JP5260264B2 - ビーコン無線通信装置、ビーコン無線通信プログラム、およびビーコン無線通信方法 - Google Patents
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Description
ビーコン無線通信は、コーディネータ(Coordinator。以下CNと略す。)201と、複数のエンドデバイス(End Device。以下EDと略す。)001〜100との間で行われる。以下、説明の簡単化のため、図中でEDに付された「001」等の符号から左詰めの0を除いた番号が、各EDの識別番号として用いられるものとする。例えば、図中で「001」なる符号が付されたED001の識別番号は、1番である。
すなわち、CN201は一定のタイミングで、同期信号として機能するビーコンをブロードキャストし、全ED001〜100は、ビーコンを受信して、自ED宛の情報の有無を解析する。IEEE 802.15.4規格では、ビーコンのための特殊なフレーム形式が規定されており、そのような形式のフレームはビーコンフレームと呼ばれる。また、以下では、上記一定のタイミングにより規定される、ビーコンの送信周期をビーコン周期と称する。
図19は、CSMA−CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式を採用した第1の従来技術を説明する図である。
例えば、図18のシステムには、1〜100番という識別番号が割り当てられた100台のED001〜100が存在する。これら100台のEDのうち、10、20、30、40、50番の計5台のEDにCN201からデータを送信しようとする場合、CN201は、ビーコンb30の中にこれら5台のEDの識別番号を挿入して、ビーコンb30を発信する。
定のビーコン周期でCN201が送信した4つのビーコンb40〜b43が図示されている。
例えば、複数の無線基地局が周期的に送信するビーコンを受信すると、無線端末局は、ビーコンの通信品質を判定し、最も通信品質が良い無線基地局をアソシエーション先無線基地局に決定する。アソシエーション先無線基地局にアソシエーション情報要求が行われると、無線端末局ネットワーク設定情報が送られる。これをもとに、無線端末局のネットワーク設定が行われる。また、ネットワーク管理システムにアソシエーション情報通知が送信されると、アソシエーション先無線基地局と無線端末局間のコネクションが確立する。
。基地局は、端末との属性情報を更新すると、管理テーブルに新しい属性情報として記憶する。そして、基地局は、アドホックネットワークを形成する状況になると、管理テーブルに記憶した属性情報を参照して端末を指定して関門端末に移行を指示する。基地局が、指定した端末から肯定受信をすると、管理テーブルを参照して他の指定端末にアドホックネットワークに移行を指示する。
IEEE 802.15.4-2006, IEEE Standard for Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs)
第1の従来技術では、ビーコンに連動して、データ通信の対象となるEDが同時刻に一斉にデータ取得を行おうとして電波衝突が発生するのを避けるため、CSMA−CA方式により衝突を回避している。
よって、仮に待機時間を約100msと多めに見積もったとしても、例えばビーコン周期が500msである場合、最初の0〜100msの間だけEDはデータの取得を試みるが、残りの400msは何の処理も行わないことになる。つまり、最初の100msの間にデータを取得することができなければ、当該ビーコン周期における当該EDのデータ通信は失敗扱いとなり、ビーコン周期の約80%を占める残りの時間ではEDは何もしない
ことになる。
率の良い情報伝達が可能である。
後述の各実施形態が前提としているのは、図18を参照して既に説明したような、IEEE 802.15.4規格に準拠したビーコン無線通信システムである。IEEE 802.15.4規格は、例えば、ZigBee規格の物理層およびMAC(Media Access Control)層の仕様として使用されている。
なお、各実施形態は、第1および第2の従来技術における上記のような問題を解決し、衝突要因を排除して、1ビーコン周期で効率よく情報伝達を行うことを目的とする。さらに、各実施形態は、子機であるEDの構成を簡素に保ちつつ、親機であるCN201がED001〜100との無線通信以外の処理を行うのに必要な時間を考慮に入れたうえで、上記目的を達成するものである。
まず、図1を参照して第1実施形態の概要を説明する。続いて、図2を参照して第1実施形態の理解を助けるための参考例を説明した後、図3〜図6を参照して第1実施形態の詳細を説明する。その後、第2実施形態について説明してから、図7〜図9を参照して第3〜第5実施形態についてそれぞれ説明する。そして、以上の実施形態と参考例についての比較結果を、図10を参照して説明する。
また、図1には、2周期目でED011、021、031、041、051の5台宛のデータがあるのでS=5であり、その結果、2周期目も1周期目と同様に6(=S+1)等分されることが図示されている。また、3周期目ではED001、002の2台宛のデータがあるのでS=2であり、3周期目は3(=S+1)等分されることも図示されている。さらに、図1には、第1実施形態の特徴として、いずれのビーコン周期においても未使用区間は(S+1)個の区間の(S+1)番目に位置することが図示されている。なお、4周期目以降の詳細は省略されている。
当てられる未使用区間とをビーコン周期が含んでいる。なお、第5実施形態とともに詳細を後述するとおり、ビーコン周期はさらに他の用途の区間を含んでいてもよいが、第1実施形態では、そのような他の用途の区間がない。よって、第1実施形態では、ビーコン周期のうち無線通信区間および未使用区間として利用可能な時間の長さは、ビーコン周期の長さTからビーコンの送信にかかる時間Bを減じた長さ(T−B)である。そして、この長さが(S+1)等分され、そのうちの1つが未使用区間とされる。
図2は参考例を説明する図である。この参考例は、特願2007−216341号に開示されたものである。
ED030はビーコンb10を受信すると、自分の識別番号30番がビーコンb10の所定のフィールドに含まれるか否かによって、自分宛のデータがあるか否かを判断する。その結果、ED030は自分宛のデータがあると判断する。
α=(T−B)/S (1)
α=(500−1)/5=99.8ms (2)
AT=B+(N−1)×α (3)
AT=1+2×99.8=200.6ms (4)
なお、アクセス時刻ATは、当該ビーコン周期の開始時刻から数えた時刻(すなわちビーコンの発信時刻を起点とした時刻)で表されている。つまり、図2に示したように、この参考例の1周期目では、
0.0〜 1.0msの区間ではビーコンが送信され、
1.0〜100.8msの区間はED010に割り当てられ、
100.8〜200.6msの区間はED020に割り当てられ、
200.6〜300.4msの区間はED030に割り当てられ、
300.4〜400.2msの区間はED040に割り当てられ、
400.2〜500.0msの区間はED050に割り当てられている。
・ビーコン周期の長さTが短い。
・送信データ量が多い。
・ビーコンに識別番号が記述されたEDの台数Sが多い。
・PC200とCN201の間のデータ転送レートが低い。
・CN201のデータ処理速度が遅い。
ただし、台数Sについては、経験的に5〜7程度であれば「多い」と言える。ここで、7という数値は、IEEE 802.15.4規格によって決められた、データの宛先としてビーコンに識別番号を記載することができるEDの台数の最大値である。
例えば、仕様としては最大で約115000bpsまでの転送レートを設定可能なシリアルインターフェイスをPC200とCN201の接続に使う場合がある。その場合であっても、CN201の仕様によっては、転送レートを38400bps程度に設定する方が、システム全体としての性能が良いこともある。
しかしながら、発明者らは、CN201がEDとの無線通信以外の処理を行うための時間を確保することが、1ビーコン周期内に所望の台数SのEDがすべてデータ通信に成功する確率を高めるのに有効である、という一般的な傾向を見出した。
図3は、コーディネータとエンドデバイスの内部構成を説明するブロック図である。
ちのED001とについて、内部構成を示した図である。なお、複数のED001〜100の構成は同様である。
MCU303は、RFユニット302から出力される信号を解析したり、CN201に送信すべきデータを生成し、そのデータを表す信号をRFユニット302に出力したりする。また、MCU303は、ED001の識別番号やソフト304を記憶する、不図示のROM(Read Only Memory)などの不揮発性メモリを含む。
また、例えば、工場内に分散して配置されたEDがそれぞれ温度を計測してCN201に温度情報を通知するよう構成されたビーコン無線通信システムにおいては、各EDは、センサ306を使って温度を計測する計測装置である。実施形態によってセンサ306の種類および数は任意であり、センサ306がなくてもよい。センサ306が検知あるいは計測したデータは、MCU303に出力され、CN201へ送信すべきデータとして必要に応じて加工され、RFユニット302とアンテナ301を介してCN201へと送信される。
また、CN201は、例えば無線LANカードと同様に実現することができ、アンテナ311とRFユニット312とMCU313を備える。RFユニット312とMCU313は1つのモジュール315としてマザーボード上に実装されていてもよい。
802.15.4規格のビーコン無線通信システムにおけるビーコンは、ビーコンフレームと呼ばれる所定のフォーマットのフレームとして発信されるビーコン信号である。
GTSは最大で7個まで定義することができる。GTSフィールドは、定義されたGTSの数を示すとともに、GTSが1つ以上定義される場合、各GTSのデータ伝送方向、アサインされたノードのアドレス、開始のスロット、および使用されるスロット数などの定義情報を示す。
MACフッタは、2バイトのFCS(Frame Check Sequence)すなわちチェックサムである。
のかを説明する。
図5は、CN201とED001との間の通信の様子を示すシーケンス図である。図5は、ビーコンのペンディングフィールド内のアドレス・リストフィールド内に、ED001の識別番号である1が記述されていた場合の例である。他のEDについても図5と同様である。
CN201は、ED001からデータ要求を受け取ると、ED001に宛てて確認応答(Ack;Acknowledgement)を送信する。CN201はその後さらに、ED001から要求されたデータ、すなわちED001宛に送信すべきものとしてペンディングにしているメッセージを、ED001に宛てて送信する。
なお、図5ではCN201からED001にデータを送信する例を示したが、ED001がセンサ306によって計測したデータなどをCN201に送信する場合も、図5と類似の通信シーケンスとなる。すなわち、CN201からED001にデータ要求を出すことにより、ED001からCN201にデータを送信することができる。詳しくは、第6〜第8実施形態とともに後述する。
そして、起床からδTだけ時間が経過すると、次のステップS103で、EDはビーコン信号を受信する。MCUは、ビーコンの受信開始時刻T1をタイマの基準時刻として設定する。つまり、このタイマは、ビーコン信号を受信し始めてからの時間を計時するものであり、ED内のMCUが計算するアクセス時刻を、ビーコン受信開始時刻から計時して、特定するためのものである。
続いてステップS104において、MCUは、ステップS103で受信したビーコンフレームのアドレス・リストフィールドに、MCUが備える不揮発性メモリに記憶されている自EDの識別番号が含まれているか否かを判断する。自EDの識別番号がビーコンフレームに含まれていれば、ステップS104の判断は「Yes」となり、含まれていなければステップS104の判断は「No」となる。
ステップS111における現在時刻をT3とすると、ステップS103のビーコン受信からの経過時間はT3−T1である。また、ステップS101に関して説明したように、EDは次のビーコンが到着するよりもδTだけ前に起床する必要がある。よって、ビーコン周期の長さをTとすると、ステップS111では式(5)によってMCUがスリープ時間Pを算出する。
P=T−(T3−T1)−δT (5)
アクセス時刻ATの算出には、このほかに、ビーコン周期の長さTとビーコン信号の送信時間Bも必要である。ビーコン周期の長さTは、ステップS103で受信したビーコンからMCUが計算することで取得してもよく、予めビーコン周期を一定の長さTに固定することが定められたビーコン無線通信システムにおいては、定数をMCUがROMから読み出すことで取得してもよい。ビーコン信号の送信時間Bも、例えば定数をROMから読み出すことでMCUに取得される。
D=S+1 (6)
α=(T−B)/D (7)
AT=B+(N−1)×α (8)
すなわち、図1に関して説明したように、第1実施形態では、1ビーコン周期のうち、ビーコンの送信にかかる時間を除いた区間が複数に等分される。式(6)のDは、その等分する数であり、アクセス・リストフィールドに識別番号が記述されたEDの総数Sに1
を足した数である。式(7)のαは、等分された1つの区間の長さである。
D=5+1=6 (9)
α=(500−1)/6≒83.2ms (10)
AT=1+(3−1)×83.2≒167.3ms (11)
すなわち、この例でED030には167.3〜250.5msの区間が割り当てられている。また、D(=6)番目の区間である416.8〜500.0msの区間は、割り当てられるEDがなく、すなわち未使用区間である。
Q=AT−(T2−T1) (12)
ここで、T2はステップS107における現在時刻である。つまり、ステップS107は、ステップS103のビーコン受信開始から時間(T2−T1)が経過した時点なので、ステップS107からアクセス時刻ATまでの長さQは式(12)により算出される。
第2実施形態では、未使用区間の長さMを用いてMCUがアクセス時刻ATを計算する
。
α=((T−M)−B)/S (13)
例えば、第1実施形態の例と同様に、T=500ms、B=1ms、S=5とし、M=83.2msとすると、式(14)のように1つの区間の長さαが算出される。
α=((500−83.2)−1)/5≒83.2ms (14)
この例では結果として、式(14)で算出された1つの区間の長さαは、式(10)で算出されたのと同じ値である。つまり、83.2msという区間の長さは、499(=500−1)msを6等分することで算出してもよく、415.8(=500−1−83.2)msを5等分することで算出してもよい。
続いて、第3実施形態について説明する。図7は、第3実施形態を説明する図である。
AT=B+N×α (15)
これ以外の点では、第3実施形態は第1実施形態と同様である。
第1実施形態を説明する図1と図8との違いは、各EDに対応する通信区間と未使用区間の長さの比のみである。
第1実施形態では、式(6)と(7)に示されるように、ビーコンフレームのアクセス・リストフィールドに識別番号が記述されたEDの総数Sに1を足した数Dで、1ビーコン周期のうち、ビーコンの送信にかかる時間を除いた区間が複数に等分されていた。すなわち、第1実施形態では、各EDに対応する1個の通信区間と未使用区間との長さの比は1:1であった。
D=S+2 (16)
式(16)によって等分する数Dを算出した後の処理は第1実施形態と同様である。すなわち、式(7)および(8)によってMCUはアクセス時刻ATを算出する。
第1実施形態を説明する図1と図9との違いは、図9ではビーコンの直後に、スロットの確保依頼をEDから受け付ける区間(以下「依頼受け区間」という。)が設けられている点である。
第5実施形態では、依頼受け区間の長さβ、ならびに各EDに割り当てられる通信区間および未使用区間の長さαが等しい。よって、第1実施形態における図6のフローチャートは、以下のようにステップS103とステップS104の間にステップが追加され、ステップS106が変更される。
β=(T−B)/(D+1) (17)
式(17)の除数が(D+1)であるのは、α=βであるためである。式(17)により依頼受け区間の長さβを計算した後、MCUは、CSMA−CA方式によって衝突を回避しながら、CN201にスロットの確保を依頼するよう自EDを制御する。そして、依頼に成功するか、または長さβの時間が経過しても依頼に成功しなければ、処理はステップS104に進む。このように第5実施形態では、ステップS103とステップS104の間にステップが追加される。
α=(T−B)/(D+1)=(T−B−β)/D (18)
しかしながら、ビーコン周期のうち無線通信区間および未使用区間として利用可能な時間の長さが第1実施形態では(T−B)であり、第5実施形態では(T−B−β)であることに注目すれば、両実施形態は次の点で共通である。すなわち、両実施形態は、無線通信区間および未使用区間として利用可能な時間の長さをD等分してアクセス時刻を算出するという点で共通である。
わち、第1実施形態と第4実施形態の違いは、式(6)と式(16)の違いにある。
D=S+R (19)
この数Rを「空き」の数ということにする。例えば、図8に示すように、第4実施形態ではD等分されたうちの2(=R)個の区間が空き区間(未使用区間)として利用されているので「空き2つ」である。
・ビーコン周期の長さTは500msとする。
・未使用区間をビーコン周期の最後に配置し、依頼受け区間は設けない。
・所定量のデータが、各周期でそれぞれS=5台のEDを宛先としてペンディングとなる状態を、100周期にわたって続けた。すなわち、のべ500台のEDとの通信を試みた。
・100周期のうち、5台のEDすべてに1ビーコン周期内でCN201が上記所定量のデータを送信することに成功した回数を数えてグラフにした。すなわち、ペンディングとなっているデータの宛先としてビーコンで指定されたEDのうち1台以上のEDが、当該ビーコン周期でデータの受信に失敗した場合はカウント対象外である。
・上記所定量として、10バイト、40バイト、および100バイトの場合を実験した。10バイトの場合のグラフは省略し、40バイトの場合のグラフを図10の左側に、100バイトの場合のグラフを図10の右側に、それぞれ示した。
・上記所定量が40バイトの場合と100バイトの場合の双方で、式(19)のRの値を0、1、2、3と変化させた。
図10に示したとおり、データ量が40バイト、100バイトのいずれの場合においても、空き無しに比べて空き1つ〜3つの方が、成績が良く、空きの数が1つであるときが最も成績が良い、という共通の傾向が見て取れる。
以上の比較から、本発明の上記実施形態は、参考例に比べて情報伝達の効率化において優れており、特に、ビーコン周期の長さTが500msなどの短い時間である場合に有効であることが確かめられた。
EDに割り当てられる区間の長さαが短くなるので、長さαの区間内で所定量のデータを送信しようとすると時間的に厳しくなるためである。別の観点から述べるなら、ある一定の成績を保とうとしたときに空きの数Rをどの程度まで増やせるかはデータ量に依存し、データ量が少ないほど、より空きの数Rを大きくすることが可能である。
図11は、第1実施形態におけるCN201とED001との間の通信の詳細を表すシーケンス図である。図11は図5をより詳細に説明した図でもあり、図6のステップS110を詳細に説明した図でもある。
Part Sublayer」の略である。MCPS-DATA.requestプリミティブには、データペイロードとしてユーザが自由に使うことのできる「msdu」(MAC Service Data Unit)というパラメタが含まれる。よって、ステップS204では、システムの用途などに応じて任意のデータをED001に送信することができる。
ステップS301でEDは、図11のステップS202に相当するデータ要求をCN201に送信する送信処理を行う。
Ackの受信後、EDは、さらにステップS303で、CN201からのデータ受信を待つ。ステップS303は図11のステップS204に相当する。
以上、図11と図12を参照して、第6実施形態の説明の準備として、第1実施形態におけるCN201とEDの間の通信の詳細を説明した。続いて、図11および図12と比較対照しながら、第6実施形態におけるCN201とEDの間の通信の詳細を、図13および図14を参照して説明する。
図13のステップS401〜S405は、図11のステップS201〜S205とほとんど同じなので説明を省略する。違いは、ステップS404で送信されるデータが、CN201へのデータ送信の要求の有無をED001に指示する制御データをさらに含む点で
ある。
図14は、図6のステップS110の第6実施形態における詳細を示すフローチャートである。
図15は、図6のステップS110の第7実施形態における詳細を示すフローチャートである。
第7実施形態では、CN201へのデータ送信要求があるとEDがステップS605で判断した場合、次のステップS606において、EDは次のように動作する。すなわち、EDは、ステップS603でCN201から受信した受信データの量M1と、CN201から要求され、これからCN201へ送信しようとしている送信データの量M2との和を、予め決められた閾値MPと比較する。そして、M1+M2≦MPならば処理はステップS607に移行し、M1+M2>MPならば図15の処理は終了する。
以上説明した第7実施形態によれば、EDからCN201へ送信するデータとして想定されているデータの量が不定であっても、ED同士の衝突を防いで効率のよい通信を実現することができる。なぜなら、受信データの量M1と送信データの量M2の和が閾値MP
よりも大きければ、送信データの送信が取り止めとなるからである。送信の取り止めにより、「あるEDがアクセス時刻ATから始まる長さαの区間をはみ出してCN201へのデータ送信を行う」といったことが回避される。結果として、「ED間でのCSMA−CAによる調整が必要になったり、衝突を回避しきれず混信が生じる」といった事態が回避される。
り直すか否かの制御は、PC200が行ってもよい。
ステップS701〜S706は、図15のステップS601〜S606と同様なので詳しい説明を省略する。
図17は、第8実施形態におけるCN201の動作を示すフローチャートである。
ステップS804でCN201が対象EDに送信したデータに含まれる制御データが、対象EDからCN201へのデータ送信が要求されていることを表す場合、対象EDは図16のステップS707またはS708で何らかのデータをCN201に送信している。したがって、この場合、ステップS806でCN201は、対象EDからのデータ受信があると判断し、処理はステップS807に移行する。
ることにより、対象EDから空データの再送が要求されているか否かを判断する。すなわち、CN201は、ステップS806で受信したデータが、対象EDにより図16のステップS708で送信された制御データなのか否かを判断する。
続いてステップS811でCN201は、ステップS806で対象EDから受信したデータがあれば、受信したデータもPC200に通知する。
また、ステップS813でCN201は、ステップS812での削除後の送信リスト中に識別番号が含まれるEDの数Kが、予め決められた最大値Kmaxより小さいか否かを判断する。何らかの例外的な異常が生じてK≧Kmaxとなる場合、2つのループ端記号で囲まれた繰り返し処理はここで終了し、1ビーコン周期が経過していなければ再び処理はステップS802に戻り、1ビーコン周期が経過していれば処理はステップS801に戻る。しかし、通常はK<Kmaxなので処理はステップS814に進む。
と判定された場合か、またはステップS815が実行された場合に実行される。CN201はステップS816でリトライ回数と規定値を比較する。
1種類目のリトライは、ステップS804のデータ送信が失敗とステップS809において判断された場合に、1ビーコン周期内で行われるリトライである。2種類目のリトライは、図16のステップS706でM1+M2>MPと判断されたなどの理由により、あるビーコン周期で対象EDからのデータ収集に失敗した場合のリトライである。この場合、後続のビーコン周期で再度、対象EDの識別番号がビーコンのアドレス・リストフィールドに指定されるが、ステップS816により、規定値を超える数のビーコン周期にわたってリトライが繰り返されることは防止される。
・ビーコンのアドレス・リストフィールドにどのEDの識別番号を含めるかという点。
・アドレス・リストフィールドで識別番号を指定した各ED宛の送信データにおいて、制御データを、EDからCN201へのデータ送信を行うよう要求することを示す値に設定するか否かという点。
例えば、図3のセンサ306が温度センサであり、PC200がCN201を介して各EDから温度を収集する実施形態は、室温の管理に好適である。収集した温度は、例えば空調設備にフィードバックされてもよい。また、図3のセンサ306が、例えば心拍数な
どを計測する医療用のセンサであり、個々のEDを患者が携帯する実施形態は、患者の観察に好適である。
この場合、3台のCNは同じ1台のPC200に接続され、同じPC200により制御される。また、3台のCNは、別々の無線チャネルを用いてEDと通信を行う。各EDは、3台のCNのうち、最もビーコンの受信感度が良いCNのネットワークに参加する。各CNは、自CNのネットワークに属する配下のEDの識別番号を認識することができ、認識した結果をPC200に報告する。
上記では、未使用区間がビーコンの直後またはビーコン周期の最後に配置されるパターンの実施形態について説明したが、未使用区間がビーコン周期の中間部に配置される実施形態も可能である。
例えば、第2実施形態の式(13)のように、未使用区間の長さMを減じる計算方法を、第3〜第5実施形態に適用することも可能である。また、図7の第3実施形態において、図8の第4実施形態のごとく空きの数Rを2とすることもでき、あるいは空きの数Rを2より大きくすることもできる。
例えば、依頼受け区間の長さβと、各EDに割り当てられる通信区間の長さと、未使用区間の長さは、互いに異なるようにすることができる。例えば、依頼受け区間の長さβと未使用区間の長さMをそれぞれ定数としてMCU内の不揮発性メモリに予め記憶しておくこともできる。
さらに、第5実施形態では、どのビーコン周期でもビーコン直後に必ず依頼受け区間が存在することを前提としていたが、依頼受け区間を設けるか否かということと、依頼受け区間の長さとをCNがビーコン周期ごとに制御可能とすることもできる。
また、第7〜第8実施形態における閾値MPは、ビーコンのアドレス・リストフィールドに識別番号が含まれるEDの台数Sに応じて変化する可変の閾値でもよい。
・例えば、通常はビーコンのアドレス・リストフィールドに識別番号を含めるEDの台数Sの値がS=5の場合、CN201は、次のビーコン周期では一時的にS=3に変えてビーコンを生成し、送信してもよい。
・例えば、ED001からのデータ収集に失敗した次のビーコン周期では、CN201は、アドレス・リストフィールドを、ED001の識別子である「1」を2つ以上含めて「1,1,2,3,4」のように設定してもよい。
また、第6〜第8実施形態においては、EDからCN201へのデータ送信を要求するか否かが、CN201からEDへ送信されるデータ内で指定されているが、このような指定がなくてもよい。
ータを、自由にCN201に送信してもよい。
(付記1)
1台の親機と、複数台の子機であるビーコン無線通信装置とが、ビーコンを用いて無線を通じて通信するビーコン無線通信システムにおいて用いられる前記ビーコン無線通信装置であって、
前記親機から受信した前記ビーコンが自ビーコン無線通信装置の識別子を含むか否かを判断し、前記ビーコンが前記識別子を含む場合は、自ビーコン無線通信装置が前記親機にアクセスすべき時刻を計算するアクセス時刻計算手段と、
前記アクセス時刻計算手段を用いて計算した前記時刻に、前記親機に、無線を通じてアクセスするアクセス手段とを備え、
前記親機が前記ビーコンを送信する周期であるビーコン周期は、前記親機が無線を通じて1台以上の前記ビーコン無線通信装置と通信するために割り当てられる無線通信区間と、前記親機が前記ビーコン無線通信装置との無線通信以外の処理を行うために割り当てられる未使用区間とを含み、
前記アクセス時刻計算手段は、前記ビーコンが含む識別子のうちでの自ビーコン無線通信装置の前記識別子の順序と前記未使用区間の長さとに応じて、前記ビーコン発信時刻を起点としてビーコン周期内での前記時刻を計算する、
ことを特徴とするビーコン無線通信装置。
(付記2)
前記未使用区間は、前記ビーコンに識別子が含まれる前記ビーコン無線通信装置の台数Sに1以上の数Rを加算して得られる数D=S+Rで、前記ビーコン周期のうち前記無線通信区間および前記未使用区間として利用可能な時間の長さを等分した長さαの、R倍の長さR×αであることを特徴とする付記1に記載のビーコン無線通信装置。
(付記3)
前記Rの値は1であることを特徴とする付記2に記載のビーコン無線通信装置。
(付記4)
前記アクセス時刻計算手段は、前記ビーコン周期のうち前記無線通信区間および前記未使用区間として利用可能な時間の長さから予め定められた前記未使用区間の長さMを減じた長さを、前記ビーコンに識別子が含まれる前記ビーコン無線通信装置の台数Sで等分す
ることにより、前記時刻を計算する、
ことを特徴とする付記1に記載のビーコン無線通信装置。
(付記5)
前記ビーコン周期は、前記親機が前記ビーコンを送信するビーコン送信区間と、該ビーコン送信区間に続いて任意の台数の前記ビーコン無線通信装置が前記親機に対してスロットの確保依頼を送信して前記親機が前記確保依頼を受け付けるための依頼受け区間と、該依頼受け区間に続く前記無線通信区間と、該無線通信区間に続く前記未使用区間とからなることを特徴とする付記1から4のいずれか1項に記載のビーコン無線通信装置。
(付記6)
前記ビーコン周期内における前記未使用区間の位置は、前記無線通信区間の前、前記無線通信区間の後、または複数に分割された前記無線通信区間の中間であることを特徴とする付記1から4のいずれか1項に記載のビーコン無線通信装置。
(付記7)
前記アクセス手段は、前記親機にアクセスして前記親機から第1のデータを受信する受信処理と、前記親機にアクセスして前記親機へ第2のデータを送信する送信処理の双方を行うことを特徴とする付記1から6のいずれか1項に記載のビーコン無線通信装置。
(付記8)
前記アクセス手段は、前記受信処理を行った後、受信した前記第1のデータの量と前記親機に送信しようとする第3のデータの量との和を閾値と比較し、前記和が前記閾値以下ならば、前記送信処理において前記第2のデータとして前記第3のデータを送信することを特徴とする付記7に記載のビーコン無線通信装置。
(付記9)
物理量を感知する感知手段をさらに備え、
前記第3のデータは前記感知手段が感知した値に基づくデータである、
ことを特徴とする付記8に記載のビーコン無線通信装置。
(付記10)
前記アクセス手段は、前記和が前記閾値を超えていれば、前記ビーコン無線通信装置宛に次のビーコン周期で空データを送信するよう前記親機に要求する制御データを、前記送信処理において前記第2のデータとして送信するか、または現在のビーコン周期における前記第2のデータの送信を取り止めることを特徴とする付記8または9に記載のビーコン無線通信装置。
(付記11)
前記閾値は100バイトであることを特徴とする付記8から10のいずれか1項に記載のビーコン無線通信装置。
(付記12)
1台の親機と、複数台の子機であるビーコン無線通信装置とが、ビーコンを用いて無線を通じて通信するビーコン無線通信システムにおいて、前記ビーコン無線通信装置に、
前記親機から受信した前記ビーコンが自ビーコン無線通信装置の識別子を含むか否かを判断する判断ステップと、
前記ビーコンが前記識別子を含む場合は、前記親機が前記ビーコンを送信する周期であって、前記親機が無線を通じて1台以上の前記ビーコン無線通信装置と通信するために割り当てられる無線通信区間と前記親機が前記ビーコン無線通信装置との無線通信以外の処理を行うために割り当てられる未使用区間とを含むビーコン周期内で、自ビーコン無線通信装置が前記親機にアクセスすべき時刻を、前記ビーコンが含む識別子のうちでの自ビーコン無線通信装置の前記識別子の順序と前記未使用区間の長さとに応じて計算する計算ステップと、
計算した前記時刻に、前記親機に、無線を通じてアクセスするよう制御を行う制御ステップと、
を実行させることを特徴とするビーコン無線通信プログラム。
(付記13)
前記未使用区間は、前記ビーコンに識別子が含まれる前記ビーコン無線通信装置の台数Sに1以上の数Rを加算して得られる数D=S+Rで、前記ビーコン周期のうち前記無線通信区間および前記未使用区間として利用可能な時間の長さを等分した長さαの、R倍の長さR×αであることを特徴とする付記12に記載のビーコン無線通信プログラム。
(付記14)
前記Rの値は1であることを特徴とする付記13に記載のビーコン無線通信プログラム。
(付記15)
前記計算ステップは、前記ビーコン周期のうち前記無線通信区間および前記未使用区間として利用可能な時間の長さから予め定められた前記未使用区間の長さMを減じた長さを、前記ビーコンに識別子が含まれる前記ビーコン無線通信装置の台数Sで等分した長さを計算することを含む、
ことを特徴とする付記12に記載のビーコン無線通信プログラム。
(付記16)
前記ビーコン周期は、前記親機が前記ビーコンを送信するビーコン送信区間と、該ビーコン送信区間に続いて任意の台数の前記ビーコン無線通信装置が前記親機に対してスロットの確保依頼を送信して前記親機が前記確保依頼を受け付けるための依頼受け区間と、該依頼受け区間に続く前記無線通信区間と、該無線通信区間に続く前記未使用区間とからなることを特徴とする付記12から15のいずれか1項に記載のビーコン無線通信プログラム。
(付記17)
前記ビーコン周期内における前記未使用区間の位置は、前記無線通信区間の前、前記無線通信区間の後、または複数に分割された前記無線通信区間の中間であることを特徴とする付記12から15のいずれか1項に記載のビーコン無線通信プログラム。
(付記18)
1台の親機と、複数台の子機であるビーコン無線通信装置とが、ビーコンを用いて無線を通じて通信するビーコン無線通信システムにおいて、前記ビーコン無線通信装置が、
前記親機から受信した前記ビーコンが自ビーコン無線通信装置の識別子を含むか否かを判断し、
前記ビーコンが前記識別子を含む場合は、前記親機が前記ビーコンを送信する周期であって、前記親機が無線を通じて1台以上の前記ビーコン無線通信装置と通信するために割り当てられる無線通信区間と前記親機が前記ビーコン無線通信装置との無線通信以外の処理を行うために割り当てられる未使用区間とを含むビーコン周期内で、自ビーコン無線通信装置が前記親機にアクセスすべき時刻を、前記ビーコンが含む識別子のうちでの自ビーコン無線通信装置の前記識別子の順序と前記未使用区間の長さとに応じて計算し、
計算した前記時刻に、前記親機に、無線を通じてアクセスする、
ことを特徴とするビーコン無線通信方法。
(付記19)
前記未使用区間は、前記ビーコンに識別子が含まれる前記ビーコン無線通信装置の台数Sに1以上の数Rを加算して得られる数D=S+Rで、前記ビーコン周期のうち前記無線通信区間および前記未使用区間として利用可能な時間の長さを等分した長さαの、R倍の長さR×αであることを特徴とする付記18に記載のビーコン無線通信方法。
(付記20)
前記Rの値は1であることを特徴とする付記19に記載のビーコン無線通信方法。
(付記21)
前記前記ビーコン無線通信装置は、前記ビーコン周期のうち前記無線通信区間および前記未使用区間として利用可能な時間の長さから予め定められた前記未使用区間の長さMを減じた長さを、前記ビーコンに識別子が含まれる前記ビーコン無線通信装置の台数Sで等分した長さを計算することによって前記時刻を計算する、
ことを特徴とする付記18に記載のビーコン無線通信方法。
(付記22)
前記ビーコン周期は、前記親機が前記ビーコンを送信するビーコン送信区間と、該ビーコン送信区間に続いて任意の台数の前記ビーコン無線通信装置が前記親機に対してスロットの確保依頼を送信して前記親機が前記確保依頼を受け付けるための依頼受け区間と、該依頼受け区間に続く前記無線通信区間と、該無線通信区間に続く前記未使用区間とからなることを特徴とする付記18から21のいずれか1項に記載のビーコン無線通信方法。
(付記23)
前記ビーコン周期内における前記未使用区間の位置は、前記無線通信区間の前、前記無線通信区間の後、または複数に分割された前記無線通信区間の中間であることを特徴とする付記18から21のいずれか1項に記載のビーコン無線通信方法。
(付記24)
ビーコンを送信する1台の親機と、第1の識別子により識別される第1の子機を含む複数台の子機とが無線を通じて通信するビーコン無線通信システムにおいて、
第1のビーコン周期において前記第1の子機に送信する第1のデータがあるとき、前記親機が、前記第1識別子を第1のビーコンに含めて前記第1のビーコンを送信し、
前記第1の子機は、前記第1のビーコンに含まれる1つ以上の識別子のうちでの前記第1の識別子の順序に基づいて前記第1のビーコン周期内の第1の時刻を計算し、計算した前記第1の時刻に前記親機にアクセスして前記第1のデータを受信し、
前記第1のデータが、前記親機から前記第1の子機に第2のデータの送信を要求する指示を含む場合、前記第1の子機は、受信した前記第1のデータの量と要求された前記第2のデータの量との和を閾値と比較し、前記和が前記閾値以下ならば、前記第1のビーコン周期において前記第1のデータの受信に続けて前記第2のデータの前記親機への送信を実行し、前記和が前記閾値を超えていれば、前記第1のビーコン周期における前記第2のデータの送信を取り止め、
前記第1のデータが前記指示を含み、かつ前記第1のビーコン周期において前記第2のデータが前記親機において受信されなかったとき、前記親機は、前記第1の識別子を第2のビーコンに含めて前記第2のビーコンを送信し、第2のビーコン周期で前記第1の子機に送信するデータとして空データを用意し、前記第1の子機は、前記第2のビーコンに含まれる1つ以上の識別子のうちでの前記第1の識別子の順序に基づいて前記第2のビーコン周期内の第2の時刻を計算し、計算した前記第2の時刻に前記親機にアクセスして前記空データを受信し、前記親機に前記第2のデータを送信する、
ことを特徴とする方法。
200 PC
201 CN
301、311 アンテナ
302、312 RFユニット
303、313 MCU
304、314 ソフト
305、315 モジュール
306 センサ
307、316 電池
b10〜b43 ビーコン
Claims (8)
- 1台の親機と、複数台の子機であるビーコン無線通信装置とが、ビーコンを用いて無線を通じて通信するビーコン無線通信システムにおいて用いられる前記ビーコン無線通信装置であって、
前記親機から受信した前記ビーコンが自ビーコン無線通信装置の識別子を含むか否かを判断し、前記ビーコンが前記識別子を含む場合は、自ビーコン無線通信装置が前記親機にアクセスする時刻を計算するアクセス時刻計算手段と、
前記アクセス時刻計算手段を用いて計算した前記時刻に、前記親機に、無線を通じてアクセスするアクセス手段とを備え、
前記親機が前記ビーコンを送信する周期であるビーコン周期は、前記親機が無線を通じて1台以上の前記ビーコン無線通信装置と通信するために割り当てられる無線通信区間と、前記親機が前記ビーコン無線通信装置との無線通信以外の処理を行うために割り当てられる未使用区間とを含み、
前記アクセス時刻計算手段は、前記ビーコンが含む全部でS個の識別子のうちでの自ビーコン無線通信装置の前記識別子の順序と前記無線通信区間の長さとに応じて、前記ビーコンの発信時刻を起点とするビーコン周期内の前記無線通信区間のうち自ビーコン無線通信装置に割り当てられた区間の開始時刻である前記時刻を計算する、
ことを特徴とするビーコン無線通信装置。 - 前記未使用区間は、前記ビーコンに識別子が含まれる前記ビーコン無線通信装置の台数Sに1以上の数Rを加算して得られる数D=S+Rで、前記ビーコン周期のうち前記無線通信区間および前記未使用区間として利用可能な時間の長さを等分した長さαの、R倍の長さR×αであることを特徴とする請求項1に記載のビーコン無線通信装置。
- 前記アクセス時刻計算手段は、前記ビーコン周期のうち前記無線通信区間および前記未使用区間として利用可能な時間の長さから予め定められた前記未使用区間の長さMを減じた長さを、前記ビーコンに識別子が含まれる前記ビーコン無線通信装置の台数Sで等分することにより、前記時刻を計算する、
ことを特徴とする請求項1に記載のビーコン無線通信装置。 - 前記ビーコン周期は、前記親機が前記ビーコンを送信するビーコン送信区間と、該ビーコン送信区間に続いて任意の台数の前記ビーコン無線通信装置が前記親機に対してスロットの確保依頼を送信して前記親機が前記確保依頼を受け付けるための依頼受け区間と、該依頼受け区間に続く前記無線通信区間と、該無線通信区間に続く前記未使用区間とからなることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のビーコン無線通信装置。
- 前記アクセス手段は、前記親機にアクセスして前記親機から第1のデータを受信する受信処理と、前記親機にアクセスして前記親機へ第2のデータを送信する送信処理の双方を行うことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のビーコン無線通信装置。
- 前記アクセス手段は、前記受信処理を行った後、受信した前記第1のデータの量と前記親機に送信しようとする第3のデータの量との和を閾値と比較し、前記和が前記閾値以下ならば、前記送信処理において前記第2のデータとして前記第3のデータを送信することを特徴とする請求項5に記載のビーコン無線通信装置。
- 1台の親機と、複数台の子機であるビーコン無線通信装置とが、ビーコンを用いて無線を通じて通信するビーコン無線通信システムにおいて、前記ビーコン無線通信装置に、
前記親機から受信した前記ビーコンが自ビーコン無線通信装置の識別子を含むか否かを判断する判断ステップと、
前記ビーコンが前記識別子を含む場合は、前記親機が前記ビーコンを送信する周期であって、前記親機が無線を通じて1台以上の前記ビーコン無線通信装置と通信するために割り当てられる無線通信区間と前記親機が前記ビーコン無線通信装置との無線通信以外の処理を行うために割り当てられる未使用区間とを含むビーコン周期内の前記無線通信区間のうち自ビーコン無線通信装置に割り当てられた区間の開始時刻であって自ビーコン無線通信装置が前記親機にアクセスする時刻を、前記ビーコンが含む全部でS個の識別子のうちでの自ビーコン無線通信装置の前記識別子の順序と前記無線通信区間の長さとに応じて計算する計算ステップと、
計算した前記時刻に、前記親機に、無線を通じてアクセスするよう制御を行う制御ステップと、
を実行させることを特徴とするビーコン無線通信プログラム。 - 1台の親機と、複数台の子機であるビーコン無線通信装置とが、ビーコンを用いて無線を通じて通信するビーコン無線通信システムにおいて、前記ビーコン無線通信装置が、
前記親機から受信した前記ビーコンが自ビーコン無線通信装置の識別子を含むか否かを判断し、
前記ビーコンが前記識別子を含む場合は、前記親機が前記ビーコンを送信する周期であって、前記親機が無線を通じて1台以上の前記ビーコン無線通信装置と通信するために割り当てられる無線通信区間と前記親機が前記ビーコン無線通信装置との無線通信以外の処理を行うために割り当てられる未使用区間とを含むビーコン周期内の前記無線通信区間のうち自ビーコン無線通信装置に割り当てられた区間の開始時刻であって自ビーコン無線通信装置が前記親機にアクセスする時刻を、前記ビーコンが含む全部でS個の識別子のうちでの自ビーコン無線通信装置の前記識別子の順序と前記無線通信区間の長さとに応じて計算し、
計算した前記時刻に、前記親機に、無線を通じてアクセスする、
ことを特徴とするビーコン無線通信方法。
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