JP4917063B2 - 無線通信方法、無線通信システム、基地局、及び無線端末 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信接続によりデータの送受信を行なう無線基地局と複数の無線端末との間における無線通信方法、無線通信システム、基地局、及び無線端末に関する。

近年、設備制御、交通、流通、環境保全、食・農業、地震モニタリング、医療福祉などを中心とした分野において、無線タグ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｚｉｇｂｅｅ等の短距離の無線通信システムによるユビキタスネットワークが普及し始めている。今後、アプリケーションや、サービスなどの開発に伴い、本ネットワークの利用ユーザ数の増加が期待される。そこで、様々なアプリケーションや、サービスなどをより多くのユーザに提供可能とし、さらに、サービスエリアを拡大できる広域ユビキタスネットワークが注目されている。

図６は、広域ユビキタスネットワークの略構成を示すブロック図である。図において、広域ユビキタスネットワークは、データを収集したり、各種サービスを提供したりするサーバ１と、該サーバ１が接続されている固定ネットワークである有線ネットワーク２と、該有線ネットワーク２に接続された複数の基地局３と、広域に点在する複数の無線端末４とから構成される。なお、図６には基地局３を１つみ図示しており、当該基地局３には、複数の無線端末４として、無線端末４−１、４−２、…、４−Ｎが直接収容されている。該広域ユビキタスネットワーク内の無線端末４は、バッテリ駆動され、データの測定や、測定データの送信等の最小限の機能しか有していない低消費電力・低機能の端末が主流である。

このため、無線端末４からのトラヒックは、（１）データ量が少ない、（２）送信間隔が比較的長い、（３）データ発生に関しては周期性が高いという特徴を有する。そして、このような無線端末４が１つの基地局３の配下に多数存在することから、トラヒック特性としては、アップリンクの周期性トラヒックが多く存在し、全体のトラヒック量は増大する傾向にある。さらに、該広域ユビキタスネットワークでは、できるだけ多くの無線端末４からのデータを収集することが目的となるため、１台の基地局３にできるだけ多くの無線端末４を効率良く収容する必要がある。従って、該広域ユビキタスネットワークでは、１台の基地局３で多数の低機能な無線端末４を効率良く収容しつつ、高スループット、低伝送遅延時間を実現できるＭＡＣ（Medium Access Control）プロトコルが要求される。

上記要求条件を満たすＭＡＣプロトコルとしては、リソース利用効率が高い集中制御手法の１つである動的スロット割当（ＤＳＡ：Dynamic Slot Assignment）方法が知られている。該動的スロット割当では、基地局が無線端末からの要求に応じた帯域（スロット）を動的に割り当てるものである。図７は、ＴＤＭＡ−ＴＤＤ（Time Division Multiple Access-Time Division Duplex）におけるＭＡＣフレームの一例を示す概念図である。ＭＡＣフレームは、下りリンクと上りリンクとの２つに分かれ、下りリンクは、報知区間とデマンドアサイン区間、上りリンクは、デマンドアサイン（ＤＡ）区間とランダムアクセス（ＲＡ）区間で構成される。デマンドアサイン区間は、無線端末、あるいは無線リンク毎の帯域割当領城であり、コンテンションフリーでアクセス可能な領域である。一方、ランダムアクセス区間は、複数の無線端末が使用する領域であり、コンテンションベースのアクセス領域である。

また、データや、制御情報などを送受信するために、Ｂｃｈ（Broadcast control channel：ブロードキャスト制御チャネル）、ＲＦｃｈ（Random access Feedback channel：ランダムアクセスフィードバックチャネル）、Ｆｃｈ（Frame control channel：フレーム制御チャネル）、Ｃｃｈ（Control channel：制御チャネル）、Ｄｃｈ（Data channel：データチャネル）、Ｒｃｈ（Random access channel：ランダムアクセスチャネル）のチャネルが使用される。Ｂｃｈは、無線端末に基地局の属性（基地局ＩＤ等）を報知するために、Ｆｃｈは、無線端末単位あるいは無線リンク単位でスロット割当を行うデマンドアサイン区間での無線端末毎あるいは無線リンク毎の帯域割当に関する情報（例えば、帯域を割り当てた無線端末あるいは無線リンクを特定可能なＩＤ、割当位置、割当量等）を通知するために、ＲＦｃｈは、ランダムアクセス情報（前フレームのランダムアクセス結果、本フレームでのランダムアクセスの開始位置及びスロット数等）を通知するために用いられる。Ｃｃｈは、帯域要求（Resource Request：ＲＲＥＱ）や、ＡＲＱ（Automatic Repeat Request）等の無線端末毎の制御情報を、Ｄｃｈは、ユーザデータを送受信するために使用される。Ｒｃｈは、ランダムアクセスのためのチャネルであり、無線端末が上記ＲＲＥＱを送信するために使用される。

上記動的スロット割当方法には、無線端末が基地局に対して帯域要求を行うためにランダムアクセスを用いる方法がある。該ランダムアクセス方法は、バースト的に発生する非周期性のデータを柔軟かつ効率よく収容できるため、動的スロット割当方法として広く適用されている。図８は、従来技術による、ランダムアクセス方法を用いたアップリンクのデータ送信シーケンスの一例を示すシーケンス図である。図示の例では、基地局３は、ＭＡＣフレームの先頭から順にＢｃｈ、ＲＦｃｈ、Ｆｃｈを送信する。基地局３の配下の無線端末４は、ＲＦｃｈを受信することで、そのフレームでのランダムアクセスの開始位置、スロット数を知ることができる。

無線端末４は、データを送信する場合、送信データのための帯域を要求するためにＲＲＥＱをＲｃｈで送信する。このとき、無線端末４は、Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌバックオフアルゴリズムに基づいた送信待機時間であるバックオフ時間を他の無線端末との衝突を回避するために自律的に決定する。無線端末４は、バックオフ時間が完了した時点で、ＲＲＥＱをＲｃｈの該当するスロットで送信する。もし、他の無線端末からのＲｃｈと衝突した場合、Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌバックオフアルゴリズムを適用してＲＲＥＱを再送する。基地局３では、ＲＲＥＱを正しく受信できた場合に、次フレームのＲＦｃｈでＲＲＥＱの受信成功を通知し、ＲＲＥＱから帯域要求値に相当するＤｃｈを割り当てる。また、該Ｄｃｈを割り当てた次のフレームにおいて、該Ｄｃｈに対する到達確認を無線端末４に送信するためのＡＲＱ用のＣｃｈを割り当てる。
５ＧＨｚ帯アドバンスドワイヤレスアクセス（ＡＷＡ）システムの開発 −ＭＡＣ／ＤＣＬ機能−、２０００年、電子情報通信学会ソサイエティ大会、Ｂ−５−３９、ｐｐ．３２７

しかしながら、上述したランダムアクセスを用いた動的スロット割当（ＤＳＡ）方法では、無線端末４からのデータ送信時、特に、ランダムアクセス区間へのＲＲＥＱ送信時に、基地局３の配下に多数の無線端末４−１、４−２、…、４−Ｎが存在し、ランダムアクセス区間へのアクセスが増加している状況では、Ｒｃｈが衝突する可能性が高くなり、衝突に伴う再送により送信時の消費電力を増大させ、バッテリ寿命を短くしてしまうという問題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、多数の無線端末によるアクセス要求の衝突及び再送を軽減し、無線端末の消費電力の低減化、及びバッテリの長寿命化を図り、消費電力を保証することができる無線通信方法、無線通信システム、基地局、及び無線端末を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、複数の無線端末が共有の無線回線により基地局と接続され、前記基地局は、前記無線回線における無線フレーム内の上り通信用帯域のうち割当用帯域をデマンドアサイン区間、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理するとともに、無線端末に対してポーリング割り当てを行い、前記無線端末は、前記ランダムアクセス区間において任意のタイミングで帯域要求信号を送信して割り当てられた帯域によりデータ送信を行うランダムアクセス方法、あるいは、前記ポーリング割り当てされる帯域で帯域要求信号を送信することで割当てられた帯域か前記ポーリング割当てされる帯域でデータ送信するポーリング方法、のいずれかによりデータ送信を行う無線通信方法において、前記無線端末は、前記基地局において前記無線端末のデータ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報を前記基地局に通知し、前記基地局は、前記無線端末から通知された前記データ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報に基づき、前記消費電力量の平均消費電力量を算出し、前記平均消費電力量と所定の閾値とを比較し、前記平均消費電力量が前記閾値よりも小さい場合に、前記無線端末に対して前記ランダムアクセス方法を利用すると判断し、前記消費電力量が前記閾値以上の場合に、前記無線端末に対して前記ポーリング方法を利用すると判断することを特徴とする無線通信方法である。

本発明は、上記の発明において、前記無線端末のデータ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報は、データ送信完了までに該無線端末が要したトータル消費電力量の値を示す情報であることを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記無線端末のデータ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報は、帯域要求信号またはデータを送信する際に、それぞれの送信に要した消費電力量の値を示す情報であることを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記基地局は、前記無線端末における消費電力量の累積平均を算出することで、前記平均消費電力量とすることを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記基地局は、前記無線端末の所定の規定サンプル数分の平均を算出することで、前記平均消費電力量とすることを特徴とする。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、複数の無線端末が共有の無線回線により基地局と接続され、前記基地局は、前記無線回線における無線フレーム内の上り通信用帯域のうち割当用帯域をデマンドアサイン区間、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理するとともに、無線端末に対してポーリング割り当てを行い、前記無線端末は、前記ランダムアクセス区間において任意のタイミングで帯域要求信号を送信して割り当てられた帯域によりデータ送信を行うランダムアクセス方法、あるいは、前記ポーリング割り当てされる帯域で帯域要求信号を送信することで割当てられた帯域か前記ポーリング割当てされる帯域でデータ送信するポーリング方法、のいずれかによりデータ送信を行う無線通信システムにおいて、前記無線端末は、前記基地局において前記無線端末のデータ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報を前記基地局に通知する消費電力情報通知手段を具備し、前記基地局は、前記無線端末から通知された前記データ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報に基づき、前記消費電力量の平均消費電力量を算出する平均消費電力量算出手段と、前記平均消費電力量算出手段により算出された前記平均消費電力量と所定の閾値とを比較する比較判定手段と、前記比較判定手段により、前記平均消費電力量が前記閾値よりも小さいと判定された場合に、前記無線端末に対して前記ランダムアクセス方法を選択し、前記消費電力量が前記閾値以上と判定された場合に、前記無線端末に対して前記ポーリング方法を選択するデータ送信方法選択手段とを具備することを特徴とする無線通信システムである。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、複数の無線端末が共有の無線回線により接続され、前記無線回線における無線フレーム内の上り通信用帯域のうち割当用帯域をデマンドアサイン区間、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理するとともに、無線端末に対してポーリング割り当てを行い、前記ランダムアクセス区間において任意のタイミングで帯域要求信号を送信して割り当てられた帯域によりデータ送信を行うランダムアクセス方法、あるいは、前記ポーリング割り当てされる帯域で帯域要求信号を送信することで割当てられた帯域か前記ポーリング割当てされる帯域でデータ送信するポーリング方法、のいずれかにより、前記無線端末との間でデータ送信を行う基地局において、前記無線端末から通知された前記データ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報に基づき、前記消費電力量の平均消費電力量を算出する平均消費電力量算出手段と、
前記平均消費電力量算出手段により算出された前記平均消費電力量と所定の閾値とを比較する比較判定手段と、前記比較判定手段により、前記平均消費電力量が前記閾値よりも小さいと判定された場合に、前記無線端末に対して前記ランダムアクセス方法を選択し、前記消費電力量が前記閾値以上と判定された場合に、前記無線端末に対して前記ポーリング方法を選択するデータ送信方法選択手段とを具備することを特徴とする基地局である。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、共有の無線回線により接続され、前記無線回線における無線フレーム内の上り通信用帯域のうち割当用帯域をデマンドアサイン区間、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理し、ポーリング割り当てを行う基地局との間で、前記ランダムアクセス区間において任意のタイミングで帯域要求信号を送信して割り当てられた帯域によりデータ送信を行うランダムアクセス方法、あるいは、前記ポーリング割り当てされる帯域で帯域要求信号を送信することで割当てられた帯域か前記ポーリング割当てされる帯域でデータ送信するポーリング方法、のいずれかによりデータ送信を行う無線端末において、前記基地局において前記無線端末のデータ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報を前記基地局に通知する消費電力情報通知手段を具備することを特徴とする無線端末である。

この発明によれば、基地局は、無線端末のデータ送信に係る消費電力量の平均消費電力量を算出し、平均消費電力量が前記閾値よりも小さい場合に、無線端末に対してランダムアクセス方法を選択し、消費電力量が前記閾値以上の場合に、無線端末に対してポーリング方法を選択する。したがって、基地局において、無線端末のデータ送信時の消費電力量に応じて、無線端末の無線アクセス方法を制御することで、トラヒック状況に依存せずに、データ送信時の消費電力量を一定値以下に制御することができ、低消費電力化を図ることができ、また、消費電力を保証することができる。

また、本発明によれば、無線端末は、データ送信完了までに該無線端末が要したトータル消費電力量の値を示す情報、または、該トータル消費電力量の値を得ることが可能な情報を基地局に通知する。したがって、トラヒック状況に依存せずに、データ送信時の消費電力量を一定値以下に制御することができ、低消費電力化を図ることができる。

また、本発明によれば、無線端末は、帯域要求信号またはデータを送信する際に、それぞれの送信に要した消費電力量の値を示す情報、または、該消費電力量の値を得ることが可能な情報を基地局に通知する。したがって、トラヒック状況に依存せずに、データ送信時の消費電力量を一定値以下に制御することができ、低消費電力化を図ることができる。

また、この発明によれば、基地局は、無線端末における消費電力量の累積平均を算出することで平均消費電力量とする。したがって、トラヒック状況に依存せずに、データ送信時の消費電力量を一定値以下に制御することができ、低消費電力化を図ることができる。

また、本発明によれば、基地局は、無線端末の所定の規定サンプル数分の平均を算出することで、前記平均消費電力量とする。したがって、トラヒック状況に依存せずに、データ送信時の消費電力量を一定値以下に制御することができ、低消費電力化を図ることができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態の無線通信システムでは、無線端末のデータ送信時の消費電力量を規定し、基地局が、無線端末における消費電力量を規定値以下に制御することで、衝突に伴う再送により送信時の消費電力の増大を防止し、無線端末の消費電力の低減化、及びバッテリの長寿命化を図る。これは、基地局が、無線端末のデータ送信時の消費電力量と規定値とを比較し、その結果に基づいて当該無線端末に対するデータ送信のための無線アクセス方法を制御することにより、データ送信時の消費電力量を保証するものである。

図１は、本発明の実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。なお、図６に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図１において、基地局３０は、無線端末４０−１〜４０−Ｎ（以下、無線端末を代表して説明する場合、無線端末４０のように記載する）毎に、当該無線端末４０からのアップリンクのデータ送信が完了した時点で当該無線端末４０におけるデータ送信時の平均消費電力を算出する平均消費電力算出部３０−１と、算出した平均消費電力と予め記憶されている規定値３０−２とを比較し、平均消費電力が規定値より小さいか否かを判定する比較判定部３０−３と、該判定結果に基づいて当該無線端末４０に対するアップリンクにおけるデータ送信方法として、ポーリング方法、またはランダムアクセス方法のいずれか一方を選択するデータ送信方法選択部３０−４とを備えている。選択したデータ送信方法を無線端末４０に指示する場合、基地局３０は、データ送信方法選択部３０−４により選択されたデータ送信方法を無線端末４０に指示するデータ送信方法指示部３０−５をさらに備える。

また、無線端末４０は、データ送信時に要した消費電力量に関する消費電力情報を保持し、該消費電力情報を所定のタイミングで基地局３０に通知する消費電力情報通知部４０−１−１を備えている。なお、図１では、無線端末４０−１のみが、消費電力情報通知部４０−１−１を備えるように示したが、これに限らず、複数の無線端末４０、あるいは全ての無線端末４０−１〜４０−Ｎが備えてもよい。

ここで、上記ポーリング方法とランダムアクセス方法とについて説明する。アップリンクのデータ送信の無線アクセス方法としては、このポーリング方法とランダムアクセス方法との２種類がある。ランダムアクセス方法は、前述した図８に示したように、通常、無線端末４０がアップリンクのデータ送信時に選択する方法であるので、基地局３０が無線端末４０に対して実施する処理はない。

ここで、図２は、ＲＲＥＱポーリング方法のデータ送信シーケンスを示すシーケンス図である。また、図３は、Ｄａｔａポーリング方法のデータ送信シーケンスを示すシーケンス図である。ポーリング方法では、基地局３０は、当該無線端末４０に対して、ポーリングタイミング時にＲＲＥＱ用のＣｃｈ、あるいは、Ｄａｔａ用のＤｃｈをＤＡ領域に割り当てる。
つまり、ＲＲＥＱポーリング方法では、無線端末４０は、一定周期で、あるいは、任意のタイミングで、基地局３０からＦｃｈによりポーリング割り当てされる上りリンクのデマンドアサイン区間の帯域において、Ｃｃｈにより帯域要求信号（ＲＲＥＱ）を送信する。そして、この帯域要求信号の受信によって無線端末４０により割り当てられた下りリンク及び上りリンクのデマンドアサイン区間の帯域が、次フレームのＦｃｈにより報知される。無線端末４０は、報知された下りリンクのデマンドアサイン区間の帯域において、Ｃｃｈにより帯域要求信号（ＲＲＥＱ）のＡＣＫを受信し、報知された上りリンクのデマンドアサイン区間の帯域においてＤｃｈによりＤａｔａを送信する。さらに、次フレームのＦｃｈにより、基地局３０から下りリンクのデマンドアサイン区間の帯域が報知され、無線端末４０は、報知された当該帯域において、ＣｃｈによりＤａｔａのＡＣＫを受信する。
また、Ｄａｔａポーリング方法では、無線端末４０は、一定周期で、あるいは、任意のタイミングで、基地局３０からＦｃｈによりポーリング割り当てされる上りリンクのデマンドアサイン区間の帯域において、ＤｃｈによりＤａｔａを送信する。そして、次フレームのＦｃｈにより、基地局３０から下りリンクのデマンドアサイン区間の帯域が報知され、無線端末４０は、報知されたチャネルにおいて、ＣｃｈによりＤａｔａのＡＣＫを受信する。
ここで、送信データサイズが既知、あるいは、容易に推定可能である場合には、図３に示すＤａｔａポーリング方法が適用可能である。

図４は、本発明の実施形態による基地局３０での無線アクセス制御動作を説明するためのフローチャートである。基地局３０は、無線端末４０毎に、当該無線端末４０からのアップリンクのデータ送信が完了した時点（図８では、無線端末４０が送信したＤａｔａに対するＡｃｋを基地局３が送信した後）で、図４に示す処理を実施する。

まず、基地局３０において、平均消費電力算出部３０−１は、当該無線端末４０に対して、データ送信時の平均消費電力を算出するための平均消費電力算出処理を実行する（ステップＳａ１）。なお、該平均消費電力算出処理の詳細については後述する。次に、比較判定部３０−３は、算出した平均消費電力と規定値３０−２との比較を行い、平均消費電力が規定値より小さいか否かを判定する（ステップＳａ２）。ここで、規定値３０−２は、無線端末４０毎、あるいは、複数の無線端末４０に対して、あるいは、全無線端末４０−１〜４０−Ｎに対して設定してもよい。この場合、複数の規定値３０−２を設定することで、消費電力量に複数の保証クラスを設けることができ、保証クラス毎にデータ通信方法を制御することができる。

そして、当該平均消費電力が規定値以上である場合には（ステップＳａ２のＮＯ）、データ送信方法選択部３０−４は、当該無線端末４０に対するアップリンクのデータ送信にポーリング方法を選択する（ステップＳａ３）。一方、平均消費電力が規定値よりも小さい場合には（ステップＳａ２のＹＥＳ）、データ送信方法選択部３０−４は、当該無線端末４０に対するアップリンクのデータ送信にランダムアクセス方法を選択する（ステップＳａ４）。データ送信方法を無線端末４０に指示する場合、データ送信方法指示部３０−５は、選択されたデータ送信方法を、制御チャネルで当該無線端末４０に通知する。

次に、図５は、本実施形態における基地局３０での平均消費電力算出処理を説明するためのフローチャートである。基地局３０において、平均消費電力算出部３０−１は、当該無線端末４０からのアップリンクのデータ送信が完了した時点で、該データ送信時に要した消費電力量を算出する（ステップＳｂ１）。該消費電力量は、当該無線端末から送信（通知）される消費電力情報に基づいて算出される。

当該消費電力情報とは、アップリンクの送信時に無線端末４０が実際に要した消費電力を算出する上で必要な情報である。例えば、（Ａ１）実際に無線端末４０が送信に要した消費電力値（基地局３０では当該消費電力値が通知された場合は、当該消費電力値を消費電力量とする）、（Ａ２）基地局３０での消費電力算出に必要な情報、例えば、送信電力、送信回数である。なお、上記（Ａ２）において、考慮する消費電力の範囲がＲＲＥＱ送信完了までの場合には、ＲＲＥＱの送信回数が必要であり、一方、データ送信完了までの場合には、ＲＲＥＱとＤａｔａの送信回数が必要である。

また、上述した消費電力情報の通知方法としては、（Ｂ１）消費電力情報をデータとして送信する方法、（Ｂ２）ＲＲＥＱとＤａｔａ中に付与する方法がある。（Ｂ１）においては、アップリンクのデータ送信となるため、当該消費電力情報の送信時の消費電力も、消費電力量に加算することになる。（Ｂ２）においては、上述した（Ａ１）の必要情報である場合、すなわち、実際の送信時の消費電力量である場合には、Ｄａｔａに付与する。一方、上述した（Ａ２）に示す必要情報である場合には、送信電力と送信回数をＲＲＥＱ、Ｄａｔａに付与する。

次に、基地局３０において、平均消費電力算出部３０−１は、当該無線端末４０に対して、平均消費電力を算出する（ステップＳｂ２）。本平均消費電力の算出方法には、２つの方法がある。１つは、消費電力の累積平均を平均消費電力とする方法である。もう１つは、サンプル数を規定し、規定サンプル数での平均を平均消費電力とする方法である。この方法では、サンプルの取り方は、規定サンプル数のウィンドウをスライディングすることで取得する。

次に、本発明を適用した実施例について説明する。
以下に説明する第１実施例と第２実施例では、基地局３０が考慮する消費電力の範囲が異なる。これにより、消費電力を算出する上で必要となる消費電力情報、及び図５のステップＳｂ１に示す消費電力量算出処理が異なる。

［第１実施例］
本第１実施例では、基地局３０は、無線端末４０の送信時の消費電力としてＲＲＥＱ送信完了までを考慮する。このとき、無線端末４０は、消費電力情報（送信電力とＲＲＥＱ送信回数）をＲＲＥＱに付加して送信する。

ここでは、図５のステップＳｂ１に示す消費電力量算出処理についてのみ説明する。本第１実施例では、基地局３０は、無線端末４０からのＲＲＥＱの送信が成功するまでに要する電力量が対象となる。従って、無線アクセス方法としては、図８に示すランダムアクセス方法と図２に示すＲＲＥＱポーリング方法とが適用可能である。求める消費電力量は、両方法とも、（ＲＲＥＱ中の消費電力情報で通知された）送信電力（ｍＡ）×ＲＲＥＱの送信時間（ｓｅｃ）×（ＲＲＥＱの送信が成功するまでのＲＲＥＱ送信回数）である。ここで、ＲＲＥＱの送信回数は、ランダムアクセス方法とＲＲＥＱポーリング方法での送信回数の総和とし、ＲＲＥＱの送信が成功するまでのＲＲＥＱ送信回数は、基地局３０で受信に成功したＲＲＥＱ中のＲＲＥＱ送信回数に相当する。なお、ＲＲＥＱの送信回数は、ランダムアクセス方法、ＲＲＥＱポーリング方法に関わらず、ＲＲＥＱの送信が成功した場合に初期化（０クリア）する。
これにより、例えば、ある無線端末４０のアクセス方法がランダムアクセス方法からＲＲＥＱポーリング方法へ切り替わり、ランダムアクセス方法が用いられていたときに送信したＲＲＥＱが基地局３０に届いていなかった場合であっても、ＲＲＥＱポーリング方法に変更された後に送信したＲＲＥＱにより、ランダムアクセス方法が用いられていたときのＲＲＥＱの送信に要した消費電力も併せた消費電力量を基地局３０にて得ることができる。

平均消費電力の規定値は、ＲＲＥＱの許容される送信回数、すなわち、最大許容送信回数に基づいて決定してもよい。この場合、平均消費電力の規定値は、送信電力×ＲＲＥＱの送信時間×（ＲＲＥＱの最大許容送信回数）となる（規定値での未知数は、ＲＲＥＱの最大許容送信回数のみ）。

［第２実施例］
本第２実施例では、基地局３０は、無線端末４０の送信時の消費電力としてデータ送信完了までを考慮する。このとき、無線端末４０は、消費電力情報をＤａｔａに付与する。Ｄａｔａには、消費電力情報として、ＲＲＥＱ送信時の消費電力情報であるＲＲＥＱ送信電力と、ＲＲＥＱ送信回数と、Ｄａｔａ送信時の消費電力情報であるＤａｔａ送信電力と、Ｄａｔａ送信回数が付与される。

ここでは、図５のステップＳｂ１の消費電力量算出処理についてのみ説明する。本第２実施例では、基地局３０は、無線端末４０からのデータ送信が成功するまでに要する電力量を対象とする。すなわち、ＲＲＥＱとＤａｔａの送信が対象となる。従って、無線アクセス方法としては、図８に示すランダムアクセス方法と図２及び図３に示すポーリング方法とが適用可能である。可変長データに対応するために、本第２実施例では、送信時の消費電力量をデータ１ｂｉｔ送信の消費電力量とする。これは、（ＲＲＥＱの送信に要した消費電力量＋Ｄａｔａの送信に要した消費電力）／（基地局３０で受信したＤａｔａサイズ（ｂｉｔｓ））で表わされる。

ＲＲＥＱの送信に要した消費電力量は、（Ｄａｔａ中のＲＲＥＱ送信時の消費電力情報で通知された）送信電力（ｍＡ）×ＲＲＥＱの送信時間（ｓｅｃ）×（ＲＲＥＱの送信が成功するまでのＲＲＥＱ送信回数）である。ここで、ＲＲＥＱの送信が成功するまでのＲＲＥＱ送信回数は、基地局３０で受信に成功したＤａｔａ中のＲＲＥＱ送信時の消費電力情報で通知されたＲＲＥＱ送信回数に相当する。なお、図３に示すＤａｔａポーリング方法では、無線端末４０からＲＲＥＱの送信がないので、消費電力量は０である。

Ｄａｔａの送信に要した消費電力量は、（Ｄａｔａ中のＤａｔａ送信時の消費電力情報で通知された）送信電力（ｍＡ）×Ｄａｔａの送信時間（ｓｅｃ）×（Ｄａｔａの送信が成功するまでのＤａｔａ送信回数）である。ここで、Ｄａｔａの送信が成功するまでのＤａｔａ送信回数は、基地局３０で受信に成功したＤａｔａ中のＤａｔａ送信時の消費電力情報で通知されたＤａｔａ送信回数に相当し、Ｄａｔａの送信時間は、受信したＤａｔａサイズから算出する。

平均消費電力の規定値に関しては、ＲＲＥＱの許容される送信回数とＤａｔａの許容される送信回数と想定データサイズとに基づいて決定してもよい。なお、想定データサイズは、規定値を用いても、測定による平均データサイズを用いてもよい。

上述した実施形態によれば、基地局３０において、無線端末４０のデータ送信時の消費電力量に応じて、無線端末４０の無線アクセス方法を制御することで、トラヒック状況に依存せずに、データ送信時の消費電力量を一定値以下に制御することができ、低消費電力化とフェアネスを実現することができる。

なお、上述した実施形態において、無線端末を制限してもよい。すなわち、規定の消費電力を保証するクラスを設定し（複数の規定値を設定）、当該保証クラスに属する無線端末毎にデータ送信方法の制御を適用するようにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述の基地局３０、無線端末４０は、専用のハードウェア（例えば、ワイヤードロジック等）により実現されるものであってもよく、内部にコンピュータシステムを有する構成としてもよい。内部にコンピュータシステムを有する構成の場合、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

本発明の実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。 ＲＲＥＱポーリング方法のデータ送信シーケンスを示すシーケンス図である。 Ｄａｔａポーリング方法のデータ送信シーケンスを示すシーケンス図である。 本実施形態による基地局３０での無線アクセス制御動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態における基地局３０での平均消費電力算出処理を説明するためのフローチャートである。 広域ユビキタスネットワークの略構成を示すブロック図である。 ＴＤＭＡ−ＴＤＤにおけるＭＡＣフレームの一例を示す概念図である。 従来技術による、ランダムアクセス方法を用いたアップリンクのデータ送信シーケンスの一例を示すシーケンス図である。

符号の説明

１ サーバ
２ 有線ネットワーク
３０ 基地局
３０−１ 平均消費電力算出部
３０−２ 規定値
３０−３ 比較判定部
３０−４ データ送信方法選択部
３０−５ データ送信方法指示部
４０−１〜４０−Ｎ 無線端末
４０−１−１ 消費電力情報通知部

Claims (8)

1. 複数の無線端末が共有の無線回線により基地局と接続され、
   前記基地局は、前記無線回線における無線フレーム内の上り通信用帯域のうち割当用帯域をデマンドアサイン区間、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理するとともに、無線端末に対してポーリング割り当てを行い、
   前記無線端末は、前記ランダムアクセス区間において任意のタイミングで帯域要求信号を送信して割り当てられた帯域によりデータ送信を行うランダムアクセス方法、あるいは、前記ポーリング割り当てされる帯域で帯域要求信号を送信することで割当てられた帯域か前記ポーリング割当てされる帯域でデータ送信するポーリング方法、のいずれかによりデータ送信を行う無線通信方法において、
   前記無線端末は、前記基地局において前記無線端末のデータ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報を前記基地局に通知し、
   前記基地局は、前記無線端末から通知された前記データ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報に基づき、前記消費電力量の平均消費電力量を算出し、
   前記平均消費電力量と所定の閾値とを比較し、前記平均消費電力量が前記閾値よりも小さい場合に、前記無線端末に対して前記ランダムアクセス方法を利用すると判断し、前記消費電力量が前記閾値以上の場合に、前記無線端末に対して前記ポーリング方法を利用すると判断する
   ことを特徴とする無線通信方法。
2. 前記無線端末のデータ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報は、
   データ送信完了までに該無線端末が要したトータル消費電力量の値を示す情報であることを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
3. 前記無線端末のデータ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報は、
   帯域要求信号またはデータを送信する際に、それぞれの送信に要した消費電力量の値を示す情報であることを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
4. 前記基地局は、
   前記無線端末における消費電力量の累積平均を算出することで、前記平均消費電力量とすることを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
5. 前記基地局は、
   前記無線端末の所定の規定サンプル数分の平均を算出することで、前記平均消費電力量とすることを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
6. 複数の無線端末が共有の無線回線により基地局と接続され、
   前記基地局は、前記無線回線における無線フレーム内の上り通信用帯域のうち割当用帯域をデマンドアサイン区間、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理するとともに、無線端末に対してポーリング割り当てを行い、
   前記無線端末は、前記ランダムアクセス区間において任意のタイミングで帯域要求信号を送信して割り当てられた帯域によりデータ送信を行うランダムアクセス方法、あるいは、前記ポーリング割り当てされる帯域で帯域要求信号を送信することで割当てられた帯域か前記ポーリング割当てされる帯域でデータ送信するポーリング方法、のいずれかによりデータ送信を行う無線通信システムにおいて、
   前記無線端末は、
   前記基地局において前記無線端末のデータ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報を前記基地局に通知する消費電力情報通知手段を具備し、
   前記基地局は、
   前記無線端末から通知された前記データ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報に基づき、前記消費電力量の平均消費電力量を算出する平均消費電力量算出手段と、
   前記平均消費電力量算出手段により算出された前記平均消費電力量と所定の閾値とを比較する比較判定手段と、
   前記比較判定手段により、前記平均消費電力量が前記閾値よりも小さいと判定された場合に、前記無線端末に対して前記ランダムアクセス方法を選択し、前記消費電力量が前記閾値以上と判定された場合に、前記無線端末に対して前記ポーリング方法を選択するデータ送信方法選択手段と
   を具備することを特徴とする無線通信システム。
7. 複数の無線端末が共有の無線回線により接続され、前記無線回線における無線フレーム内の上り通信用帯域のうち割当用帯域をデマンドアサイン区間、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理するとともに、無線端末に対してポーリング割り当てを行い、前記ランダムアクセス区間において任意のタイミングで帯域要求信号を送信して割り当てられた帯域によりデータ送信を行うランダムアクセス方法、あるいは、前記ポーリング割り当てされる帯域で帯域要求信号を送信することで割当てられた帯域か前記ポーリング割当てされる帯域でデータ送信するポーリング方法、のいずれかにより、前記無線端末との間でデータ送信を行う基地局において、
   前記無線端末から通知された前記データ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報に基づき、前記消費電力量の平均消費電力量を算出する平均消費電力量算出手段と、
   前記平均消費電力量算出手段により算出された前記平均消費電力量と所定の閾値とを比較する比較判定手段と、
   前記比較判定手段により、前記平均消費電力量が前記閾値よりも小さいと判定された場合に、前記無線端末に対して前記ランダムアクセス方法を選択し、前記消費電力量が前記閾値以上と判定された場合に、前記無線端末に対して前記ポーリング方法を選択するデータ送信方法選択手段と
   を具備することを特徴とする基地局。
8. 共有の無線回線により接続され、前記無線回線における無線フレーム内の上り通信用帯域のうち割当用帯域をデマンドアサイン区間、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理し、ポーリング割り当てを行う基地局との間で、前記ランダムアクセス区間において任意のタイミングで帯域要求信号を送信して割り当てられた帯域によりデータ送信を行うランダムアクセス方法、あるいは、前記ポーリング割り当てされる帯域で帯域要求信号を送信することで割当てられた帯域か前記ポーリング割当てされる帯域でデータ送信するポーリング方法、のいずれかによりデータ送信を行う無線端末において、
   前記基地局において前記無線端末のデータ送信に係る消費電力量の値を得ることが可能な情報を前記基地局に通知する消費電力情報通知手段を具備することを特徴とする無線端末。

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