００と呼ばれる。ビーコン４１０はビーコングループ（ＢＧ）・パラメータ４１１、ＤＲＰ ＩＥ（４１２）とその他のInformation Element（ＩＥ）４１３から構成され、ＤＲＰ ＩＥ４１２を用いて予約したＭＡＳの配置を通知する。

ＳＢＤはＢＰ期間中、自分がビーコンを送信するだけでなく、他のビーコンスロット中において他のデバイスからのビーコンを受信し、解析しなければならない。このため、ＳＢＤは、スーパーフレーム同期調整管理を実行するために消費電力が大きい。

なお、ＭＡＣ層レベルでスーパーフレーム同期調整が行われている装置同士を、ネイバー（neighbor）の関係にあると言い、同期が行われていない装置同士をエイリアン（alien）の関係にあると定義する。

次に、ＷＵＳＢ規格のＷＵＳＢチャネルとＭＡＣ層の関係について、図４を参照して説明する。図４は、ＷＵＳＢチャネルからＭＡＣ層チャネル予約へのマッピングを示した模式図である。

図４において、各ＤＲＰ（４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０）は、あるＷＵＳＢクラスタ内の通信予約時間に相当する。これらのＤＲＰではデータの入出力方向等を制御するMicro-scheduled Management Command（ＭＭＣ）がＷＵＳＢホストによってブロードキャストされる。ここで、ＭＭＣはヘッダと複数のＩＥから構成される。ＭＭＣから次のＭＭＣの前までの区間はTransaction Group（ＴＧ）と呼ばれ、例えば、ＭＭＣ４４３に係るＴＧは４４４である。

次に、図２におけるＷＵＳＢデバイス２２０がＳＢＤの場合に、ＷＵＳＢホスト２１０がＷＵＳＢクラスタ２００を形成する際のスーパーフレーム同期調整について、図５を参照して説明する。図５は、ＳＢＤとして動作しているＷＵＳＢデバイスがＷＵＳＢホストと接続する時のタイミングチャートを示した模式図である。

図５において、ＷＵＳＢホスト２１０は、起動した後に、ＢＰ４００内のビーコンスロットでビーコンを送信し、ＤＲＰ５００を予約する。一方、ＷＵＳＢデバイス２２０は起動する際に、スーパーフレームＮ（３００）においてチャネルスキャンを行い、ビーコン４１０を受信する。更に、ＷＵＳＢデバイス２２０は、受信したビーコン４１０を解析して、当該ＷＵＳＢデバイス２２０が使用できるビーコンスロットや、ビーコンの同期タイミング等を検出している。

スーパーフレームＮ＋１（３０１）において、ＷＵＳＢホスト２１０及びＷＵＳＢデバイス２２０は、互いにＢＰ４０１期間中に使用できるビーコンスロットを用いてビーコンを送信し、ＤＲＰ５１０を確保している。ただし、ＷＵＳＢデバイス２２０は、スーパーフレームＮ（３００）において検出された使用可能なビーコンスロットを用いてビーコンを送信する。図５のＢＰ４０１のように、複数の装置が同一のＢＰにおいてビーコンを送受信した時点で、スーパーフレーム間での同期が確立される。

スーパーフレームＮ＋２（３０２）において、ＷＵＳＢチャネルを確立するためにＤＲＰ５２０のタイプはプライベートに予約され、ＷＵＳＢホスト２１０はＤＲＰ５２０内にＴＧを形成する。ＷＵＳＢデバイス２２０はConnect Requestを送信し、ＷＵＳＢホストがＭＭＣ内でConnect Acknowledgementを返信することで、スーパーフレームＮ＋３（３０３）以降、ＷＵＳＢクラスタ確立処理を開始する。

次に、ＳＢＤであるＷＵＳＢデバイス２２０とＷＵＳＢホスト２１０とが既にクラスタ２００を形成している場合に、更に、ＷＵＳＢデバイス２２０とＷＵＳＢホスト２１１とでスーパーフレーム同期調整を行い、クラスタを形成する処理について説明する。図６は、ＷＵＳＢホスト２１０がＳＢＤであるＷＵＳＢデバイス２２０とＷＵＳＢクラスタ２００を既に形成している場合に、ＷＵＳＢデバイス２２０を介してＷＵＳＢホスト２１１とスーパーフレーム同期調整を行う際のタイミングチャートである。

スーパーフレームＮ(３００)において、ＷＵＳＢホスト２１０及びＷＵＳＢデバイス２２０は共にＢＰ４０４の自分のビーコンスロットでビーコンを送信し、ＤＲＰ５４０を予約している。ＷＵＳＢデバイス２２０は、スーパーフレームＮ(３００)において、更にチャネルスキャンも行っている。そのチャネルスキャンの際に、ＷＵＳＢホスト２１１がＢＰ４５０期間中に送信したビーコンを、ＷＵＳＢデバイス２２０が受信したとする。

この場合、ＷＵＳＢホスト２１０及びＷＵＳＢデバイス２２０は、ＷＵＳＢホスト２１１のビーコン送出タイミングと同期するように、スーパーフレームのタイミングを変更する。即ち、ＷＵＳＢホスト２１１からビーコンを受信すると、スーパーフレームＮ＋１（３０１）において、ＷＵＳＢデバイス２２０は、ＢＰ４０５中のビーコンにおいてＷＵＳＢホスト２１０にＢＰＳＴの開始時点の変更を伝える。ＢＰＳＴの開始時点の変更はビーコン中のBP Switch IEにより示される。また、ＤＲＰ５５０をエイリアンが使用しているＤＲＰとして予約する。所定の期間後、スーパーフレームＮ＋２（３０２）においてＷＵＳＢクラスタ２００内のデバイス全てはＢＰＳＴを移動し、ＷＵＳＢホスト２１１のＢＰと同じ期間にする。このような処理により、スーパーフレーム同期調整が確立される。
Wireless USB Specifications 1.0

図５、６を参照して説明したように、ＳＢＤとして動作するＷＵＳＢデバイスは、
スーパーフレーム同期調整を行うため、ホストや他のデバイスと動的にクラスタを形成することができる。しかし、実際にはスーパーフレーム同期調整が必要のない状況においてもビーコンを送受信するため、ＳＢＤとして動作するＷＵＳＢデバイスは大量の電力を消費してしまう。このため、デジタルカメラやＰＤＡ等のバッテリで駆動する携帯端末をＳＢＤとして動作するＷＵＳＢデバイスとして動作させた場合、バッテリに蓄積された電力を高速に消費し使用期間が短くなってしまう。

一方、ＮＢＤとして動作するＷＵＳＢデバイスは、ビーコンの送受信を行わないため消費電力が小さい。しかし、スーパーフレーム間で同期をとることができないため、エイリアンの関係にある無線通信装置が存在する場合、ＮＢＤとして動作するデバイスは、その装置が発する無線通信信号の干渉を受けスループットが低下してしまう。

本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、必要に応じて外部装置と同期調整を行うことで低消費電力で同期調整が可能な通信を行うための技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による通信装置は以下の構成を備える。即ち、
通信装置であって、
同期調整されていない外部装置の存在の有無を判別する判別手段と、
前記判別手段による判別に応じて、通信の同期タイミングを調整するためのビーコン情報の送受信動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記同期調整されていない外部装置と同期調整が確立された場合、前記ビーコン情報の送信を停止する。

また、本発明による通信装置の制御方法は以下の構成を備える。即ち、
通信装置の制御方法であって、
同期調整されていない外部装置の存在の有無を判別する判別工程と、
前記判別工程における判別に応じて、通信の同期タイミングを調整するためのビーコン情報の送受信動作を制御する制御工程と、
を備え、
前記制御工程においては、前記同期調整されていない外部装置と同期調整が確立された場合、前記ビーコン情報の送信を停止する。

本発明によれば、必要に応じて外部装置と同期調整を行うことで低消費電力で同期調整が可能な通信を行うための技術を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜＜実施形態１＞＞
本実施形態に係る構成をＷＵＳＢ規格に従って説明する。本実施形態の通信装置と通信システムの構成を、図１と図２を参照して説明する。通信装置は単一の通信装置で実現しても良いし、必要に応じた複数の機能を追加した形態で実現しても良い。

（システム構成）
本実施形態に係る通信システムも図２のように模式的に示される。即ち、ホスト２１０とデバイス（通信装置）２２０とが無線通信可能な距離に存在し、デバイス２２０とホスト２１１とが無線通信可能な距離に存在する。ただし、このような構成は説明を容易にするために便宜的に例示したものであり、これに限られない。例えば、後述するホスト２１０とデバイス２２０との間における通信においては、ホスト２１１は不要である。

次に、本実施形態に係る通信装置の構成について図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る通信装置のハードウェア構成を模式的に示したブロック図である。図１において、１１０は通信装置全体を制御する制御手段としてのCentral Processing Unit（ＣＰＵ）である。１２０は外部装置などから供給されるプログラムやデータを一時記憶するRandom Access Memory（ＲＡＭ）である。１３０は変更を必要としないプログラムやパラメータを格納するRead Only Memory（ＲＯＭ）である。１４０は無線通信機能を実現する無線通信インターフェイス（送受信手段）である。１５０は無線通信インターフェイス１４０に使用するアンテナである。無線通信装置は上記の構成で実現しても良いし、必要に応じて記憶装置、表示装置などの機能を追加した形態で実現しても良い。

尚、以上の各装置と同等の機能を実現するソフトウェアにより、ハードウェア装置の代替として構成することもできる。

本実施形態では、ＲＯＭ１３０から本実施形態に係るプログラム及び関連データをＲＡＭ１２０にロードして実行させる例を示すが、これに限られない。例えば、本実施形態に係るプログラムを動作させる度に、既にプログラムがインストールされているハードディスク装置やメモリ装置等からＲＡＭ１２０にロードするようにしてもよい。或いは、本実施形態に係るプログラムをＲＯＭ１３０に記録しておき、これをメモリマップの一部をなすように構成し、直接ＣＰＵ１１０で実行することも可能である。

また、本実施形態では、説明の便宜のため、本実施形態に係る通信装置を１つの装置で実現した構成について述べるが、複数の装置にリソースを分散した構成によって実現してもよい。例えば、記憶や演算のリソースを複数の装置に分散した形に構成してもよい。或いは、通信装置上で仮想的に実現される構成要素毎にリソースを分散し、並列処理を行うようにしてもよい。

（ＳＢＤ動作からＮＢＤ動作への切り替え）
次に、ＳＢＤとして動作するデバイス２２０がＮＢＤとしての動作に切り替える処理について、図７を参照して説明する。図７は、ＷＵＳＢデバイス２２０がＳＢＤとして動作している場合、周囲にビーコンを送信するデバイスが存在しない場合にＮＢＤとして動作する際のタイミングチャートである。

ここでは、簡単な例として、スーパーフレームＮ（３００）以前において、ＷＵＳＢデバイス２２０はＳＢＤとしてＷＵＳＢホスト２１０と既に同期調整を行っている状況を考える。スーパーフレームＮ（３００）において、ＷＵＳＢデバイス２２０は、外部装置からのビーコン受信を受け付けるチャネルスキャンを行う。

その結果ビーコンを送信するホスト２１０以外のデバイスが存在しないことがわかると、ＷＵＳＢデバイス２２０は、ＳＢＤの動作からＮＢＤの動作へと切り替えるための処理を行う。即ち、スーパーフレームＮ＋１（３０１）において、ＤＲＰ５７０がＷＵＳＢチャネルのために予約されている場合、ＷＵＳＢデバイス２２０は、ＤＲＰ５７０において、ＷＵＳＢホスト２１０にReconnect Requestを送信する。これにより、ＷＵＳＢデバイス２２０の動作属性がＳＢＤからＮＢＤに変わったことをＷＵＳＢホスト２１０に通知する。ＷＵＳＢホスト２１０は、Reconnect Requestの受信によってＷＵＳＢデバイス２２０の動作属性が変化したことを知る。そして、返答としてＭＭＣ内でConnect Acknowledgement（Connect Ack.）をＷＵＳＢデバイス２２０へ送信する。

そして、ＷＵＳＢホスト２１０とＷＵＳＢデバイス２２０との間で認証処理（Authentication Process）を実行する。認証処理はＷＵＳＢの使用に適合する形で行われる。認証処理により、ＷＵＳＢホスト２１０とＷＵＳＢデバイス２２０がAuthenticated状態になると、スーパーフレームＮ＋２（３０２）において、ＷＵＳＢデバイス２２０はＮＢＤとして動作し始める。即ち、ＢＰ期間中、他のデバイスのビーコンを聞かず、自身がビーコンを送信することも無い。

このようにＷＵＳＢデバイス２２０は、外部にビーコンを送信するデバイスが存在しない場合は、ＳＢＤの動作からビーコンの送受信を行わないＮＢＤの動作へと切り替える。このため、ＷＵＳＢデバイス２２０は、必要なときはＳＢＤとして動作して同期制御を行うことができる一方で、更に、必要のない場合はビーコンの送受信に係る動作を行わないことで、消費電力を節約することができる。

（ＮＢＤ動作からＳＢＤ動作への切り替え）
次に、ＷＵＳＢデバイス２２０がＮＢＤとして動作している状態において、新たにＷＵＳＢホスト２１１がＷＵＳＢデバイス２２０と通信可能になった場合にＳＢＤとしての動作へ切り替える処理について、図８を参照して説明する。図８は、ＷＵＳＢデバイス２２０がＮＢＤとして動作している場合、周囲にビーコンを送信するデバイス（図８では、ＷＵＳＢホスト２１１）が存在する場合にＳＢＤとして動作する際のタイミングチャートである。

スーパーフレームＮ（３００）において、ＷＵＳＢデバイス２２０はチャネルスキャンを行う。ただし、図８の例では、ＷＵＳＢデバイス２２０は、ＷＵＳＢホスト２１０との間で同期調整が確立している。

チャネルスキャンの結果ビーコンを送信するデバイス（図８の例ではＷＵＳＢホスト２１１）が存在することがわかると、ＷＵＳＢデバイス２２０はＮＢＤの動作からＳＢＤの動作へ切り替えるための処理を行う。即ち、スーパーフレームＮ＋１（３０１）において、ＤＲＰ６００がＷＵＳＢチャネルのために予約されている場合、ＷＵＳＢデバイス２２０はＷＵＳＢホスト２１０にReconnect Requestを送信する。これにより、動作属性がＮＢＤからＳＢＤに変わったことをＷＵＳＢホスト２１０に通知する。ＷＵＳＢホスト２１０は、Reconnect Requestの受信によってＷＵＳＢホストの動作属性が変化したことを知り、返答としてＭＭＣ内でConnect AcknowledgementをＷＵＳＢデバイス２２０へ送信する。

そして、ＷＵＳＢホスト２１０とＷＵＳＢデバイス２２０との間で認証処理（Authentication Process）を実行する。認証処理はＷＵＳＢの使用に適合する形で行われる。認証処理により、ＷＵＳＢホスト２１０とＷＵＳＢデバイス２２０がAuthenticated状態になると、スーパーフレームＮ＋２（３０２）において、ＷＵＳＢデバイス２２０はＳＢＤとして動作し始める。即ち、ＢＰ期間中、自身のビーコンを送信し、他のデバイスのビーコンを受信してＩＥの解析を行う。そして、図６を参照して説明した方法と同様に、ＷＵＳＢ２１０及びＷＵＳＢデバイス２２０を、ＷＵＳＢホスト２１１の同期タイミングに合わせて動作するように処理を実行する。このスーパーフレーム同期調整方法は、図６を参照して説明した方法と同様である。

このようにＷＵＳＢデバイス２２０は、外部にビーコンを送信するデバイスが存在しない場合はビーコンの送受信を行わないＮＢＤの動作を行うが、ビーコンを送信するデバイスを検出（ビーコンを受信）した場合は、ＳＢＤの動作へ切り替える。このため、ＷＵＳＢデバイス２２０は、必要のない場合はビーコンの送受信に係る動作を行わないことで、消費電力を節約することができる一方、必要なときはＳＢＤとして動作して同期制御を行うことができる。

なお、ＷＵＳＢデバイス２２０は、ＷＵＳＢホスト２１０、２１１との同期制御が確立した場合は、図７を参照して説明した処理と同様に、再びＮＢＤの動作へと切り替えることができる。これにより電力消費を低減化することができる。

（基本処理）
次に、上記の処理を行うＷＵＳＢデバイス２２０の処理について、図９を参照して説明する。図９は、ＷＵＳＢデバイス２２０の動作を表すフローチャートである。図９の処理はＣＰＵ１１０の制御に基づいて実行される。

まず、ステップＳ９１０において、ＷＵＳＢデバイス２２０は、ＭＡＣ層のチャネルスキャンを所定の時間ごとに行う。この時間は用途や目的に応じて自由に設定することが可能であるが、１フレームの時間よりも十分大きくとることで、消費電力を大きく低減化することが可能である。

次に、ステップＳ９２０において、ＷＵＳＢデバイス２２０は、自分が所属するＷＵＳＢクラスタ２００に所属するデバイス以外からビーコンをステップＳ９１０で受信したか否かを判定する。受信していたのならば（ステップＳ９２０でＹＥＳ）ステップＳ９３０へ進み、ビーコンを受信していないのならば（ステップＳ９２０でＮＯ）ステップＳ９４０へ進む。

ステップＳ９３０においては、ＳＢＤとして動作するためにホストとのトランザクションを行う。即ち、図８を参照して説明したように、ＮＢＤの状態で通信していたホストがある場合は動作属性の変化を通知し、ビーコンの送受信を開始する。そして、新たに検出された装置のビーコンに同期するように制御する。そして、ステップＳ９１０へ戻り、処理を繰り返し継続する。

ステップＳ９４０において、ＮＢＤとして動作するためにホストとのトランザクションを行う。即ち、図７を参照して説明したように、ＳＢＤの状態で通信していたホストがある場合は動作属性の変化を通知し、通信タイミングを維持しつつビーコンの送受信を停止する。

以上のように、ＷＵＳＢデバイス２２０は、同期調整されていない外部装置から、ビーコンを無線通信Ｉ／Ｆ１４０が受信したか否かに基づいて、ビーコンの送信に係る無線通信Ｉ／Ｆ１４０による動作を制御する。即ち、ＷＵＳＢデバイス２２０は、ＳＢＤとして動作している場合に、外部にビーコンを送信する同期調整されていないデバイスが存在しない場合は、ＳＢＤの動作からビーコンの送受信を行わないＮＢＤの動作へと切り替える。また、ＮＢＤとして動作している場合に、ビーコンを送信する同期調整されていないデバイスを検出（ビーコンを受信）した場合は、ＳＢＤの動作へ切り替える。このため、ＷＵＳＢデバイス２２０は、必要なときはＳＢＤとして動作して同期制御を行うことができる一方で、更に、必要のない場合はビーコンの送受信に係る動作を行わないことで、消費電力を節約することができる。

なお、このような処理はＷＵＳＢデバイスの仕様に適合している。このため、本実施形態のＷＵＳＢデバイス２２０は、本実施形態の処理を行わない他のＷＵＳＢ対応の装置と共同して動作することができる。

＜＜実施形態２＞＞
ＷＵＳＢ規格においては、ＷＵＳＢデバイスはホストと相互認証を行ってからデータの転送等が可能な状態になるが、所定の時間（TrustTimoutという）毎に認証処理を行い、認証に失敗した場合は通信を切断するように設計されている。このような処理により安全性を確保し、不要な電力消費を防いでいる。

ＷＵＳＢ規格では、ＷＵＳＢホストとの通信が接続されているConnected状態と、通信が切断されているUn-Connected状態が定義されている。Connected状態においては、更に、ホストとの相互認証が確立されたAuthenticated状態、認証が確立されていないUn-Authenticated状態、再接続を意味するReconnecting状態が定義されている。ＷＵＳＢデバイスはホストとの認証処理により相互認証が確立してからAuthenticated状態において通信を行う。そして、認証処理を実行してからTrustTimoutを経過すると、ＷＵＳＢホストとＷＵＳＢデバイスはAuthenticated状態からRe-Connecting状態へ遷移し、再び認証処理を実行する。このとき、ＷＵＳＢホスト２１０との再認証に失敗するとＷＵＳＢデバイスはUn-Connected状態へと遷移する。

実施形態１に係る構成においては、ＷＵＳＢデバイス２２０がスリープ状態においてＮＢＤとして動作する場合、ＷＵＳＢデバイス２２０はビーコンを送受信しない。このためTrustTimeout期間データの送受信を行わないとUnConnedted状態へ強制的に遷移してしまう場合があった。本実施形態に係る構成においては、外部装置を検知せずＮＢＤとして動作している場合にも、所定の周期でＳＢＤとして動作し、ホストと相互認証可能なように動作する。これにより、UnConnedted状態となることなくAuthenticated状態に戻ることが可能となる。

本実施形態で用いられる通信装置は実施形態１と同様、図１に示される。本実施形態で用いられる通信システムの構成は、図２に示される。

図１０は本実施形態におけるＷＵＳＢデバイス２２０の動作を表すフローチャートである。図１０の処理はＣＰＵ１１０の制御に基づいて実行される。ステップＳ９１０、ステップＳ９２０、ステップＳ９３０及びステップＳ９４０の各ステップにおいては、実施形態１のフローチャート（図９）と同様の処理を行う。ただし、本実施形態においては、ステップＳ９４０の処理を終了するとステップＳ９５０へ進む。

ステップＳ９５０においては、ＷＵＳＢデバイス２２０はＳＢＤとして動作する周期を設定する。これは、例えば、予め記憶装置（例えば、ＲＯＭ１３０等）に記憶された周期の値を読み込むことによって行うことができる。或いは、例えば、ユーザの指示入力に基づいて周期を決定するように構成することができる。この周期は、例えば、TrustTimeoutよりも短い時間とすることで好適に動作するだろう。

そして、動作周期の設定後、時刻の経過を計時する所定の計時手段を用いて経過時間の計時を開始する。ただし、以前にステップＳ９５０の処理を行って既に経過時間の計時を開始している場合は、何も処理を行わない。なお、計時手段は経過時間を計時することができれば、例えば、水晶振動子に基づく構成などどのような構成によっても実現することができる。

次に、ステップＳ９６０において、ＷＵＳＢデバイス２２０は、ステップＳ９５０で設定した周期が経過したか否かを判定する。経過した場合（ステップＳ９６０でＹＥＳ）はステップＳ９３０へ進み、ＳＢＤモードの動作に切り替える。経過していない場合（ステップＳ９６０でＮＯ）は、ステップＳ９１０の処理を再び行う。

上記のように、本実施形態に係る構成においては、ステップＳ９５０及びステップＳ９６０のステップを設け、予め定められたタイミングで、ビーコンを含む外部装置と同期調整を行うための無線信号を無線通信Ｉ／Ｆ１４０が送信するように制御する。これにより、ＮＢＤとして動作している場合においても定期的に明示的にRe-Connecting状態へ遷移させることが出来る。従って、TrustTimeout毎の再認証に失敗することなくAuthenticated状態に戻ることが可能である。

なお、このような処理はＷＵＳＢデバイスの仕様に適合している。このため、本実施形態のＷＵＳＢデバイス２２０は、本実施形態の処理を行わない他のＷＵＳＢ対応の装置と共同して動作することができる。

＜＜実施形態３＞＞
実施形態１、２においては、スーパーフレーム同期調整が行われていない、即ち、エイリアンの関係にある外部装置が通信可能範囲に存在する場合に、ＳＢＤとして動作する構成について説明した。本実施形態では、スーパーフレーム同期調整が行われている、即ち、ネイバーの関係にある外部装置が通信可能範囲に存在する場合に、ＮＢＤとして動作する構成について述べる。本実施形態で用いられる通信装置は実施形態１と同様、図１に示される。図１１は、本実施形態で用いられる通信システムの構成を模式的に示した図である。

（通信システム構成）
図１１において、２１０はＷＵＳＢクラスタ２０２においてホストとしての機能を持つＷＵＳＢホストである。２２０はデバイスとしての機能を持つＷＵＳＢデバイスである。２５０はＷＵＳＢの下層ＭＡＣを使用するＭＡＣ層デバイスである。図１１では、ＷＵＳＢホストが制御するＷＵＳＢデバイスが二台存在するが、ＷＵＳＢデバイスの個数はこれに限られず、これ以外の個数のＷＵＳＢデバイスが存在しても良い。なお、ＷＵＳＢデバイス２２０はＭＡＣ層デバイス２５０の通信範囲に位置するものとする。また、ＭＡＣ層デバイス２５０は、ホスト２１０と通信可能な領域に位置しているものとする。また、デバイス２２０はＳＢＤとして動作しており、ホスト２１０とデバイス２２０との間で同期調整が確立しているものとする。

図１２は、図１１におけるＷＵＳＢデバイス２２０がＳＢＤとして動作している場合、周囲にビーコンを送信するデバイス２５０が存在する場合にＮＢＤの動作に切り替える際のタイミングチャートである。

スーパーフレームＮ（３００）において、ＷＵＳＢデバイス２２０は、ＢＰ４１６期間中にビーコンの送受信を行った後、残りの期間はチャネルスキャンを行う。この時、ＷＵＳＢデバイス２２０は、ＢＰ４１６期間中に受信したビーコンに基づいてホスト２１０と同期調整を行っているその他のデバイスが存在するか否かを判定する。例えば、ＢＰ４１６期間中にＭＡＣ層デバイス２５０からビーコンを受信していた場合、ＷＵＳＢデバイス２２０は、ＭＡＣ層デバイス２５０がＷＵＳＢホスト２１０のビーコンを受信してスーパーフレーム同期調整を行っていると判定することができる。ＭＡＣ層デバイス２５０がスーパーフレーム同期調整を行っている場合は、ホスト２１０、デバイス２２０、２５０の間で同期がとれているため、ＷＵＳＢデバイス２２０はＭＡＣ層デバイス２５０のスーパーフレーム同期調整を行う必要はない。このため、ＷＵＳＢデバイス２２０はＳＢＤとしての動作からＮＢＤとしての動作へ切り替える。

スーパーフレームＮ＋１（３０１）において、ＤＲＰ６１１がＷＵＳＢチャネルのために予約されている場合、デバイス２２０はホスト２１０にReconnect Requestを送信し、動作属性がＳＢＤからＮＢＤに変わったことを通知する。ＷＵＳＢホスト２１０は、Reconnect Requestの受信によってＷＵＳＢデバイスの動作属性が変化したことを知り、返答としてＷＵＳＢホスト２１０はＭＭＣ内でConnect Acknowledgementを送信する。

そして、ＷＵＳＢホスト２１０とＷＵＳＢデバイス２２０との間で認証処理（Authentication Process）を実行する。認証処理はＷＵＳＢの使用に適合する形で行われる。認証処理により、ＷＵＳＢホスト２１０とＷＵＳＢデバイス２２０がAuthenticated状態になると、スーパーフレームＮ＋２（３０２）において、ＷＵＳＢデバイス２２０はＮＢＤとして動作し始める。即ち、ＢＰ期間中、他のデバイスのビーコンを聞かず、自身もビーコンを送信しない。これにより、消費電力を低減することができる。

（基本処理）
次に、上記の動作を行うＷＵＳＢデバイス２２０の処理について、図１３を参照して説明する。図１３は、ＷＵＳＢデバイス２２０の動作を表すフローチャートである。図１３の処理はＣＰＵ１１０の制御に基づいて実行される。

ステップＳ９１０、ステップＳ９２０、ステップＳ９３０及びステップＳ９４０のステップにおいては、実施形態１のフローチャート（図９）と同様の処理を行う。ただし、ステップＳ９２０においてビーコンを受信していないと判定された場合（ステップＳ９２０でＮＯ）は、本実施形態においては、ステップＳ９７０へ進む。

ステップＳ９７０においては、ＷＵＳＢデバイス２２０は受信したビーコンから、ＷＵＳＢクラスタ２０２内に位置し、かつ、ＷＵＳＢデバイス２２０と通信可能な範囲に位置する、デバイスが存在するか否かを判定する。存在する場合（ステップＳ９７０でＹＥＳ）にはステップＳ９４０へ進み、存在しない場合（ステップＳ９７０でＮＯ）にはステップＳ９３０へ進む。ステップＳ９３０及びステップＳ９４０の処理の後は、再びステップＳ９１０のステップへ戻り処理を継続する。

上記のように、本実施形態に係る構成においては、同期調整されている、即ち、ネイバーの関係にある外部装置が通信可能範囲に存在しビーコンを受信した場合は、ＮＢＤとして動作する。このため、消費電力を低減することができる。従来の構成においては、クラスタ内にビーコンを送信するデバイスが存在し、かつＷＵＳＢデバイスとＭＡＣ層デバイスが通信可能な範囲にある場合、ホストとＭＡＣ層デバイスが同期調整を行っている場合にも、ＷＵＳＢデバイスは同期調整を行っていた。このように、ＷＵＳＢデバイスは同期調整が不要であるにもかかわらずＳＢＤとして電力消費の大きいビーコンの送受信を行う必要があった。これに対して、本実施形態に係る構成は、必要のない場合はＳＢＤとして動作せず、ビーコンの送受信を行わないため、電力消費を低減化することが可能である。
なお、このような処理はＷＵＳＢデバイスの仕様に適合している。このため、本実施形態のＷＵＳＢデバイス２２０は、本実施形態の処理を行わない他のＷＵＳＢ対応の装置と共同して動作することができる。

＜＜実施形態４＞＞
実施形態３に係る構成においては、ＷＵＳＢデバイス２２０がスリープ状態においてＮＢＤとして動作する場合、ＷＵＳＢデバイス２２０はビーコンを送受信しない。このためTrustTimeout期間データの送受信を行わないとUnConnedted状態へ強制的に遷移してしまう場合があった。本実施形態に係る構成においては、外部装置を検知せずＮＢＤとして動作している場合にも、所定の周期でＳＢＤとして動作し、ホストと相互認証可能なように動作する。これにより、UnConnedted状態となることなくAuthenticated状態に戻ることが可能となる。

本実施形態で用いられる通信装置は実施形態１と同様、図１に示される。また、本実施形態で用いられる通信システムの構成は、図１１に示される。本実施形態のＷＵＳＢデバイス２２０は、ＮＢＤとして動作しつつ、ある一定期間経つとＳＢＤとして動作する。

図１４にＷＵＳＢデバイス２２０の動作を表すフローチャートを示す。図１４の処理はＣＰＵ１１０の制御に基づいて実行される。ステップＳ９１０、ステップＳ９２０、ステップＳ９３０及びステップＳ９４０のステップは、実施形態１における図９と同様に行う。ステップＳ９５０及びステップＳ９６０のステップは、実施形態２における図１０と同様に行う。ステップＳ９７０のステップは、実施形態３における図１２と同様に行う。

このように、本実施形態に係る構成においては、ステップＳ９５０及びステップＳ９６０のステップを設けて、予め定められたタイミングで、ビーコンを含む外部装置と同期調整を行うための無線信号を無線通信Ｉ／Ｆ１４０が送信するように制御する。これにより、ＮＢＤとして動作している場合においても定期的に明示的にRe-Connecting状態へ遷移させることが出来る。従って、TrustTimeout毎の再認証に失敗することなくAuthenticated状態に戻ることが可能である。

なお、このような処理はＷＵＳＢデバイスの仕様に適合している。このため、本実施形態のＷＵＳＢデバイス２２０は、本実施形態の処理を行わない他のＷＵＳＢ対応の装置と共同して動作することができる。

＜＜その他の実施形態＞＞
以上、本発明の実施形態例について詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様を取ることが可能である。具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。

尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するプログラムを、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明の技術的範囲に含まれる。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含む。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、次のものが含まれる。即ち、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）等が含まれる。

その他、プログラムの供給形態としては、次のようなものも考えられる。即ち、クライアント装置のブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明に係るコンピュータプログラム、或いは、圧縮され自動インストール機能を含むファイルをＨＤ等の記録媒体にダウンロードする形態も考えられる。また、本発明に係るプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。

また、次のような供給形態も考えられる。即ち、まず、本発明に係るプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布する。そして、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報の使用により暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて本発明に係る構成を実現する。このような供給形態も可能である。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、次のような実現形態も想定される。即ち、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づいても前述した実施形態の機能が実現される。即ち、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

通信装置のハードウェア構成を模式的に示したブロック図である。 重複部分を有する複数のＷＵＳＢクラスタを例示した図である。 ＷＵＳＢ規格のスーパーフレームのフォーマットを模式的に示した図である。 ＷＵＳＢチャネルからＭＡＣ層チャネル予約へのマッピングを示した模式図である。 ＳＢＤとして動作しているＷＵＳＢデバイスがＷＵＳＢホストと接続する時のタイミングチャートを示した模式図である。 スーパーフレーム同期調整を行う際のタイミングチャートである。 ＳＢＤとしての動作からＮＢＤとしての動作へ切り替える際違のタイミングチャートである。 ＮＢＤとしての動作からＳＢＤとしての動作へ切り替える際違のタイミングチャートである。 ＷＵＳＢデバイスの動作を表すフローチャートである。 ＷＵＳＢデバイスの動作を表すフローチャートである。 通信システムの構成を模式的に示した図である。 ＳＢＤとしての動作からＮＢＤとしての動作へ切り替える際違のタイミングチャートである。 ＷＵＳＢデバイスの動作を表すフローチャートである。 ＷＵＳＢデバイスの動作を表すフローチャートである。

Claims (17)

1. 通信装置であって、
   同期調整されていない外部装置の存在の有無を判別する判別手段と、
   前記判別手段による判別に応じて、通信の同期タイミングを調整するためのビーコン情報の送受信動作を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記同期調整されていない外部装置と同期調整が確立された場合、前記ビーコン情報の送信を停止することを特徴とする通信装置。
2. 通信装置であって、
   同期調整されていない外部装置の存在の有無を判別する判別手段と、
   前記判別手段による判別に応じて、通信の同期タイミングを調整するためのビーコン情報の送受信動作を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記同期調整されていない外部装置からのビーコン情報を受信しなかった場合、又は、同期調整されている外部装置からのビーコン情報を受信した場合、前記ビーコン情報を送信しないように制御することを特徴とする通信装置。
3. 前記判別手段は、前記同期調整されていない外部装置からのビーコン情報を受信したか否かに基づいて、前記同期調整されていない外部装置の存在の有無を判別することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
4. 前記制御手段は、前記同期調整されていない外部装置からのビーコン情報を受信した場合、該同期調整されていない外部装置と同期調整を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信装置。
5. 通信装置において、
   フレーム同期調整が行われていない他の通信装置の存在の有無を判別する判別手段と、
   前記判別手段による判別に応じて、他の通信装置との間でフレーム同期調整を行う装置として機能するか、他の通信装置との間でフレーム同期調整を行わない装置として機能するかを切り換える切り換え手段と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
6. 前記切り替え手段は、前記フレーム同期調整が行われていない他の通信装置が存在する場合は、前記フレーム同期調整を行う装置として機能し、前記フレーム同期調整が行われていない他の通信装置が存在しない場合は、前記フレーム同期調整を行わない装置として機能するように制御することを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
7. 通信装置であって、
   同期調整されていない外部装置の存在の有無を判別する判別手段と、
   前記同期調整されていない外部装置が存在する場合は、通信の同期タイミングを調整するためのビーコン情報を送信する装置として機能し、前記同期調整されていない外部装置が存在しない場合は、前記ビーコン情報を送信しない装置として機能するように制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
8. 前記判別手段は、前記同期調整されていない外部装置からのビーコン情報を受信したか否かに基づいて、前記同期調整されていない外部装置の存在の有無を判別することを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
9. 前記ビーコン情報を送信する装置として機能する場合に、前記同期調整されていない外部装置と同期調整する調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の通信装置。
10. 前記制御手段は、前記同期調整されていない外部装置と同期調整が確立された場合、前記ビーコン情報を送信しない装置として機能するように制御することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の通信装置。
11. 前記制御手段は、前記同期調整されていない外部装置からのビーコン情報を受信しなかった場合、又は、同期調整されている外部装置からのビーコン情報を受信した場合、前記ビーコン情報を送信しない装置として機能するように制御することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の通信装置。
12. 通信装置の制御方法であって、
    同期調整されていない外部装置の存在の有無を判別する判別工程と、
    前記判別工程における判別に応じて、通信の同期タイミングを調整するためのビーコン情報の送受信動作を制御する制御工程と、
    を備え、
    前記制御工程においては、前記同期調整されていない外部装置と同期調整が確立された場合、前記ビーコン情報の送信を停止することを特徴とする通信装置の制御方法。
13. 通信装置の制御方法であって、
    同期調整されていない外部装置の存在の有無を判別する判別工程と、
    前記判別工程における判別に応じて、通信の同期タイミングを調整するためのビーコン情報の送受信動作を制御する制御工程と、
    を備え、
    前記制御工程においては、前記同期調整されていない外部装置からのビーコン情報を受信しなかった場合、又は、同期調整されている外部装置からのビーコン情報を受信した場合、前記ビーコン情報を送信しないように制御することを特徴とする通信装置の制御方法。
14. 通信装置の制御方法において、
    フレーム同期調整が行われていない他の通信装置の存在の有無を判別する判別工程と、
    前記判別工程における判別に応じて、他の通信装置との間でフレーム同期調整を行う装置として機能するか、他の通信装置との間でフレーム同期調整を行わない装置として機能するかを切り換える切り換え工程と、
    を備えることを特徴とする通信装置の制御方法。
15. 通信装置の制御方法であって、
    同期調整されていない外部装置の存在の有無を判別する判別工程と、
    前記同期調整されていない外部装置が存在する場合は、通信の同期タイミングを調整するためのビーコン情報を送信する装置として機能し、前記同期調整されていない外部装置が存在しない場合は、前記ビーコン情報を送信しない装置として機能するように制御する制御工程と、
    を備えることを特徴とする通信装置の制御方法。
16. コンピュータを請求項１乃至１１のいずれかに記載の通信装置として機能させるためのプログラム。
17. 請求項１６に記載のプログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記憶媒体。

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