JP5254108B2 - 無線通信装置及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置及び通信制御方法に関する。

空間上に分散して配置され相互に無線通信することのできる無線通信装置において、消費電力を節約するために、自装置を周期的にスリープ（休眠）状態とする間欠動作技術が使用され得る。かかる間欠動作技術においては、無線通信装置は、例えば、周囲の装置へビーコンを送信することにより自装置が無線信号を受信可能なタイミング（即ちスリープしていないタイミング）を通知し、その通知されたタイミングにおいて他の装置から無線信号を受信する。例えば、下記非特許文献１では、２つの省電力化方式が提案されている。その２つの省電力化方式のうちの第１の方式は、無線通信装置において、ビーコンを送信した後の一定期間だけ受信待機状態となり、それ以外の期間においてスリープ状態となる方式である。この場合、データ送信側の無線通信装置は、送信すべきデータが発生すると、まず、データ受信側の無線通信装置（宛て先の装置）からのビーコンの受信を待ち受ける。そして、その宛て先の装置からのビーコンが受信されると、そのすぐ後にデータ送信側の無線通信装置からデータが送信される。これにより、周期的にスリープする無線通信装置に対してもデータを送信することができる。第２の方式は、無線通信装置において、ビーコンを送信することなく間欠的に受信待機状態となり、それ以外はスリープ状態となる方式である。この場合、データ送信側の無線通信装置から連続してパケットを送信することで、いずれは間欠的な受信のタイミングにパケットを送信タイミングが一致するため、スリープする無線通信装置に対してもデータを送信することができる。

一方、中継装置を経由してマルチホップ無線通信を行う場合には、通常、マルチホップ無線通信に参加する各装置（以下、ノードともいう）は、自装置との間で無線通信可能な近傍のノードを一覧化した経路制御テーブルを保持する。そして、各装置は、当該経路制御テーブルに基づいてパケットの通信経路を決定する。かかる経路制御テーブルは、ノード間で定常的に送受信されるメッセージに記述されたリンク情報などをもとに作成及び維持される。例えば、事前に経路を形成するプロアクティブ型のルーティングプロトコルであるＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing）では、ＨＥＬＬＯメッセージと呼ばれるメッセージにより、上述したリンク情報などがノード間で交換される（下記非特許文献２参照）。ＨＥＬＬＯメッセージの役割には、例えば、ノードの存在の近傍ノードへの通知、近傍ノードの存在確認、及び隣接するノードとの間のリンク品質の測定などが含まれ得る。

En-Yi A. Lin, Jan M. Rabaey and Adam Wolisz, "Power-Efficient Rendez-vous Schemes for Dense Wireless Sensor Networks", IEEE International Conference on Communications, 2004 T. Clausen and P. Jacquet, "Optimized Link State Routing Protocol (OLSR)", IETF Network Working Group RFC3626, Oct 2003

ここで、非特許文献１のような省電力化の手法と非特許文献２のようなＨＥＬＬＯメッセージを送信する経路制御の手法とを組み合わせることで、省電力にマルチホップ通信を行う方法が考えられる。しかし、非特許文献１の方法は近傍ノードのスリープを前提としているが、非特許文献２の方法は近傍ノードのスリープを前提としていない。そのため、スリープの周期とタイミングによっては、ＨＥＬＬＯメッセージを受信することによる近傍ノードの確認を行えない可能性がある。この問題を解決するために、非特許文献１のビーコンを送信する第１の省電力化方式では、特定の周期の全期間にわたり休眠を行わないことで近傍ノードのビーコンを受信し、近傍ノードの存在を確認する方法が考えられる。また、非特許文献１のビーコンを送信しない第２の省電力化方法では、近傍ノードにＨＥＬＬＯメッセージの返信を要求するパケットをブロードキャストで送信し、その応答として近傍ノードからのＨＥＬＬＯメッセージを受信する方法が考えられる。しかしながら、これらの確認動作を頻繁に行う場合には消費電力が増大し、省電力化の障害となり得る。また、非特許文献１の省電力化方式に従ってマルチホップ通信を行う場合、ホップするごとに長い待機時間が発生し、その待機時間の分だけ電力が浪費されることが省電力化の障害となる場合もある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、マルチホップ型の無線通信に対応し、消費電力を効果的に低減することのできる、新規かつ改良された無線通信装置及び通信制御方法を提供しようとするものである。

本発明のある実施形態によれば、他の無線通信装置との間で無線通信可能な無線通信部と、上記無線通信部による無線通信を制御する無線通信制御部と、を備える無線通信装置であって、上記無線通信制御部は、周期的なサイクルのうち所定の条件を満たしたサイクルにおいて、自装置の近傍に位置する装置の存在を確認することを特徴とする、無線通信装置が提供される。

かかる構成によれば、無線通信装置の近傍に位置する装置の存在確認のための動作が所定の条件を満たしたサイクルのみにおいて行われるため、マルチホップ型の無線通信における消費電力を効果的に低減することができる。

また、上記無線通信制御部は、所定のサイクル数につき１度自装置の近傍に位置する装置の存在を確認してもよい。

また、上記無線通信装置は、自装置との間で無線通信可能な近傍の無線通信装置の一覧を保持し、当該一覧に基づいて上記無線通信部による無線通信の経路を制御する経路制御部、をさらに備えてもよい。

また、上記無線通信制御部は、上記一覧に登録されている無線通信装置が存在しない場合に、自装置の近傍に位置する装置の存在を確認してもよい。

また、上記無線通信制御部は、上記無線通信部により受信された他の無線通信装置宛てのパケットの中継先とすべき無線通信装置が上記一覧に見つからない場合に、自装置の近傍に位置する装置の存在を確認してもよい。

また、上記無線通信制御部は、上記一覧に登録されていない無線通信装置から上記無線通信部がパケットを受信した場合に、自装置の近傍に位置する装置の存在を確認してもよい。

また、上記無線通信制御部は、上記一覧に登録されている無線通信装置の数が変化した場合に、自装置の近傍に位置する装置の存在を確認してもよい。

また、上記無線通信制御部は、自装置の近傍に位置する装置の存在を確認したサイクルの発生頻度に応じて、上記所定のサイクル数を変化させてもよい。

また、上記無線通信制御部は、上記所定の条件を満たしたサイクル以外のサイクルにおいて、上記無線通信部を休眠させてもよい。

また、上記無線通信装置は、自装置の周囲へ上記無線通信部から周期的にビーコンを送信させるビーコン制御部であって、所定の無線通信装置から送信されたビーコンを上記無線通信部が受信した場合に、当該ビーコンの受信タイミングに応じて上記無線通信部からビーコンを送信させる送信タイミングを変化させる上記ビーコン制御部、をさらに備えてもよい。

また、上記ビーコン制御部は、上記無線通信部からビーコンを送信させる上記送信タイミングを、パケットの中継処理に要する時間長に応じて変化させてもよい。

また、上記ビーコン制御部は、上記無線通信部からビーコンを送信させる上記送信タイミングを、ランダムに決定した時間長に応じて変化させてもよい。

また、上記ビーコン制御部は、上記無線通信部からビーコンを送信させる上記送信タイミングを、上記無線通信部により受信されたビーコンの送信元の無線通信装置から通知された時間長に応じて変化させてもよい。

また、本発明の別の実施形態によれば、他の無線通信装置との間で無線通信可能な無線通信部を備える無線通信装置における通信制御方法であって、周期的なサイクルのうち所定の条件を満たしたサイクルにおいて、自装置の近傍に位置する装置の存在を確認するステップ、を含むことを特徴とする通信制御方法が提供される。

以上説明したように、本発明に係る無線通信装置及び通信制御方法によれば、マルチホップ型の無線通信に対応し、ビーコン送信等の間欠動作制御の有無にかかわらず消費電力を低減することができる。また、従来、近傍のノードのスリープ状態の違いから生じていた近傍ノードの確認動作の頻度が低減されるため、確認動作に要する消費電力を削減することができる。従って、省電力のための異なる通信方式を組み合わせる場合にも、省電力化の効果が好適に発揮される。

マルチホップ無線通信の概要について説明するための説明図である。 間欠動作技術の概要について説明するための説明図である。 第１の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。 間欠動作を行う送信先へのデータの送信タイミングについて説明するための説明図である。 休眠制御処理の一例について説明するための説明図である。 休眠制御処理の他の例について説明するための説明図である。 休眠制御処理の他の例について説明するための説明図である。 休眠制御処理の他の例について説明するための説明図である。 休眠制御処理の他の例について説明するための説明図である。 マルチホップ無線通信における通信経路上での待機時間について説明するための説明図である。 第２の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係るビーコン制御部のより具体的な構成を示すブロック図である。 ビーコン送信タイミングの制御について説明するための説明図である。 第２の実施形態における通信経路上での待機時間の短縮について説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付すことにより重複説明を省略する。

また、説明の順序を以下の通りとする。
１．本発明に関連する技術の説明
１−１．マルチホップ無線通信の概要
１−２．間欠動作による省電力化の概要
２．第１の実施形態の説明
２−１．無線通信装置の構成例
２−２．休眠制御処理の具体例
３．第２の実施形態の説明
３−１．無線通信装置の構成例
３−２．待機時間の短縮の具体例
４．まとめ

＜１．本発明に関連する技術の説明＞
まず、図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態に関連するマルチホップ無線通信の概要、及び無線通信装置の間欠動作による省電力化の概要について説明する。

［１−１．マルチホップ無線通信の概要］
図１は、マルチホップ無線通信の概要について説明するための説明図である。図１を参照すると、４つの無線通信装置（ノード）１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄが示されている。なお、ここでは各無線通信装置が携帯電話端末である例を示しているが、各無線通信装置は、無線通信機能を有するＰＣ（Personal Computer）、携帯情報端末、又はゲーム端末などであってもよい。

各無線通信装置は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎなどの無線ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷｉＭＡＸ、又はＺｉｇｂｅｅ（登録商標）などの任意の無線通信プロトコルを用いて、それぞれの通信可能領域内に位置する他の無線通信装置と通信することができる。図１には、各無線通信装置の通信可能領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び１２ｄがそれぞれ示されている。図１の例では、無線通信装置１０ａは、通信可能領域１２ａ内に位置する無線通信装置１０ｂと通信することができる。また、無線通信装置１０ｂは、通信可能領域１２ｂ内に位置する無線通信装置１０ａ及び１０ｃと通信することができる。また、無線通信装置１０ｃは、通信可能領域１２ｃ内に位置する無線通信装置１０ｂ及び１０ｄと通信することができる。また、無線通信装置１０ｄは、通信可能領域１２ｄ内に位置する無線通信装置１０ｃと通信することができる。

このような状況において、例えば、無線通信装置１０ａから無線通信装置１０ｄへデータを送信する必要性が生じたとする。ここで、無線通信装置１０ｄは、無線通信装置１０ａの通信可能領域１２ａ内に位置していない。そのため、無線通信装置１０ａと無線通信装置１０ｄとは直接通信することができない。そこで、例えば、無線通信装置１０ａは、自ら保持している経路制御テーブルを参照し、無線通信装置１０ｄ宛てのパケットを中継可能な無線通信装置１０ｂにデータパケットを送信する。そうすると、無線通信装置１０ｂもまた、自ら保持している経路制御テーブルを参照し、無線通信装置１０ｄ宛てのパケットを中継可能な無線通信装置１０ｃにデータパケットを中継する。そして、最終的に、無線通信装置１０ｃから無線通信装置１０ｄへ当該データパケットが送信される。このように、各無線通信装置は、自装置との間で通信可能な近傍の無線通信装置、及び所定の宛て先のパケットの中継先とすべき無線通信装置を一覧化した経路制御テーブルを保持し、当該経路制御テーブルを用いてパケットを送信又は中継する。

このような経路制御テーブルは、通常、上述したように、無線通信装置間で定常的に送受信されるメッセージに記述されたリンク情報などをもとに作成される。例えば、図１の例において、無線通信装置１０ｃは、自らの近傍に位置する装置の一覧（即ち、無線通信装置１０ｂ及び１０ｄを含む）が記載されたメッセージを、通信可能領域１２ｃの内部に送信する。それにより、無線通信装置１０ｂは、無線通信装置１０ｃの先に無線通信装置１０ｄが存在していることを知ることができる。その後、無線通信装置１０ｂは、無線通信装置１０ｃの先に無線通信装置１０ｄが存在していることを示すメッセージを、通信可能領域１２ｂの内部に送信する。それにより、無線通信装置１０ａは、無線通信装置１０ｄ宛てのパケットを無線通信装置１０ｂへ送信すればよいことを知ることができる。その結果、例えば、上述したような無線通信装置１０ｂ及び１０ｃを介した、無線通信装置１０ａから無線通信装置１０ｄへのリレー方式での無線通信、即ちマルチホップ無線通信が実現され得る。

しかし、このようなマルチホップ無線通信を行う場合、各無線通信装置は、経路制御テーブルを生成及び維持するために、近傍の装置との間で定常的にメッセージを交換しなければならない。従って、メッセージの送受信及び受信待機による電力消費は増大する。そこで、無線通信装置の消費電力を節約するために、次に説明するような、周期的に装置をスリープしている状態（以下、休眠状態という）とする間欠動作技術を適用することが考えられる。

［１−２．間欠動作による省電力化の概要］
図２は、間欠動作技術の概要について説明するための説明図である。図２を参照すると、間欠動作を行わない非省電力ノードｎ０並びに間欠動作を行う省電力ノードｎ１及びｎ２の、時間軸に沿った状態の変化が示されている。なお、各ノードは、それぞれ図１に示した無線通信装置１０ａ〜１０ｄのいずれかに相当し得る。

例えば、図２（Ａ）を参照すると、非省電力ノードｎ０は、周期ＴでビーコンＢ０１、Ｂ０２・・・を周期的に送信している。ここでのビーコンは、例えば、上述した経路制御テーブルの生成等に用いられるメッセージ（例えば、ＯＬＳＲにおけるＨＥＬＬＯメッセージ）としての役割を有する。また、非省電力ノードｎ０は、ビーコン送信の合間の期間では、常に他のノードからのビーコン又はパケットを受信可能なアクティブな状態（以下、活動状態という）にある。即ち、非省電力ノードｎ０においては、特に消費電力は低減されない。

一方、図２（Ｂ）を参照すると、省電力ノードｎ１は、周期Ｔのうち、期間Ａ１では活動状態、期間Ｓ１では休眠状態となる。同様に、図２（Ｃ）を参照すると、省電力ノードｎ２は、周期Ｔのうち、期間Ａ２では活動状態、期間Ｓ２では休眠状態となる。それにより、省電力ノードｎ１及びｎ２において、消費電力が低減される。しかしながら、この場合、例えば省電力ノードｎ２が休眠しているタイミングで省電力ノードｎ１からのビーコンＢ１１が送信されると、省電力ノードｎ２は当該ビーコンＢ１１を受信できない。同様に、例えば省電力ノードｎ１が休眠しているタイミングで省電力ノードｎ２からのビーコンＢ２１が送信されると、省電力ノードｎ１は当該ビーコンＢ２１を受信できない。その結果、省電力ノードｎ１及びｎ２は、互いの存在を認識できないことにより相互に通信できず、又は適切な経路制御テーブルを維持できない可能性がある。そこで、次節より、無線通信装置の間欠動作を制御してマルチホップ無線通信における消費電力を効果的に低減させるための、本発明の２つの実施形態について説明する。

＜２．第１の実施形態の説明＞
［２−１．無線通信装置の構成例］
図３は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置１００の構成を示すブロック図である。図３を参照すると、無線通信装置１００は、無線通信部１１０、ビーコン制御部１２０、無線通信制御部１３０、タイミング判定部１４０、データ処理部１５０、及び経路制御部１６０を備える。

無線通信部１１０は、無線通信装置１００の近傍に位置する他の無線通信装置との間で無線通信をすることができる。より具体的には、無線通信部１１０は、例えば、後述するデータ処理部１５０から出力されるデータを含むデータパケットを生成して符号化及び変調し、後述する所定のタイミングで他の無線通信装置へ送信する。また、無線通信部１１０は、例えば、他の無線通信装置から送信されたパケットを受信し、復調及び復号して得たデータをデータ処理部１５０へ出力する。また、無線通信部１１０は、例えば、後述するビーコン制御部１２０からの制御に応じて、無線通信装置１００の周囲へ周期的にビーコンを送信する。

ビーコン制御部１２０は、無線通信装置１００の周囲へ上記無線通信部１１０から周期的にビーコンを送信させる。無線通信部１１０から送信されるビーコンには、例えば、ビーコンであることを示す識別子、無線通信装置１００のアドレス情報（例えばＩＥＥＥアドレスなど）、及び無線通信装置１００の動作モード（“省電力”又は“非省電力）が含まれ得る。また、ビーコン制御部１２０は、ビーコンの送信周期を動的に変更する場合には、送信周期に関する情報をビーコンに含めてもよい。また、後述する経路制御部１６０から経路制御に関する追加情報が出力された場合には、ビーコン制御部１２０は、当該追加情報をビーコンに含めてもよい。

無線通信制御部１３０は、無線通信部１１０による無線通信を制御する。例えば、まず、無線通信制御部１３０は、無線通信装置１００の動作モードが省電力モードである場合には、上述した周期Ｔで繰り返される各サイクルにおいて、一定の期間無線通信部１１０を休眠させる。より具体的には、無線通信制御部１３０は、図２を用いて説明した省電力ノードｎ１のように、周期Ｔにより定まる１サイクルの中で、まずビーコン制御部１２０によりビーコンが送信された後、期間Ａ１にわたり無線通信部１１０を活動状態とする。その後、無線通信制御部１３０は、期間Ｓ１にわたり無線通信部１１０を休眠状態とする。そして、無線通信制御部１３０は、例えば、内蔵するタイマーにより計測され得る期間Ｓ１の終了時点が到来すると、無線通信部１１０を再び活動状態に切替える。なお、無線通信制御部１３０は、期間Ｓ１において、例えば無線通信部１１０だけではなく無線通信装置１００の全体を休眠させてもよい。また、無線通信制御部１３０は、ビーコン制御部１２０を兼ねていてもよい。

ここで、本実施形態において、無線通信制御部１３０は、周期的なサイクルのうち所定の条件を満たしたサイクルにおいては、無線通信部１１０を休眠させずに通信状態を維持し、自装置の近傍に位置する装置の存在を確認するものとする。例えば、無線通信制御部１３０は、所定のサイクル数につき１度無線通信部１１０を休眠させないで近傍ノードの存在を確認させるようにしてもよい。このように１サイクルの全期間にわたって無線通信部１１０を休眠させないサイクルのことを、本明細書では、“全活動サイクル”という。全活動サイクルが設けられる条件については、次項でより具体的に説明する。

タイミング判定部１４０は、後述するデータ処理部１５０からデータが出力され、当該データの送信を要求されると、まず、データ送信先の無線通信装置の動作モードが省電力モードと非省電力モードのいずれであるかを判定する。なお、省電力モードとは、無線通信装置が間欠動作を行っていることをいう。一方、非省電力モードとは、無線通信装置が間欠動作を行っていないことをいう。ここで、タイミング判定部１４０は、データ送信先の無線通信装置の動作モードが省電力モードである場合には、データを一時的に保持し、データ送信先の無線通信装置からのビーコンの受信を待ち受ける。そして、タイミング判定部１４０は、データ送信先の無線通信装置からのビーコンが受信されると、一時的に保持していたデータを無線通信部１１０へ出力してデータパケットとして送信させる。また、タイミング判定部１４０は、データ送信先の無線通信装置の動作モードが非省電力モードである場合には、データ送信先の無線通信装置からのビーコンを待ち受けることなく、データ処理部１５０から出力されたデータを無線通信部１１０から送信させる。

図４は、省電力モードである送信先へのデータの送信タイミングについて説明するための説明図である。

図４を参照すると、省電力モードで動作している２つの省電力ノードｎ１及びｎ２が示されている。このうち、図４の例では、省電力ノードｎ１がデータ送信側、省電力ノードｎ２がデータ受信側である。なお、この場合、省電力ノードｎ１及びｎ２は、相手の装置が省電力モードであることを予め互いに知っているものとする。

まず、図４では、省電力ノードｎ１において、ビーコンＢ１１が送信された後、省電力ノードｎ２宛てのデータが発生している。このとき、例えば、データが発生した直後に省電力ノードｎ１がデータパケットを省電力ノードｎ２へ送信すると、省電力ノードｎ２はその時点で休眠しているため、送信されたデータパケットを受信できない。そこで、上述したタイミング判定部１４０は、データを一時的に保持し、省電力ノードｎ２からのビーコンの受信を待ち受ける。図４の期間Ｗ１は、省電力ノードｎ１がビーコンの待ち受け状態にあることを示している。そして、省電力ノードｎ１は、省電力ノードｎ２からビーコンＢ２１を受信すると、ビーコンＢ２１の受信後であって省電力ノードｎ２の活動状態が終了するまでの期間Ａ２の間に、一時的に保持しておいたデータを含むデータパケットを省電力ノードｎ２へ送信する。それにより、間欠動作を行っている省電力ノードｎ２は、省電力ノードｎ１からデータパケットを受信することができる。

図３に戻り、無線通信装置１００の構成の説明を継続する。

データ処理部１５０は、例えば、無線通信部１１０により受信されたパケットがビーコンかそれ以外のパケット（例えばデータパケット）かを判定する。そして、データ処理部１５０は、例えば、無線通信部１１０により受信されたパケットがビーコンであった場合には、ビーコンが受信されたことをタイミング判定部１４０に通知する。また、データ処理部１５０は、例えば、ビーコンに経路制御に関する追加情報が含まれている場合には、当該追加情報を経路制御部１６０へ出力する。また、データ処理部１５０は、例えば、無線通信部１１０により受信されたパケットがデータパケットなどであった場合には、当該データパケットから取得されたデータを所定のアプリケーション（図示せず）へ出力してもよい。

経路制御部１６０は、例えば、周囲の無線通信装置から定常的に送信されるビーコンを用いて、上述した経路制御テーブルを生成及び維持する。経路制御テーブルは、例えば、近傍のノードを一覧化したネイバーテーブルと、パケットの中継先を管理するルーティングテーブルとを別々に含んでいてもよい。例えば、経路制御部１６０は、経路制御テーブルに含まれていない未知の無線通信装置からのビーコンが受信された場合には、当該無線通信装置のアドレス情報を経路制御テーブルに追加する。また、経路制御部１６０は、例えば、自ら維持している経路制御テーブルの内容を追加情報として定期的にビーコン制御部１２０へ出力し、周囲の無線通信装置へ自装置の近傍の無線通信装置の一覧などをビーコンを用いて通知させる。また、経路制御部１６０は、例えば、上述した経路制御テーブルを用いて、無線通信装置１００により送受信されるパケットの通信経路を制御する。

さらに、経路制御部１６０は、例えば、次項で説明する所定の条件が満たされた場合に、無線通信制御部１３０へ全活動要求を出力する。全活動要求とは、間欠動作における１サイクルの全期間にわたって無線通信部１１０を休眠させないことを求める要求信号である。そうすると、無線通信制御部１３０は、例えば全活動要求が入力された後の１サイクルを全活動サイクルとし、１サイクルの全期間にわたって無線通信部１１０を活動状態とさせる。

［２−２．休眠制御処理の具体例］
図５〜図９は、それぞれ、無線通信制御部１３０を中心として行われる休眠制御処理の具体的な例について説明するための説明図である。

（第１の例）
図５を参照すると、間欠動作を行う省電力ノードｎ１及びｎ２の時間軸に沿った状態の変化が示されている。この場合、省電力ノードｎ１及びｎ２は、共に無線通信装置１００に相当し得る。

図５の例において、省電力ノードｎ１の無線通信制御部１３０は、２サイクルにつき１度無線通信部１１０を休眠させない全活動サイクルを設けている。即ち、省電力ノードｎ１において、ビーコンＢ１１が送信された第１のサイクルでは、当該サイクルの全期間ＦＡ１１にわたり、無線通信部１１０は活動状態となる。次に、ビーコンＢ１２が送信された第２のサイクルでは、当該サイクルの前半の期間Ａ１１において無線通信部１１０は活動状態となり、残りの期間Ｓ１１において無線通信部１１０は休眠状態となる。次に、ビーコンＢ１３が送信された第３のサイクルでは、当該サイクルの全期間ＦＡ１２にわたり、無線通信部１１０は活動状態となる。次に、ビーコンＢ１４が送信された第４のサイクルでは、当該サイクルの前半の期間Ａ１２において無線通信部１１０は活動状態となり、残りの期間Ｓ１２において無線通信部１１０は休眠状態となる。同様に、省電力ノードｎ２においても、２サイクルにつき１度全活動サイクルが設けられている。

このように、一定の周期（以下、全活動化周期という）で全活動サイクルを設けることで、無線通信装置１００は、当該全活動サイクルにおいて他の無線通信装置から送信されるビーコンを受信することができる。例えば、図５の例では、省電力ノードｎ１は、期間Ｓ１１において省電力ノードｎ２から送信されたビーコンＢ２１を受信することはできないが、期間ＦＡ１２において省電力ノードｎ２から送信されたビーコンＢ２２を受信することができる。同様に、省電力ノードｎ２は、期間ＦＡ２１において省電力ノードｎ１から送信されたビーコンＢ１３を受信することができる。それにより、省電力ノードｎ１とｎ２との間でビーコンを交換し、互いの経路制御テーブルに各ノードのアドレス情報などを登録することができる。

（第２の例）
図６を参照すると、非省電力ノードｎ０及び省電力ノードｎ１の時間軸に沿った状態の変化が示されている。この場合、省電力ノードｎ１が無線通信装置１００に相当し得る。

図６の例において、省電力ノードｎ１の無線通信制御部１３０は、経路制御テーブルに登録されている無線通信装置が存在しない場合に、無線通信部１１０を休眠させない全活動サイクルを設けている。例えば、省電力ノードｎ１が装置全体として起動された直後には、通常、省電力ノードｎ１の経路制御テーブルは空である。この場合、例えば、省電力ノードｎ１の経路制御部１６０は、周囲の無線通信装置からビーコンを受信して経路制御テーブルを生成するために、無線通信制御部１３０に上述した全活動要求を出力する。そうすると、無線通信制御部１３０は、例えば全活動要求が入力された後の１サイクルを全活動サイクルとし、当該サイクルの間無線通信部１１０を活動させる。例えば、図６の例では、省電力ノードｎ１が起動され、ビーコンＢ１１が送信された後の期間ＦＡ１１が全活動サイクルとなっている。それにより、省電力ノードｎ１は、非省電力ノードｎ０からのビーコンＢ０２を受信し、自らの経路制御テーブルを生成することができる。

（第３の例）
図７を参照すると、非省電力ノードｎ０、並びに省電力ノードｎ１及びｎ２の時間軸に沿った状態の変化が示されている。この場合、省電力ノードｎ１及びｎ２が共に無線通信装置１００に相当し得る。

図７の例において、省電力ノードｎ１及びｎ２の無線通信制御部１３０は、まず、上述した経路制御テーブルに登録されている無線通信装置が存在しない場合に、無線通信部１１０を休眠させない全活動サイクルを設けている。また、省電力ノードｎ１の無線通信制御部１３０は、無線通信部１１０により受信された他の装置宛てのパケットの中継先とすべき装置が経路制御テーブルに見つからない場合に、全活動サイクルを設けている。

まず、省電力ノードｎ１が起動されると、ビーコンＢ１１が送信された後の期間ＦＡ１１の全活動サイクルにおいて、省電力ノードｎ１は、非省電力ノードｎ０からのビーコンＢ０１を受信する。それにより、省電力ノードｎ１の経路制御テーブルに非省電力ノードｎ０のアドレス情報が登録される。その後、省電力ノードｎ１は、間欠動作を開始する。

その後、さらに省電力ノードｎ２が起動されると、まず、省電力ノードｎ２からビーコンＢ２１が送信される。しかし、このとき省電力ノードｎ１は休眠しているため、ビーコンＢ２１を受信できない。一方、省電力ノードｎ２は、ビーコンＢ２１を送信した後の期間ＦＡ２１を全活動サイクルとし、省電力ノードｎ１からのビーコンＢ１２を受信する。かかるビーコンＢ１２には、省電力ノードｎ１のアドレス情報のほかに、省電力ノードｎ１の経路制御テーブルに登録されている非省電力ノードｎ０のアドレス情報などが追加情報として含まれる。それにより、例えば、省電力ノードｎ２の経路制御テーブルに、省電力ノードｎ１のアドレス情報が登録される。さらに、例えば、省電力ノードｎ２の経路制御テーブルに、非省電力ノードｎ０へのパケットの中継先が省電力ノードｎ１であることを示すルーティング情報が登録される。

その後、非省電力ノードｎ０において省電力ノードｎ２宛てのデータが発生したと仮定する。その場合、非省電力ノードｎ０は、例えば省電力ノードｎ１からのビーコンＢ１２を待ち受けた後、唯一のルートである省電力ノードｎ１へ省電力ノードｎ２宛てのデータパケットを送信する。そうすると、省電力ノードｎ１の経路制御部１６０は、自らの経路制御テーブルを参照し、省電力ノードｎ２宛てのデータパケットの中継先を調べる。ここで、この時点では省電力ノードｎ１は省電力ノードｎ２からのビーコンを受信していない。即ち、省電力ノードｎ１の経路制御テーブルには、省電力ノードｎ２のアドレス情報は登録されていない。従って、省電力ノードｎ１の経路制御部１６０は、データパケットの中継先を見つけることができない。そこで、省電力ノードｎ１の経路制御部１６０は、経路制御テーブルを更新するために、無線通信制御部１３０に全活動要求を出力する。そうすると、無線通信制御部１３０は、例えば全活動要求が入力された後の１サイクルを全活動サイクルとする。例えば、図７の例では、省電力ノードｎ１が省電力ノードｎ２宛てのデータパケットを受信した後の期間Ｆ１２が全活動サイクルとなっている。それにより、省電力ノードｎ１は、省電力ノードｎ２からのビーコンＢ２２を受信し、省電力ノードｎ２のアドレス情報等を経路制御テーブルに登録することができる。

（第４の例）
図８を参照すると、省電力ノードｎ１及びｎ２の時間軸に沿った状態の変化が示されている。この場合、省電力ノードｎ１及びｎ２が共に無線通信装置１００に相当し得る。

図８の例において、省電力ノードｎ２の無線通信制御部１３０は、経路制御テーブルに登録されている無線通信装置が存在しない場合に、無線通信部１１０を休眠させない全活動サイクルを設けている。一方、省電力ノードｎ１の無線通信制御部１３０は、経路制御テーブルに登録されていない無線通信装置からパケットが受信された場合に、全活動サイクルを設けている。

まず、省電力ノードｎ１は、継続して間欠動作を行っている。そして、省電力ノードｎ２が起動されると、省電力ノードｎ２からビーコンＢ２１が送信される。しかし、このとき省電力ノードｎ１は休眠しているため、ビーコンＢ２１を受信できない。一方、省電力ノードｎ２は、ビーコンＢ２１が送信された後の期間ＦＡ２１の全活動サイクルにおいて、省電力ノードｎ１からのビーコンＢ１１を受信する。それにより、省電力ノードｎ２の経路制御テーブルに省電力ノードｎ１のアドレス情報が登録される。

その後、省電力ノードｎ２において省電力ノードｎ１宛てのデータが発生したと仮定する。その場合、省電力ノードｎ２は、例えば省電力ノードｎ１からのビーコンＢ１２を待ち受けた後、省電力ノードｎ１へデータパケットを送信する。そうすると、省電力ノードｎ１の経路制御部１６０は、例えば受信したデータパケットの送信元の無線通信装置のアドレス情報が経路制御テーブルに登録されているか否かを調べる。ここで、この時点では省電力ノードｎ１は省電力ノードｎ２からのビーコンを受信していない。従って、省電力ノードｎ１の経路制御テーブルには、省電力ノードｎ２のアドレス情報は登録されていない。そこで、省電力ノードｎ１の経路制御部１６０は、経路制御テーブルを更新するために、無線通信制御部１３０に全活動要求を出力する。そうすると、無線通信制御部１３０は、例えば全活動要求が入力された後の１サイクルを全活動サイクルとする。例えば、図８の例では、省電力ノードｎ１がデータパケットを受信した後の期間Ｆ１１が全活動サイクルとなっている。それにより、省電力ノードｎ１は、省電力ノードｎ２からのビーコンＢ２２を受信し、省電力ノードｎ２のアドレス情報等を経路制御テーブルに登録することができる。

（第５の例）
図９を参照すると、省電力ノードｎ１及びｎ２の時間軸に沿った状態の変化が示されている。この場合、省電力ノードｎ１及びｎ２が共に無線通信装置１００に相当し得る。

図９の例において、省電力ノードｎ１及びｎ２の無線通信制御部１３０は、所定のサイクル数（全活動化周期）につき１度無線通信部１１０を休眠させない全活動サイクルを設けている。例えば、図９の前半における省電力ノードｎ１及びｎ２の全活動化周期Ｔａ１及びＴａ２は、共に３サイクルである。そして、省電力ノードｎ１及びｎ２の無線通信制御部１３０は、無線通信部１１０を休眠させなかった全活動サイクルの発生頻度に応じて、全活動化周期Ｔａ１及びＴａ２を変化させる。例えば、図９の例では、省電力ノードｎ１において、ビーコンＢ１１以降６つのビーコンが送信される間に、周期に従った全活動サイクルを除いて全活動サイクルは発生していない。そこで、省電力ノードｎ１の無線通信制御部１３０は、ビーコンＢ１２以降の全活動化周期Ｔａ１を３サイクルから４サイクルに変化させている。同様に、省電力ノードｎ２においては、ビーコンＢ２２以降の全活動化周期Ｔａ２が３サイクルから４サイクルに変化している。この後、例えば、各ノードの近傍に新たなノードが追加されるなどして臨時的な全活動サイクルが生じると、全活動化周期Ｔａ１又はＴａ２は再び短縮され得る。

このように、省電力ノードにおいて、例えば直近の数サイクルにおける全活動サイクルの発生頻度が低い場合には、全活動化周期を長く変化させるのが好適である。それにより、例えば、ネットワークのトポロジーが変化している場合には頻繁に全活動サイクルを設けて経路制御テーブルを追従させ、ネットワークのトポロジーが安定した後には休眠状態の割合を増加させて消費電力を効果的に低減することができる。なお、本実施形態において、全活動化周期の上限値及び下限値を予め定めておいてもよい。それにより、全活動化周期の値が発散することが防がれる。

ここまで、図５〜図９を用いて、休眠制御処理の具体的な例について説明した。なお、無線通信装置１００の無線通信制御部１３０が無線通信部１１０を休眠させない条件は、かかる例に限定されない。例えば、無線通信制御部１３０は、経路制御テーブルに登録されている無線通信装置の数が変化した場合に、無線通信部１１０を休眠させないこととしてもよい。

＜３．第２の実施形態の説明＞
上述した本発明の第１の実施形態では、間欠動作を行う無線通信装置１００において、所定の条件を満たしたサイクルについて無線通信部１１０を休眠させないこととした。それにより、無線通信装置１００は、マルチホップ無線通信におけるネットワークトポロジーの変化に迅速に追従することでき、併せて間欠動作による消費電力の低減というメリットを享受することができた。但し、上述したように、マルチホップされるパケットのルート上に存在する複数の無線通信装置が間欠動作を行う場合には、ルート上でのビーコンの待ち受けに要する待機時間が累積し得る。

図１０は、マルチホップ無線通信におけるルート上での待機時間について説明するための説明図である。図１０を参照すると、３つの省電力ノードｎ１、ｎ２及びｎ３、並びに非省電力ノードｎ４の時間軸に沿った状態の変化が示されている。

図１０において、例えば、省電力ノードｎ１から非省電力ノードｎ４宛てのデータパケットが、省電力ノードｎ２及びｎ３を経由してマルチホップされる場合を想定する。まず、省電力ノードｎ１は、非省電力ノードｎ４宛てのデータが発生すると、期間Ｗ１１の間省電力ノードｎ２からのビーコンの受信を待ち受ける。そして、省電力ノードｎ１は、省電力ノードｎ２からビーコンＢ２１を受信すると、送信処理Ｓ１１を行ってデータパケットを省電力ノードｎ２へ送信する。その後、省電力ノードｎ２は、パケットの中継先の決定などを含むパケットの中継処理Ｒ２１を行う。このとき、省電力ノードｎ３からビーコンＢ３１が送信されているが、省電力ノードｎ２は、未だ中継処理Ｒ２１が終了していないため、直ちにデータパケットを省電力ノードｎ３へ送信することができない。その後、省電力ノードｎ２は、期間Ｗ２１の間省電力ノードｎ３からの次のビーコンの受信を待ち受ける。そして、省電力ノードｎ２は、省電力ノードｎ３からビーコンＢ３２を受信すると、送信処理Ｓ２１を行ってデータパケットを省電力ノードｎ３へ送信する。その後、省電力ノードｎ３は、パケットの中継処理Ｒ３１を行う。そして、省電力ノードｎ３は、パケットの中継先であるノードｎ４が非省電力ノードであるため、直ちに送信処理Ｓ３１を行ってデータパケットを非省電力ノードｎ４へ送信する。

このような３ホップのマルチホップ無線通信において、送信先からのビーコンの待ち受け時間に相当する、期間Ｗ１１と期間Ｗ２１とを含む待機時間が生じている。論理的には、データの発生とビーコンの送信がランダムなタイミングで起こる場合には、かかる待機時間の長さは、平均で１ホップにつきＴ／２（Ｔはビーコン周期）となる。即ち、経路全体では（Ｔ／２）×ホップ数の待機時間が発生し得る。従って、かかる累積する待機時間を短縮し、その待機時間における消費電力を抑制することが望ましい。

そこで、本節では、本発明の第２の実施形態として、マルチホップ無線通信に間欠動作を適用した場合の累積する待機時間を短縮させる手法について説明する。

［３−１．無線通信装置の構成例］
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置２００の構成を示すブロック図である。図１１を参照すると、無線通信装置２００は、無線通信部２１０、ビーコン制御部２２０、無線通信制御部１３０、タイミング判定部１４０、データ処理部２５０、及び経路制御部１６０を備える。

無線通信部２１０は、無線通信装置２００の近傍に位置する他の無線通信装置との間で無線通信をすることができる。より具体的には、無線通信部２１０は、例えば、後述するデータ処理部２５０から出力されるデータを含むデータパケットを生成して符号化及び変調し、所定のタイミングで他の無線通信装置へ送信する。また、無線通信部２１０は、例えば、他の無線通信装置から送信されたパケットを受信し、復調及び復号して得たデータをデータ処理部２５０へ出力する。また、無線通信部２１０は、例えば、後述するビーコン制御部２２０からの制御に応じて、無線通信装置２００の周囲へ周期的にビーコンを送信する。また、無線通信部２１０は、例えば、他の無線通信装置からビーコンを受信すると、当該ビーコンの受信タイミング等をビーコン制御部２２０へ通知する。

ビーコン制御部２２０は、第１の実施形態に係るビーコン制御部１２０と同様、無線通信装置２００の周囲へ上記無線通信部２１０から周期的にビーコンを送信させる。また、本実施形態において、ビーコン制御部２２０は、所定の無線通信装置から送信されたビーコンを無線通信部２１０が受信した場合に、当該ビーコンの受信タイミングに応じて無線通信部２１０から次にビーコンを送信させる送信タイミングを変化させる。

図１２は、本実施形態に係るビーコン制御部２２０のより具体的な構成を示すブロック図である。図１２を参照すると、ビーコン制御部２２０は、ビーコン生成部２２２、低遅延化判定部２２４、及びオフセット決定部２２６を有する。

ビーコン生成部２２２は、例えば、ビーコンであることを示す識別子、無線通信装置２００のアドレス情報、及び無線通信装置２００の動作モードを含むビーコンを周期的に生成し、無線通信部２１０へ出力する。ビーコン生成部２２２は、ビーコンの送信周期に関する情報をビーコンに含めてもよい。また、経路制御部１６０から経路制御に関する追加情報が出力された場合には、ビーコン生成部２２２は、当該追加情報をビーコンに含めてもよい。また、ビーコン生成部２２２は、低遅延化判定部２２４から低遅延化を指示された場合には、後述するオフセット決定部２２６により決定されたオフセット時間に応じて次にビーコンを出力するタイミングを変化させる。

低遅延化判定部２２４は、データ処理部２５０から入力される情報に基づいて、通信経路の低遅延化を行うか否かを判定する。そして、低遅延化判定部２２４は、通信経路の低遅延化を行うと判定した場合には、ビーコン生成部２２２に次のビーコンの出力タイミングの変更を指示する。例えば、マルチホップ無線通信の一方式として、Ｚｉｇｂｅｅなどで使用されるクラスタツリールーティングが用いられる場合には、個々のノードが送信するデータパケットは、まず各ノードが１つずつ有する親ノードへ送信され得る。そこで、各ノードにおいて親ノードを低遅延化の対象とするのが好適である。この場合、低遅延化判定部２２４は、例えば、タイミング判定部１４０における親ノードからのビーコン待ち受け中に当該親ノードからのビーコンが受信されると、ビーコン生成部２２２に次のビーコンの出力タイミングの変更を指示する。その代わりに、例えば、パケットの送信先のアドレス情報の履歴が無線通信装置２００において保持されている場合には、低遅延化判定部２２４は、その履歴の中で最も送信頻度の高い送信先との間のリンクを低遅延化の対象としてもよい。また、低遅延化判定部２２４は、所定のアプリケーション又はユーザにより指定されたリンクを低遅延化の対象としてもよい。

オフセット決定部２２６は、ビーコン生成部２２２から次にビーコンを出力させるタイミングを変化させる変化量に相当する時間長、即ちオフセットを決定する。オフセット決定部２２６は、例えば、予め定義された固定の時間長Ｔ_relayとランダムに決定される時間長Ｔ_randの和を上述したオフセットとしてもよい。固定の時間長Ｔ_relayは、例えば、１つのパケットを中継する際の中継処理に要する処理時間を下回らない最小の値であってよい。例えば、時間長Ｔ_relayは、ビーコン送信時間、最大のサイズのパケットの受信時間、及び受信したパケットの処理時間（例えば経路の決定など）の合計値であってよい。一方、ランダムに決定される時間長Ｔ_randは、複数の送信ノードが同一のノードを低遅延化の対象とした場合に、両ノードからのビーコンの送信タイミングに時間差を設定してビーコン同士の衝突を防ぐ役割を果たす。この場合、無線通信装置２００からの次のビーコンの送信タイミングＴ_nextは、低遅延化の対象の送信先からのビーコンの受信時刻をＴ_resとすると、次式で与えられる。なお、Ｔはビーコン周期を表す。

図１３は、本実施形態に係るビーコン制御部２２０によるビーコン送信タイミングの制御について説明するための説明図である。図１３を参照すると、省電力ノードｎ１及びｎ２の時間軸に沿った状態の変化が示されている。なお、各ノードは、それぞれ本実施形態に係る無線通信装置２００に相当し得る。

図１３の例では、まず、省電力ノードｎ１からビーコンＢ１１が送信されている。この後、ビーコン周期Ｔに従えば、次に省電力ノードｎ１からビーコンが送信されるタイミングはビーコンＢ１２ａの時点である。しかし、省電力ノードｎ１において、ビーコンＢ１１が送信された後、省電力ノードｎ２宛てのデータが発生している。そのため、省電力ノードｎ１は、期間Ｗ１１において省電力ノードｎ２からのビーコンの受信を待ち受ける。ここで、省電力ノードｎ２は、例えば省電力ノードｎ１の親ノードであって、省電力ノードｎ１にとっての低遅延化の対象であるとする。その場合、省電力ノードｎ２からのビーコンＢ２１が受信されると、省電力ノードｎ１のビーコン制御部２２０は、ビーコンＢ２１の受信タイミングに応じて次にビーコンを出力するタイミングを変化させる。例えば、図１３において、ビーコンＢ１１の次に省電力ノードｎ１からビーコンが送信されるタイミングは、ビーコンＢ１２ａからビーコンＢ１２ｂの時点に変更されている。上記式（１）の通り、ビーコンＢ１２ｂの送信タイミングＴ_sendは、低遅延化の対象の省電力ノードｎ２からのビーコンＢ２１の受信時刻Ｔ_resにビーコン周期Ｔを加え、固定の時間長Ｔ_relay及びランダムに決定された時間長Ｔ_randを含むオフセットを除いた時刻である。

かかるビーコンの送信タイミングの変更により実現される待機時間の短縮については、後にさらに説明する。

また、図１３を用いて説明した手法の代わりに、オフセット決定部２２６は、例えば、上述した固定の時間長Ｔ_relayと低遅延化の対象の送信先からビーコンを用いて通知された時間長Ｔ_asgnの和を上述したオフセットとしてもよい。例えば、複数の子ノードからパケットを受信する親ノードのビーコン生成部２２２は、パケットの送信元の子ノードにそれぞれ異なる時間長Ｔ_asgnを割当てる。そして、各子ノードのアドレス情報と割当てた時間長Ｔ_asgnの値との対応関係を記述したビーコンを自装置の周囲に送信する。一方、かかるビーコンを受信した子ノードにおいて、オフセット決定部２２６は、上記式（１）の時間長Ｔ_randの代わりに、自装置に割当てられた時間長Ｔ_asgnの値を次のビーコンの送信タイミングＴ_nextの決定に用いる。それにより、複数の子ノードからのビーコンの送信タイミングに時間差が設定され、ビーコン同士の衝突が防がれる。

図１１に戻り、無線通信装置２００の構成の説明を継続する。

データ処理部２５０は、例えば、無線通信部２１０により受信されたパケットがビーコンかそれ以外のパケットかを判定する。そして、データ処理部２５０は、例えば、無線通信部２１０により受信されたパケットがビーコンであった場合には、ビーコンが受信されたことをタイミング判定部１４０に通知する。また、データ処理部２５０は、例えば、ビーコンに経路制御に関する追加情報が含まれている場合には、当該追加情報を経路制御部１６０へ出力する。また、データ処理部２５０は、例えば、無線通信部２１０により受信されたパケットがデータパケットなどであった場合には、当該データパケットから取得されたデータを所定のアプリケーション（図示せず）へ出力してもよい。

さらに、データ処理部２５０は、上述したビーコン制御部２２０の低遅延化判定部２２４へ、通信経路の低遅延化を行うか否かの判定に用いられる情報を出力する。例えば、データ処理部２５０は、クラスタツリールーティングにおける親ノードのアドレス情報を低遅延化判定部２２４へ出力してもよい。また、例えば、データ処理部２５０は、パケットの送信先のアドレス情報の履歴の中で最も送信頻度の高い送信先のアドレス情報を低遅延化判定部２２４へ出力してもよい。また、例えば、データ処理部２５０は、所定のアプリケーション又はユーザにより指定されたノードのアドレス情報を低遅延化判定部２２４へ出力してもよい。

［３−２．待機時間の短縮の具体例］
次に、図１４を用いて、本実施形態に係る無線通信装置２００によりマルチホップ無線通信における待機時間が短縮される様子について具体的に説明する。

図１４は、省電力ノードｎ１から省電力ノードｎ２及びｎ３を経由して非省電力ノードｎ４へ少なくとも２つのデータパケットが連続してマルチホップされた後の、各ノードからのビーコン送信タイミングを示している。この場合、省電力ノードｎ１、ｎ２及びｎ３が無線通信装置２００に相当し得る。

まず、第１のデータパケットが省電力ノードｎ１から非省電力ノードｎ４へマルチホップされると、省電力ノードｎ１のビーコン制御部２２０は、省電力ノードｎ１のビーコン送信タイミングを、省電力ノードｎ２から受信したビーコンの受信タイミングに応じて変化させる。但し、この場合、その後に省電力ノードｎ２からのビーコン送信タイミングも変化するため、この時点では特に省電力ノードｎ１における待機時間は短縮されない。同様に、省電力ノードｎ２のビーコン制御部２２０は、省電力ノードｎ２のビーコン送信タイミングを、省電力ノードｎ３から受信したビーコンの受信タイミングに応じて変化させる。一方、省電力ノードｎ３のビーコン制御部２２０は、データパケットの送信先が非省電力ノードｎ４であるため、省電力ノードｎ３のビーコン送信タイミングを、省電力ノードｎ４から受信したビーコンの受信タイミングに応じて変化させなくてもよい。

次に、第２のデータパケットが省電力ノードｎ１から非省電力ノードｎ４へマルチホップされると、省電力ノードｎ１のビーコン制御部２２０は、省電力ノードｎ１のビーコン送信タイミングを、省電力ノードｎ２から受信したビーコンの受信タイミングに応じて再度変化させる。また、省電力ノードｎ２のビーコン制御部２２０は、省電力ノードｎ２のビーコン送信タイミングを、省電力ノードｎ３から受信したビーコンの受信タイミングに応じて変化させる。但し、省電力ノードｎ３のビーコン送信タイミングは、第１のデータパケットの中継時に変化していない。そのため、省電力ノードｎ２のビーコン送信タイミングは、第２のデータパケットの中継時にはランダムに決定される時間長の分を除いて実質的に変化しない。

このようにして、省電力ノードｎ１から省電力ノードｎ２及びｎ３を経由して非省電力ノードｎ４へ少なくとも２つのデータパケットが連続してマルチホップされると、非省電力ノードｎ４を基点とする階段状のビーコン送信タイミングが形成される。図１４の例では、省電力ノードｎ１からのビーコンＢ１１、省電力ノードｎ２からのビーコンＢ２１、省電力ノードｎ３からのビーコンＢ３１、及び非省電力ノードｎ４からのビーコンＢ４１が階段状のビーコン送信タイミングを形成している。このうち、ビーコンＢ１１とビーコンＢ２１の間の階段の段差に相当する時間差は、予め定義された固定の時間長Ｔ_relayとランダムに決定される時間長Ｔ_rand1の和に相当する。同様に、ビーコンＢ２１とビーコンＢ３１の間の時間差は、予め定義された固定の時間長Ｔ_relayとランダムに決定される時間長Ｔ_rand2の和に相当する。その結果、さらに省電力ノードｎ１から非省電力ノードｎ４へマルチホップすべきデータが発生した場合には、例えば省電力ノードｎ２は、省電力ノードｎ１からデータパケットを受信した後、中継処理を終えてから図１０の例のように長い時間待機することなく、省電力ノードｎ３からのビーコンＢ３１を受信してデータパケットを省電力ノードｎ３へ送信することができる。

このような階段状のビーコンの送信タイミングは、典型的には、送信元のノードから宛て先のノード（又は通信経路上の非省電力ノード）までのホップ数分のデータパケットが中継された後に、安定的に形成される。そして、その後さらに同一の通信経路でデータパケットが中継される際には、通信経路上の各ノードにおけるビーコン待ち受けのための待機時間は少なくて済む。それにより、本実施形態に係る無線通信装置２００を用いたマルチホップ無線通信における全体としての待機時間は短縮され、通信システム全体の消費電力は低減される。

＜４．まとめ＞
ここまで、図１〜図１４を用いて、間欠動作を行う無線通信装置に関する第１及び第２の実施形態について説明した。各実施形態によれば、間欠動作のためのビーコンと経路制御のためのメッセージが共通化されるため、ノード間で定常的に送信されるパケット数が削減される。また、例えば第１の実施形態に係る無線通信装置１００によれば、無線通信部１１０は、所定のサイクル数につき１度、間欠動作の１サイクルを全活動サイクルとする。さらに、無線通信部１１０は、経路制御テーブルが空である場合、又は経路制御テーブルにパケットの中継先とすべきノードが見つからない場合など、所定の条件を満たした場合において間欠動作の１サイクルを全活動サイクルとする。そのため、無線通信装置１００は、マルチホップ無線通信のトポロジーの変化に柔軟に追従して経路制御テーブルを更新させながら、間欠動作により消費費電力を低減させることができる。さらに、無線通信部１１０は、全活動サイクルを設ける周期である全活動化周期を、全活動サイクルの発生頻度に応じて変化させ得る。それにより、ネットワークトポロジーが安定した後には、休眠状態の割合を多くして消費電力を効果的に低減することができる。

また、例えば第２の実施形態に係る無線通信装置２００によれば、ビーコン制御部２２０により、所定の送信先からのビーコンの受信タイミングに応じて、無線通信部２１０から次にビーコンを送信させる送信タイミングが変更される。それにより、頻繁にパケットが中継される通信経路におけるビーコンの待ち受けのための待機時間が短縮され、通信の遅延が抑制されると共に、待機中のノードの消費電力がさらに低減される。

さらに、本明細書では、主に周期的なビーコンの送信を行う省電力化方式に基づいて説明した。しかしながら、上述した近傍ノードの存在確認の頻度を減らす手法は、例えば上記非特許文献１に記載のビーコンを送信しない第２の省電力化方式にも適用可能である。その場合にも、上述した一実施形態と同様に近傍ノードの存在確認の頻度を下げることで、消費電力が効果的に削減される。

また、ビーコンを送信する方式と、定期的なＨＥＬＬＯメッセージを用いて近傍ノードの確認を行う手法とは、共に周期的にパケットの送信を行っている点で共通している。そのため、かかる共通点を活かして２つの情報を１つのパケットとして送信することで、パケット送信のオーバーヘッドを削減することも可能となる。

なお、本明細書において説明した第１及び第２の実施形態に係る一連の処理は、ハードウェアで実現されてもよく、又はソフトウェアで実現されてもよい。一連の処理又はその一部をソフトウェアで実行させる場合には、ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば無線通信装置１００又は２００により利用可能な半導体メモリ又はハードディスクなどの記録媒体に格納される。そして、プログラムは、例えば処理の実行時にＲＡＭ（Random Access Memory）に読み込まれ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実行される。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属す技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属すものと了解される。

１００、２００ 無線通信装置
１１０、２１０ 無線通信部
１２０、２２０ ビーコン制御部
２２２ ビーコン生成部
２２４ 低遅延化判定部
２２６ オフセット決定部
１３０ 無線通信制御部
１４０ タイミング判定部
１５０、２５０ データ処理部
１６０ 経路制御部

Claims (9)

1. 無線通信装置であって、
   他の無線通信装置との間で無線通信可能な無線通信部と；
   前記無線通信部による無線通信を制御する無線通信制御部と；
   自装置との間で無線通信可能な近傍の無線通信装置の一覧を保持し、当該一覧に基づいて前記無線通信部による無線通信の経路を制御する経路制御部と；
   自装置の周囲へ前記無線通信部から周期的にビーコンを送信させるビーコン制御部と；
   を備え、
   前記無線通信制御部は、前記無線通信部がビーコンを送信する周期的なサイクルのうち、所定の条件を満たしたサイクルにわたって、自装置の近傍に位置する装置により送信されるビーコンの前記無線通信部による受信から、自装置の近傍に位置する装置の存在を確認し、前記所定の条件を満たした前記サイクル以外のサイクルにおいて、前記無線通信部を休眠させ、
   前記所定の条件を満たした前記サイクルは、所定のサイクル数につき１つのサイクル、及び、前記一覧に登録されている無線通信装置が存在しない場合におけるサイクルを含む、
   無線通信装置。
2. 前記所定の条件を満たした前記サイクルは、前記無線通信部により受信された他の無線通信装置宛てのパケットの中継先とすべき無線通信装置が前記一覧に見つからない場合におけるサイクルをさらに含む、請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記所定の条件を満たした前記サイクルは、前記一覧に登録されていない無線通信装置から前記無線通信部がパケットを受信した場合におけるサイクルをさらに含む、請求項１に記載の無線通信装置。
4. 前記所定の条件を満たした前記サイクルは、前記一覧に登録されている無線通信装置の数が変化した場合におけるサイクルをさらに含む、請求項１に記載の無線通信装置。
5. 前記無線通信部は、ビーコンを送信した後の期間に、自装置へのデータを受信し、自装置の近傍に位置する装置からのビーコンを受信した後の期間に、自装置の近傍に位置する当該装置へのデータを送信し、
   前記ビーコン制御部は、所定の無線通信装置から送信されたビーコンを前記無線通信部が受信した場合に、当該ビーコンの受信タイミングに応じて前記無線通信部からビーコンを送信させる送信タイミングを変化させる、請求項１〜４のいずれかに記載の無線通信装置。
6. 前記ビーコン制御部は、前記無線通信部からビーコンを送信させる前記送信タイミングを、パケットの中継処理に要する時間長及び前記受信タイミングに応じて変化させることを特徴とする、請求項５に記載の無線通信装置。
7. 前記ビーコン制御部は、前記無線通信部からビーコンを送信させる前記送信タイミングを、ランダムに決定した時間長、パケットの中継処理に要する前記時間長及び前記受信タイミングに応じて変化させることを特徴とする、請求項６に記載の無線通信装置。
8. 前記ビーコン制御部は、前記無線通信部からビーコンを送信させる前記送信タイミングを、前記無線通信部により受信されたビーコンの送信元の無線通信装置から通知された時間長、パケットの中継処理に要する前記時間長及び前記受信タイミングに応じて変化させることを特徴とする、請求項６に記載の無線通信装置。
9. 他の無線通信装置との間で無線通信可能な無線通信部を備える無線通信装置における通信制御方法であって：
   前記無線通信装置との間で無線通信可能な近傍の無線通信装置の一覧に基づいて、前記無線通信部による無線通信の経路を制御するステップと；
   前記無線通信装置の周囲へ前記無線通信部から周期的にビーコンを送信させるステップと；
   前記無線通信部がビーコンを送信する周期的なサイクルのうち、所定の条件を満たしたサイクルにわたって、前記無線通信装置の近傍に位置する装置により送信されるビーコンの前記無線通信部による受信から、前記無線通信装置の近傍に位置する装置の存在を確認し、前記所定の条件を満たした前記サイクル以外のサイクルにおいて、前記無線通信部を休眠させるステップと；
   を含み、
   前記所定の条件を満たした前記サイクルは、所定のサイクル数につき１つのサイクル、及び、前記一覧に登録されている無線通信装置が存在しない場合におけるサイクルを含む、
   通信制御方法。
   

Images