JP4612878B2

JP4612878B2 - 制御端末、制御方法および無線通信システム

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Description

本発明は、無線通信システムにおける通信タイミングの制御技術に関するものである。

近距離無線通信（ＷＰＡＮ：ＷｉｒｅｌｅｓｓＰｅｒｓｏｎａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）のアクセス制御（ＭＡＣ：ＭｅｄｉｕｍＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）の標準規格として、ＩＥＥＥ８０２．１５．３規格が策定されている（非特許文献１）。この規格は近距離無線通信に特化することで、ＬＡＮの標準規格に比べて端末の構成を簡略化できる利点がある。

ところで、バッテリを電源とする小型の通信端末においては、消費電力を低減するための各種技術を利用することが多い。例えば、パワーセーブモード（以降、ＰＳモードと呼ぶ）によれば、実データを送受信できる期間を制限することで、省電力化を実現している。ＩＥＥＥ８０２．１５．３規格においても、このようなＰＳモードが採用されており、非特許文献１の208ページ、「8.13 Power management」にその詳細が記載されている。
IEEE Std 802.15.3-2003, IEEE, 2003

ＩＥＥＥ８０２．１５．３規格によれば、各ＰＳモードには、それぞれ異なる通信周期（通信を許可されるタイミングの周期）が規定されている。複数の通信端末は、それぞれ自己に設定されたＰＳモードで動作する。すなわち、各通信端末は、自己の通信周期に従った通信タイミングでだけ通信を実行でき、それ以外のタイミングでは電力を節約する。

ところで、ＩＥＥＥ８０２．１５．３規格によれば、通信周期が異なったとしても、通信タイミングが重複することがある。そのため、通信量が増大するに従い、ピコネット全体としての通信効率が悪化してゆくため、各ＰＳモードにおける通信の最大スループットも制限される。これは、通信周期が異なったとしても、それぞれの開始タイミングが考慮されないことが原因である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所定の通信周期がそれぞれ異なるように規定された複数の制御モードを有する通信機器において、通信効率を改善可能な通信タイミングの割り当て技術を提供することにある。

本発明によれば、例えば、複数の通信モードの各々において異なる通信周期で通信を実行する従属端末を制御する制御端末であって、前記複数の通信モードの各々に対応する通信周期は基本周期の逓倍の周期に設定されており、前記制御端末は、前記基本周期に同期してカウント値を更新するカウント手段と、前記複数の通信モード間での通信タイミングの重複を避けるため、前記複数の通信モードの各々を前記カウント値の各桁に対応付け、該カウント値の各桁の値が変化する所定のタイミングを対応する通信モードの通信周期における通信タイミングとして決定する決定手段と、前記決定手段により決定されかつ前記従属端末の通信モードに対応した通信タイミングを前記従属端末に通知する通知手段と、を有する。

本発明のある態様によれば、簡単な構成で複数の通信モード間での重複の無い通信タイミングを割り当て可能となる。さらに、カウント値の各桁の値の所定の変化のタイミングを前記各通信周期の通信タイミングとして決定するので、少なくとも１つの通信モードにおける通信タイミングが決定すると、他の通信モードにおける通信周期の開始タイミングは自動的に決定される。そのため、通信を実行する２台目以降の従属端末に対しては、ただちに通信タイミングを通知可能となる。
本発明の他の態様によれば、所定の通信周期がそれぞれ異なるように規定された複数の制御モードを有する通信機器において、通信効率を改善可能な通信タイミングの割り当てを実行できる。

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。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例示であり、この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。

（前提技術）
本発明の実施形態の前提技術となる、ＭＡＣ層の規格の１つであるＩＥＥＥ８０２．１５．３規格について簡単に説明する。

図１は、各ＰＳモードにおける通信タイミングの配置を示す図である。この例では、ＩＥＥＥ８０２．１５．３規格に基づき、それぞれが後述するスーパーフレームに対応する基本周期に対し２のべき乗倍の周期で通信を行うことを示している。なお、ＰＳモードには、基本周期の２（＝２^１）倍の周期で通信を行うＰＳ（1/2）モードから、３２（＝２^５）倍の周期で通信を行うＰＳ（1/32）モードまで、省電力のレベルに応じた５種類のＰＳモードが規定されている。図は、上記５種類のＰＳモードが１つのピコネット内に混在する場合において、各ＰＳモードの通信タイミングを示している。

図に示されるように、ＰＳ（1/2）モードおよびＰＳ（1/4）モードは、同一の通信タイミングを共有しており、結果的にその通信タイミングをさらにスロット分割して通信を行うことになる。同様に、ＰＳ（1/8）モードおよびＰＳ（1/16）モードについても、同一の通信タイミングを共有している。図において、共有される通信タイミングを”Ｄ”で示してある。

＜システム構成＞
図２は、IEEE802.15.3規格における一つのネットワーク（ピコネット）の通信機器の構成を示す図である。

図に示されるように、一つのネットワーク（以下、ピコネットと呼ぶ）は１台のマスタ端末２００と１台以上のスレーブ端末２１０から構成される。マスタ端末２００は、自己に従属する端末を制御するための制御端末として機能する。例えば、ピコネット内の通信タイミングを管理したり、前述のＰＳモードのタイミングを管理したりする。なお、マスタ端末２００およびスレーブ端末２１０の双方とも無線通信装置であることはいうまでもない。マスタ端末２００は、同じピコネット内のスレーブ端末２１０からの要求、あるいは、マスタ端末２００自身の判断により、各ＰＳモードに対するタイミングの割り当て及び管理を行う。各スレーブ端末２１０は、マスタ端末により割り当てられた通信タイミングに従い時分割で通信を行う。

＜フレーム構成＞
図３は、IEEE802.15.3規格における通信フレーム（スーパーフレーム）の構造を示す図である。

スーパーフレーム３００は、ピコネットの制御に使用されるビーコンフレーム３１０および実際のデータ通信を行う期間から構成される。実際のデータ通信を行う期間は、Contention access period（ＣＡ期間３２０）およびChannel time allocation period（ＣＴＡ期間３３０）から構成される。さらに、ＣＴＡ期間３３０は各通信端末に割り当てられる複数の期間（以下、スロットと呼ぶ）から構成される。なお、ビーコンフレーム３１０は、各種の制御に用いられるが、ここでは、本実施例に関連するタイミング制御に関わる部分について述べる。

ビーコンフレーム３１０は、スーパーフレーム３００の先頭部分に配置されている。ビーコンフレーム３１０は、図に示されるように、そのフレーム下位の部分に１６８ビットの情報から構成される Piconet synchronization parameters（以下、ＰＳＰ３１１と呼ぶ）と呼ばれるパラメータを有している。また、ＰＳＰ３１１は、その下位の部分に４８ビットの情報から構成される Time token（以下、ＴＴ３２１と呼ぶ）と呼ばれるパラメータを有している。さらに、ＴＴ３２１は、その下位の部分に１６ビットの情報から構成される Beacon number（以下、ＢＮ３３１と呼ぶ）と呼ばれるパラメータを有している。ＢＮ３３１は、送出されるビーコンフレーム３１０に従って１ずつカウント値が上昇するよう規定されており、後述するカウンタなどから生成される。なお、ＰＳＰ３１１を利用して、ピコネット内のマスタ端末２００および各スレーブ端末２１０は同期している。

＜ＰＳモードの通信タイミング＞
背景技術で簡単に説明した図１を用いて、IEEE802.15.3規格の各ＰＳモードにおける通信タイミングの説明を行う。

前述したように、ＰＳモードは、消費電力低減の効果のレベルに応じて複数のモードが規定されている。また、各モードはその通信周期が異なる。図１は、スーパーフレーム３００の周期を基準としたタイミングの割り当て状況を示している。それぞれ、２（＝２^１）倍の周期で通信を行うＰＳ（1/2）モードから、３２（＝２^５）の周期で通信を行うＰＳ（1/32）モードまでの５つのＰＳモードが１つのピコネット内に混在する場合のタイミングを示している。

なお、各ＰＳモードのスレーブ端末２１０は同じピコネット内に属するため、実際には１つのビーコンフレーム３１０の中に各ＰＳモードに関する個別制御データが盛り込まれることになる。ここでは説明の簡単化のため、各ＰＳモードに対応するビーコンフレーム３１０を並列に図示している。

また、通信タイミング（期間）はマスタ端末２００から送出されるビーコンフレーム３１０を基準として割り当てられる。スレーブ端末２１０は、受信が必要なビーコンフレーム３１０の周期を例えば２倍（２回に１回）などの様に指定することで、指定されたビーコンフレーム３１０を含むスーパーフレーム３００の期間でのみ通信を行うように動作する。つまり、スレーブ端末２１０は、指定されたビーコンフレーム３１０を含まないスーパーフレーム３００の期間は通信動作を停止することで、消費電力の低減を図っているのである。

マスタ端末２００は、ビーコンフレーム３１０の中の Wake beacon intervalと Next wake beaconという、それぞれ１６ビットの情報を利用して、各ＰＳモードで動作しているスレーブ端末２１０の管理を行う。なお、以下、Wake beacon intervalをＷＢＩとし、Next wake beaconをＮＷＢとする。ＷＢＩは各ＰＳモードの周期をあらわしており、例えばＰＳ（1/4）モードであれば２進数で”0000000000000100”というように表現される。一方、ＮＷＢは次のビーコンの送出されるタイミングをＢＮ３３１の絶対値によって指定するものである。

スレーブ端末２１０は、ビーコンフレーム３１０のＷＢＩの値を確認することで、自身が属するＰＳモードに関する情報であるかどうかの判別が可能となる。

なお、各ＰＳモードのスレーブ端末２１０が実際の通信のために利用する通信タイミングの基準となる位置を示すビーコンフレーム３１０をＷａｋｅビーコンと表記する。つまり、各ＰＳモードに対するＷａｋｅビーコンを含むスーパーフレーム３００に対応する期間が、それぞれのＰＳモードにおいて実際のデータ通信に利用される期間となる。前述したように、ＢＮ３３１は、送出されるビーコンフレーム３１０に従って１つずつカウントアップされていく値である。そのため、何らかの理由で特定のビーコンフレーム３１０を受信しそこなっても、同期ずれを起こすことなく通信を維持することが可能となっている。

なお、マスタ端末２００は複数のＰＳモードを同時に管理・運用することが可能である。一方、各スレーブ端末２１０は複数のＰＳモードへ参加することが可能となっている。例えば、スレーブ端末２１０は、ＰＳ（1/4）モードとＰＳ（1/16）モードの両方に参加しているとする。この場合、スレーブ端末２１０は、ＰＳ（1/4）モードのＷａｋｅビーコンを含むスーパーフレーム３００に対応する期間とＰＳ（1/16）モードのＷａｋｅビーコンを含むスーパーフレーム３００に対応する期間の両方の期間で通信可能となる。

なお、マスタ端末２００は、スレーブ端末２１０からの参加要求を受信すると、参加対象のＰＳモードへと該スレーブ端末２１０を参加させるように制御する。参加要求には、参加対象となるＰＳモードを指定するための情報が含まれている。この参加対象のＰＳモードで動作している他のスレーブ端末２１０がピコネット内にすでに存在している場合、ビーコンフレーム３１０を用いて既に決定されている該ＰＳモードの通信タイミングに同期するようスレーブ端末２１０へ指示を送る。ピコネット内にすでに存在している場合とは、つまりマスタ端末２００で既に該ＰＳモードを管理・運用している場合である。

一方、参加対象のＰＳモードで動作している他のスレーブ端末２１０がピコネット内に存在していない場合、マスタ端末２００は、該ＰＳモードの通信タイミングを新規に決定する。さらに、マスタ端末２００は、ビーコンフレーム３１０を用いて決定した通信タイミングに同期するようスレーブ端末２１０へ指示を送る。これは、つまりマスタ端末２００で既に該ＰＳモードを管理・運用していない場合を意味する。

（第１実施形態）
本発明に係る無線通信装置の第１実施形態として、ＩＥＥＥ８０２．１５．３規格のパワーセーブモードを有する無線通信装置を例に挙げて説明する。

＜通信機器の内部構成＞
図４は、第１実施形態に係る無線通信装置の内部構成図である。なお、以下では無線通信装置４００はマスタ端末２００であるとして説明を行う。

４０１は通信機能を提供する通信部である。４０２は通信部４０１のタイミングの基準となるクロックを生成するクロック生成部である。４０３は無線通信装置の動作を制御するＣＰＵである。４０４は一時記憶領域やプログラム実行のための領域として利用されるＲＡＭである。４０５は各種制御プログラムおよびパラメータなどが記憶されているＲＯＭである。４０６は電池である。４０７はＡＣ電源である。４０８はＡＣ入力部である。なお、通信部４０１にはＢＮ３３１の生成などに使用されるカウンタ４１０が設けられている。

無線通信装置４００は、ＡＣ入力部４０８が商用電源に接続されているときはＡＣ電源４０７で動作し、ＡＣ入力部４０８が商用電源に接続されていないときは電池４０６で動作する。

＜各ＰＳモードの通信タイミング＞
図５は、第１実施形態に係る、異なるＰＳモードの端末に割り当てられた通信タイミングを示す図である。図１の場合と同じく、スーパーフレーム３００の時間間隔（長さ）を基本周期としている。そして、基本周期の２（＝２^１）倍の周期で通信を行うＰＳ（1/2）モードから、基本周期の３２（＝２^５）倍の周期で通信を行うＰＳ（1/32）モードまでの５つのＰＳモードが１つのピコネット内に混在している。図５によれば、このような状況において、ＰＳモードごとの通信タイミングの割り当てが示されている。ただし、図１の割り当て方法とは異なっている。

ＰＳ（1/4）モードのＷａｋｅビーコンの位置５１０−２はＰＳ（1/2）モードにおけるＷａｋｅビーコンの位置５１０−１の中間に配置される。その結果、それぞれのＰＳモードにおけるデータ通信期間である５２０−２と５２０−１とは異なるタイミングに配置される。そのため、ＰＳ（1/4）モードで動作するスレーブ端末の通信タイミングとＰＳ（1/2）モードで動作するスレーブ端末の通信タイミングとが共有されることはない。

さらに、ＰＳ（1/8）モードのＷａｋｅビーコンの位置５１０−３はＰＳ（1/4）モードにおけるＷａｋｅビーコンの位置５１０−２の中間に配置される。その結果、それぞれのＰＳモードにおけるデータ通信期間である５２０−３と５２０−２とは異なるタイミングに配置される。そのため、ＰＳ（1/8）モードで動作するスレーブ端末の通信タイミングとＰＳ（1/4）モードで動作するスレーブ端末の通信タイミングとが共有されることはない。さらに、ＰＳ（1/8）モードで動作するスレーブ端末の通信タイミングとＰＳ（1/2）モードで動作するスレーブ端末の通信タイミングとが共有されることもない。

同様に、ＰＳ（1/16）モード、ＰＳ（1/32）モードにおいても、それぞれ通信周期が自身の半分であるＰＳ（1/8）モード、ＰＳ（1/16）モードにおけるＷａｋｅビーコンの中間の位置に当該モードのＷａｋｅビーコンを配置する。この時、他の何れのＰＳモードにおいても通信タイミングの共有が生じず、各ＰＳモードにおいて割り当てられた通信タイミングにおけるスーパーフレームを占有する事が可能となる。

図６は、第１実施形態に係る、ビーコンナンバーと各ＰＳモードにおける通信タイミングとの関係を示す図である。

６０１、６０２は前述したＢＮ３３１のカウント値をそれぞれ１０進数および２進数で表したものである。なお、６０２は１６ビットある値の下位５ビットのみを示している。ＢＮ３３１は、送出されるビーコンフレーム３１０に従って１つずつカウントアップされていく値であるため、カウント値６０２の下位から数えた桁数をｎとすると、ｎ桁目の変化は必ず２^ｎの周期を持つ。たとえば、最下位ビット（１桁目）は２（＝２^１）の周期で変化し、５桁目は３２（＝２^５）の周期で変化する。

そこで、本実施形態では、各ＰＳモードの通信タイミングをカウント値６０２の各桁に対応させることにより、各ＰＳモードの通信タイミングを簡単に設定可能なようにしている。つまり、ＰＳ（1/2）モードの通信タイミングを、カウント値６０２の最下位ビットに対応させ、ＰＳ（1/4）モードの通信タイミングを、カウント値６０２の２桁目のビットに対応させている。

＜各ＰＳモードに対する通信タイミング設定の動作フロー＞
以下、無線通信端末４００における、各ＰＳモードに対する通信タイミング設定の動作フローの動作フローを説明する。なお以下の動作フローは通信端末４００が、スレーブ端末２１０からのＰＳモード要求を受け付けることにより開始される。

なお、ここでは説明を簡単にするために、ＰＳモードを利用しているスレーブ端末が１台もいない状態のピコネットに、ＰＳモードを利用するスレーブ端末が新たに加わった場合を想定し説明を行う。

図７は、第１実施形態に係る、各ＰＳモードに対する通信タイミング設定のフローチャートである。

ステップＳ７０１では、無線通信装置４００のＣＰＵ４０３は、スレーブ端末２１０から受け付けたＰＳモードの種別を判定する。なお、ＰＳモードの種別の判定については、ＩＥＥＥ８０２．１５．３規格に従ってなされる。

ステップＳ７０２では、無線通信装置４００のＣＰＵ４０３は、ステップＳ７０１で判定したＰＳモードに対応して、通信部４０１からＷａｋｅビーコンの送出を開始する。上述した通り、たとえばＰＳモードがＰＳ（1/2）モードであった場合、ＢＮ３３１の最下位ビットが”１”となるタイミングに同期させて、通信部４０１からＷａｋｅビーコンの送出を開始する。なお、Ｗａｋｅビーコンのビーコンフレーム３１０には、ＩＥＥＥ８０２．１５．３規格に従って、該ビーコンフレームを含むスーパーフレーム３００内において、スレーブ端末２１０に割り当てられた通信スロットについての情報も含んでいる。

ステップＳ７０３では、ＰＳモードの要求を行ったスレーブ端末２１０は、ステップＳ７０３で無線通信装置４００から送信されたＷａｋｅビーコンを受信して、自身の通信タイミングを設定する。なお、スレーブ端末２１０においては、Ｗａｋｅビーコンのビーコンフレーム３１０の最下位ビットを参照するだけで、ＢＮ３３１を取得することが可能である。かつ、スレーブ端末２１０が属するＰＳモードに対応するビット（ここでは最下位ビット）の変化により、容易にスレーブ端末２１０自身宛てのＷａｋｅビーコンであるかどうかの判定が可能である。

なお、マスタ端末２００かスレーブ端末２１０かを問わず、同期追従やその他の利用目的でレジスタやＲＡＭ４０４などにＢＮ３３１を保持し利用することも可能である。

なお、ＰＳ（1/2）モード乃至ＰＳ（1/32）モードの何れか１つのＰＳモードに対して割り当てが決定されることにより、他のＰＳモードは自動的に決定される。そのため、少なくとも１台のＰＳモードのスレーブ端末２１０を含むピコネットのマスタ端末は、２台目以降のＰＳモードのスレーブ端末２１０に対しては、上記の動作フローを実行せず、ただちに通信タイミングを通知可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、ビーコンフレームに含まれるカウント値に対応させて、異なる周期を持つパワーセーブモード（ＰＳモード）の通信タイミングを決定する。このことにより、簡易な構成で、互いに通信タイミングの重複の無いタイミングを割り当て可能となり、通信効率の向上が図れることとなる。

特に、ＩＥＥＥ８０２．１５．３規格などでは、割り当てられた通信タイミング内を更にスロットに分割し、通信端末ごとに当該スロットを割り当てている。そのため、特定の通信タイミングに通信が集中するおそれがある。

ネットワーク（以降、ピコネットと呼ぶ）内の通信量が少ないときは、特定の通信タイミングに通信が集中することによる問題は顕在化しにくい。

（第２実施形態）
本発明に係る通信機器の第２実施形態として、ＩＥＥＥ８０２．１５．３規格のパワーセーブモードを有する通信機器を例に挙げて説明する。本実施形態は、特に、ＰＳモードでないスレーブ端末、すなわち任意のタイミングで通信を行うスレーブ端末のトラヒックが多い場合に特に効果的である。システム構成などは第１実施形態と同様であるが、ピコネット内のトラヒック量を元に通信タイミングの設定方法を変化させる点が第１実施形態と異なる。

＜通信タイミング割り当てパターン＞
本実施形態においては、通信タイミングの割り当てについて、以下の２種類のパターンを有している。

・分散配置パターン（第１の決定ルール）：第１実施形態と同様、各ＰＳモードにおける通信タイミングが重ならないように配置したパターン（図５）である。

・集中配置パターン（第２の決定ルール）：各ＰＳモードにおける通信タイミングが最大限重なるように配置したパターンである。

図８は、第２実施形態に係る、異なるＰＳモードの端末に割り当てられた通信タイミング（集中配置パターン）を示す図である。図５の場合と同じく、各ＰＳモードにおける通信タイミングの割り当て状況を示している。

図８も、スーパーフレーム３００の周期を基準として、２（＝２^１）倍の周期で通信を行うＰＳ（1/2）モードから、３２（＝２^５）の周期で通信を行うＰＳ（1/32）モードまでの５つのＰＳモードが１つのピコネット内に混在する場合である。ただし、図５の通信タイミングの割り当てとは異なり、ＰＳ（1/2）モード乃至ＰＳ（1/32）モードの各ＰＳモードが最大限重複するように配置されている。

具体的には、ＰＳ（1/2）モード〜ＰＳ（1/32）モードのすべての通信タイミングが重複するタイミング（図の”Ａ”点）が存在するように配置している。なお、各ＰＳモードにおける通信タイミングの最大周期が２^ｍである場合、ＢＮ３３１の下位からｍ桁目のビットに対応させて通信の開始タイミング（トリガ）を決定する。たとえば、本実施形態ではＰＳ（1/32）モードの周期が最大であるため、３２＝２^５であるから、５桁目のビットに対応させて通信の開始タイミングを決定する。なお、通信周期はそれぞれのＰＳモードの周期である。

集中配置パターンにおいては、特にカウント値６０２が”00000”のタイミングにおいては、ＰＳ（1/2）モード乃至ＰＳ（1/32）モードの全ての通信タイミングが重複され共有されることとなる。しかしながら、このタイミングにおけるスーパーフレーム３００において、ＣＴＡ期間３３０内のスロット総数に余裕がある場合、スループット低下などの問題を生じることは少ない。

一方、各ＰＳモードに対応した通信タイミングの割り当てを持たないタイミングを多く確保することが可能である。例えば、本実施形態においては、ＰＳ（1/2）モードに割り当てられない通信タイミングは、他の何れのＰＳモードにも割り当てられない。そのため、非ＰＳモードのスレーブ端末２１０の通信への影響や、周波数帯を共用しながら隣接する他のネットワークシステム（他のピコネットや、他の無線通信規格に基づくシステムなど）への影響を低減可能というメリットがある。

＜各ＰＳモードに対する通信タイミング設定の動作フロー＞
以下、無線通信端末４００における、各ＰＳモードに対する通信タイミング設定の動作フローの動作フローを説明する。

図９は、第２実施形態に係る、通信タイミング設定のフローチャートである。

ステップＳ９０１では、無線通信装置４００のＣＰＵ４０３は、自身の管理するピコネットにおいて、各ＰＳモードに割り当てられている通信タイミングにおけるトラヒック量の監視を開始する。なお、トラヒック量は、非ＰＳモードのスレーブ端末によるトラヒックを含んでもよい。また、トラヒック量は、たとえば、各ＰＳモードに割り当てられている通信タイミングにおけるスーパーフレーム３００内のＣＴＡ期間３３０において使用されるスロット数を監視することにより導出される。このようにして、ＣＰＵ４０３は、トラヒックを測定することができる。

ステップＳ９０２では、無線通信装置４００のＣＰＵ４０３は、各ＰＳモードに割り当てられている通信タイミングにおけるトラヒックの混雑度が、所与の閾値を下回るか否かを判定する。つまり、トラヒックの混雑度の度合いを判定する。なお、混雑度は、各ＰＳモードに割り当てられている通信タイミングにおけるトラヒックの収容可能総量に対するステップＳ９０１で監視するトラヒック量の割合によって導出される。閾値としては、トラヒック収容可能総量の７０％などの値であるが、特に数値を規定するものではなく、任意に設定可能である。閾値を下回っている場合はステップＳ９０３に、閾値を上回っている場合はステップＳ９０４にそれぞれ進む。

ステップＳ９０３では、無線通信装置４００のＣＰＵ４０３は、ＰＳモードのスレーブ端末２１０にタイミングを割り当てるパターンとして”集中配置パターン”を使用するよう無線通信装置４００を設定する。なぜなら、この場合、ピコネット内の通信トラヒックの収容可能総量に対するトラヒック量の割合が比較的小さい。よって、各ＰＳモードのスレーブ端末における通信タイミングを重複させた場合においても、ＰＳモードのスレーブ端末２１０における通信への悪影響（スループット低下など）が生じる可能性は小さいからである。

ステップＳ９０４では、無線通信装置４００のＣＰＵ４０３は、ＰＳモードのスレーブ端末２１０にタイミングを割り当てるパターンとして”分散配置パターン”を使用するよう無線通信装置４００を設定する。なぜなら、この場合、ピコネット内の通信トラヒックの収容可能総量に対するトラヒック量の割合が比較的大きい。よって、各ＰＳモードのスレーブ端末における通信タイミングを重複させた場合、通信への悪影響が生じ得るからである。

ステップＳ９０５では、ステップＳ９０３またはステップＳ９０４においてそれまで使用していた配置パターンと異なる配置パターンに設定した場合、各ＰＳモードのＷａｋｅビーコンの通信タイミングを調整（変更）する。なお、具体的な調整（変更）手順はIEEE802.15.3規格に従って行えば良い。配置パターンに変更が無い場合、もしくは、初めてＰＳモードを設定する場合等には、特に通信タイミングの調整を行う必要は無い。調整が終了すると、ステップＳ９０２に戻る。

なお、ステップＳ９０２の判定については、例えば、特定の周期毎に行ってもよいし、トラヒック量の変化量をトリガに行ってもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、ＰＳモードのスレーブ端末２１０における通信トラヒック量が比較的少ない場合などにおいて、各ＰＳモードにおける通信タイミングを重複するように配置する。その結果、ＰＳモードで動作しているスレーブ端末２１０の通信への影響を回避しつつ、ネットワーク全体としての通信効率の向上が図れることとなる。つまり、非ＰＳモードのスレーブ端末２１０の通信トラフィックへの影響や、周波数帯を共用しながら隣接する他のネットワークシステム（他のピコネットや、他の無線通信規格に基づくシステムなど）への影響を低減することが出来る。

（第３実施形態）
本発明に係る通信機器の第３実施形態として、ＩＥＥＥ８０２．１５．３規格のパワーセーブモードを有する通信機器を例に挙げて説明する。

本実施形態は、第１実施形態とほぼ同様であるが、所定のスロットを特定の通信用途に利用する点が異なる。

図１０は、第３実施形態に係る、異なるＰＳモードの端末に割り当てられた通信タイミングを示す図である。なお、図１０の通信タイミング割り当ては図５と同様である。

ところで、図中”Ｖ”に示される通信タイミングにおいては、各ＰＳモード何れもが使用しない（出来ない）状態になる。そこで、”Ｖ”に示される通信タイミングを、ピコネット内の全端末にデータを送信するためのブロードキャストなど、他の用途に予約しておく事で、更に効率的に運用が可能となる。

なお、スレーブ端末２１０は、背景技術において前述したように、複数のＰＳモードに同時に参加することが可能である。そのため、”Ｖ”の部分に対応する仮想的なＰＳモードを割り当てることにより、各スレーブ端末に共通の通信タイミングとして割り当てることが可能となる。例えば、ＢＮ３３１の下位５ビットが”00000”となるタイミングを通信タイミングとして使用する。

従来の、異なるＰＳモードの端末に割り当てられた通信タイミングを示す図である。 IEEE802.15.3規格における通信システム（ピコネット）の通信機器の構成を示す図である。 IEEE802.15.3規格における通信フレーム（スーパーフレーム）の構造を示す図である。第１実施形態に係る、通信装置の内部構成図である。第１実施形態に係る、異なるＰＳモードの端末に割り当てられた通信タイミングを示す図である。第１実施形態に係る、ビーコンナンバーと通信の開始タイミングとの関係を示す図である。第１実施形態に係る、通信タイミング決定のフローチャートである。第２実施形態に係る、異なるＰＳモードの端末に割り当てられた通信タイミング（集中配置パターン）を示す図である。第２実施形態に係る、制御モード選択のフローチャートである。第３実施形態に係る、異なるＰＳモードの端末に割り当てられた通信タイミングを示す図である。

Claims

複数の通信モードの各々において異なる通信周期で通信を実行する従属端末を制御する制御端末であって、前記複数の通信モードの各々に対応する通信周期は基本周期の逓倍の周期に設定されており、前記制御端末は、
前記基本周期に同期してカウント値を更新するカウント手段と、
前記複数の通信モード間での通信タイミングの重複を避けるため、前記複数の通信モードの各々を前記カウント値の各桁に対応付け、該カウント値の各桁の値が変化する所定のタイミングを対応する通信モードの通信周期における通信タイミングとして決定する決定手段と、
前記決定手段により決定されかつ前記従属端末の通信モードに対応した通信タイミングを前記従属端末に通知する通知手段と、
を備えることを特徴とする制御端末。
前記複数の通信モードの各々に対応する通信周期は、前記基本周期の２のべき乗倍に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の制御端末。
前記制御端末が属する無線ネットワークにおけるトラヒックを測定する測定手段をさらに備え、
前記決定手段は、前記測定されたトラヒックが所定の閾値以上であるときは、前記複数の通信モード間での通信タイミングの重複を避けるように決定する第１の決定ルールを採用し、前記測定されたトラヒックが前記所定の閾値を下回るときは、前記複数の通信モード間での通信タイミングの少なくとも一部が重複するように決定する第２の決定ルールを採用することを特徴とする請求項１または２に記載の制御端末。
前記複数の通信モードの何れによっても使用されていない通信タイミングをブロードキャスト用の通信タイミングとして使用することを特徴とする請求項１または２に記載の制御端末。
時分割された複数のフレームにおいて所定の通信周期で通信を実行するとともに、該通信周期以外のタイミングでは消費電力を低下させる従属端末を制御する制御端末であって、
前記所定の通信周期がそれぞれ異なるように規定された複数の制御モードのうち、少なくとも１つの制御モードへ前記従属端末を参加させる場合に、該制御モードにおける前記所定の通信周期の開始タイミングを、通信周期が異なる他の制御モードの開始タイミングとの重複を避けるよう決定する決定手段と、
前記決定された開始タイミングを前記従属端末に通知する通知手段と、
前記制御端末が属する無線ネットワークにおけるトラヒックを測定する測定手段と、
を備え、
前記決定手段は、前記測定されたトラヒックが所定の閾値以上であるときは、前記複数の制御モードについて、それぞれの前記通信周期の開始タイミングが重ならないように決定する第１の決定ルールを採用し、前記測定されたトラヒックが前記所定の閾値を下回るようになると、前記通信周期の開始タイミングを他の少なくとも一部の通信周期の開始タイミングと重複させるように決定する第２の決定ルールを採用する、
ことを特徴とする制御端末。
複数の通信モードの各々において異なる通信周期で通信を実行する従属端末を制御する制御端末の制御方法であって、前記複数の通信モードの各々に対応する通信周期は基本周期の逓倍の周期に設定されており、前記制御方法は、
カウント手段が、前記基本周期に同期してカウント値を更新するカウント工程と、
決定手段が、前記複数の通信モード間での通信タイミングの重複を避けるため、前記複数の通信モードの各々を前記カウント値の各桁に対応付け、該カウント値の各桁の値が変化する所定のタイミングを対応する通信モードの通信周期における通信タイミングとして決定する決定工程と、
通知手段が、前記決定手段により決定されかつ前記従属端末の通信モードに対応した通信タイミングを前記従属端末に通知する通知工程と、
を含むことを特徴とする制御方法。
複数の通信モードの各々において異なる通信周期で通信を実行する従属端末と該従属端末を制御する制御端末とを含む無線通信システムであって、前記複数の通信モードの各々に対応する通信周期は基本周期の逓倍の周期に設定されており、
前記制御端末は、
前記基本周期に同期してカウント値を更新するカウント手段と、
前記複数の通信モード間での通信タイミングの重複を避けるため、前記複数の通信モードの各々を前記カウント値の各桁に対応付け、該カウント値の各桁の値が変化する所定のタイミングを対応する通信モードの通信周期における通信タイミングとして決定する決定手段と、
前記決定手段により決定されかつ前記従属端末の通信モードに対応した通信タイミングを前記従属端末に通知する通知手段と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。