JP5383720B2 - 無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチホップの無線通信システムにおいて、制御信号の衝突を回避するための技術に関する。

近年、センサネットワーク等での活用、普及が期待されるシステムとして、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）ネットワークがある（非特許文献１）。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）ネットワークとしては、二つのトポロジが利用できる。一のトポロジは、スター型のトポロジであり、コーディネータと呼ばれる通信装置（ノード）を中心として、その周辺にエンドデバイスと呼ばれるノードが配置される。スター型のトポロジは、１ホップのみのシンプルなネットワークである。他のトポロジは、ツリー型のトポロジであり、コーディネータと呼ばれるノードを頂点（ルート）として、中継機能を有するルータと呼ばれるノードと、中継機能を有さないエンドデバイスと呼ばれるノードとが配置される。中継機能とは、ルーティングテーブルを備えて、これに基づいてデータの転送を行う機能である。ツリー型のトポロジは、マルチホップのネットワークを構成しうる。

ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）ネットワークでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）方式が採用されている。ＣＳＭＡ／ＣＡでは、ノードは、送信前にキャリアセンス（Carrier Sense）を行う。そして、ノードは、信号が無線チャネルに送出されていないことを確認してから送信する。そのため、ノードは、自らが信号を送信していないときでも、他ノードからの信号を受信するために待機している必要がある。そのため、消費電力が大きいという問題がある。

このような問題に対して、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）ネットワークでは、スーパーフレームを用いたビーコンモードが用意されている。ビーコンモードでは、ビーコン信号が送信されてから次のビーコン信号が送信されるまでの時間が、活性期間（active期間）と不活性期間（inactive期間）とに分割される。コーディネータは、活性期間と不活性期間とを表す情報をビーコン信号に含めて送信する。なお、ビーコン信号はキャリアセンスを行わず一定周期で強制的に送信される。活性期間では、ビーコン信号や、ビーコン信号以外の信号（データ信号）の送受信が行われる一方、不活性期間ではビーコン信号及びデータ信号の送受信が行われない。したがって、不活性期間ではノードは他ノードの送信状況を把握する必要が無く、消費電力を低減できる。

"ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１５．４"、[online]、[平成２２年１１月２５日検索]、インターネット<URL: http://www.ieee802.org/15/pub/TG4.html>

しかしながら、ビーコンモードはスター型ネットワークへの適用のみを考慮して規定されていた。そのため、ツリー型ネットワークに代表されるマルチホップネットワークへそのまま適用すると不具合が生じてしまう。例えば、マルチホップネットワークでは全てのノードに対してビーコン信号を送信する必要がある。そのため、ルータはビーコン信号を送信する。このとき、コーディネータが送信したビーコン信号と、ルータが送信したビーコン信号とが衝突してしまうことがある。また、ビーコン信号同士が衝突しない場合であっても、活性期間に他のコーディネータ又はルータからビーコン信号が送信されてしまうと、活性期間中に送信されたデータ信号と該ビーコン信号とが衝突してしまうことがある。したがって、全てのノードにビーコン信号を正常に受信させることが困難となる。ビーコン信号は、データ信号とは異なり、キャリアセンスを行わずに周期的に自動送信されるために上記のような問題が生じてしまう。ビーコン信号は、スーパーフレームを構成するための制御情報を含むため、これが衝突により失われると、ネットワークが破綻してしまう。結果として、マルチホップのネットワークではビーコンモードが利用できないという問題があった。

そこで、本発明ではかかる問題を鑑みて、マルチホップのネットワークにおいて、信号の衝突を生じさせることなく、制御信号を含むビーコン信号を送信するための技術を提供する。

本発明の一態様は、複数の階層により構成され、各階層に配置された通信装置を備える無線通信システムであって、第ｎ（ｎは整数）層に配置された通信装置が、第ｎ層よりも一つ下位の層である第ｎ＋１層に配置された通信装置が無線通信を行う活性状態になるｎ＋１用活性期間と、前記ｎ＋１層に配置された通信装置が前記活性状態よりも消費電力が小さい不活性状態になるｎ＋１用不活性期間と、を所定のビーコン周期内に設定し、前記ｎ＋１用活性期間のうち自装置が無線通信を行えない期間を、自装置の配下に接続されるいずれの通信装置も無線通信を行わないｎ＋１用仮想休止期間として設定するタイミング制御部と、前記タイミング制御部における設定内容を前記第ｎ＋１層に配置された通信装置に通知するためのｎ＋１用ビーコン信号を生成するビーコン生成部と、前記所定のビーコン周期にしたがって、前記ｎ＋１用ビーコン信号を送信する送信処理部と、を備え、前記第ｎ＋１層に配置された通信装置が、前記第ｎ層に配置された通信装置から送信されたｎ＋１用ビーコンを受信する受信処理部と、前記ｎ＋１用仮想休止期間を除くｎ＋１用活性期間に無線通信を行い、前記ｎ＋１用仮想休止期間には無線通信を行わない制御部と、を備える。

本発明の一態様は、上記無線通信システムであって、前記タイミング制御部は、第ｎ−１層に配置された通信装置によって、自装置が排他的に無線通信を行うことが可能な排他的通信期間として割り当てられた期間以外の期間であって、前記ｎ＋１用活性期間内の期間を、前記ｎ＋１用仮想休止期間として設定する。

本発明の一態様は、上記無線通信システムであって、前記タイミング制御部は、最上位に配置された通信装置によって設定された不活性期間を、前記ｎ＋１用活性期間であって前記ｎ＋１用仮想休止期間ではない期間として設定する。

本発明の一態様は、上記無線通信システムであって、前記タイミング制御部は、第ｎ−１層に配置された通信装置によって自装置が排他的に無線通信を行うことが可能な排他的通信期間として割り当てられた期間が、最上位に配置された通信装置によって設定された不活性期間と連続している場合に、最上位に配置された通信装置によって設定された不活性期間を、前記ｎ＋１用活性期間であって前記ｎ＋１用仮想休止期間ではない期間として設定する。

本発明の一態様は、複数の階層により構成され、各階層に配置された通信装置を備える無線通信システムが行う無線通信方法であって、第ｎ（ｎは整数）層に配置された通信装置が、第ｎ層よりも一つ下位の層である第ｎ＋１層に配置された通信装置が無線通信を行う活性状態になるｎ＋１用活性期間と、前記ｎ＋１層に配置された通信装置が前記活性状態よりも消費電力が小さい不活性状態になるｎ＋１用不活性期間と、を所定のビーコン周期内に設定し、前記ｎ＋１用活性期間のうち自装置が無線通信を行えない期間を、自装置の配下に接続されるいずれの通信装置も無線通信を行わないｎ＋１用仮想休止期間として設定するタイミング制御ステップと、前記タイミング制御部における設定内容を前記第ｎ＋１層に配置された通信装置に通知するためのｎ＋１用ビーコン信号を生成するビーコン生成ステップと、前記所定のビーコン周期にしたがって、前記ｎ＋１用ビーコン信号を送信する送信処理ステップと、前記第ｎ＋１層に配置された通信装置が、前記第ｎ層に配置された通信装置から送信されたｎ＋１用ビーコンを受信する受信処理ステップと、前記ｎ＋１用仮想休止期間を除くｎ＋１用活性期間に無線通信を行い、前記ｎ＋１用仮想休止期間には無線通信を行わない制御ステップと、を有する。

本発明により、マルチホップのネットワークにおいて、信号の衝突を生じさせることなく、制御信号を含むビーコン信号を送信することが可能となる。

無線通信システムのシステム構成を表すシステム構成図である。 無線通信システムで用いられるスーパーフレームの構成例を表す図である。 無線通信システムの通信装置同士の無線通信処理の動作原理を表す図である。 仮想休止期間を含むスーパーフレームの具体例を表す図である。 無線通信システムの第一実施形態において設定されるスーパーフレームの具体例を表す図である。 コーディネータの第一実施形態の構成を表す機能ブロック図である。 第一実施形態において設定されるスーパーフレームの他の具体例を表す図である。 無線通信システムの第二実施形態において設定されるスーパーフレームの具体例を表す図である。 無線通信システムの第三実施形態において設定されるスーパーフレームの具体例を表す図である。

無線通信システム１００では、周期的にビーコン（Beacon）信号が送信され、ビーコン信号が送信されてから次のビーコン信号が送信されるまでの期間が活性期間と不活性期間とに割り振られる。活性期間とは、無線通信システム１００の通信装置が通信可能な状態（以下、「活性状態」という。）となっている期間である。不活性期間とは、無線通信システム１００の通信装置が通信を行わない状態（以下、「不活性状態」という。）となっている期間である。不活性状態にある通信装置は、活性状態にある通信装置に比べて消費する電力が低い。また、活性期間の中に、仮想休止期間が設けられる。仮想休止期間とは、無線通信システム１００の通信装置が活性状態であるが通信を行わない状態となっている期間である。

無線通信システム１００は、複数の階層から構成されたネットワークを備える。上位の階層に配置された通信装置における活性期間に、下位の階層に配置された通信装置がビーコン信号を送信し、自装置に関する活性期間を設定する。このようなネットワークは、例えば、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）ネットワークを用いて構成される。その場合、上記の活性期間及び不活性期間はスーパーフレーム構造を用いて構成される。また、上記の仮想休止期間は、無効なアドレスを用いたＧＴＳ（Guaranteed Time Slot）期間を設定することによって設定される。仮想休止期間の詳細については後述する。以下の説明では、無線通信システム１００がＺｉｇＢｅｅ（登録商標）ネットワークを用いて構成された場合について説明する。

図１は、無線通信システム１００のシステム構成を表すシステム構成図である。無線通信システム１００は、複数台の通信装置を備え、マルチホップネットワークとして構成される。無線通信システム１００に備えられる通信装置には、コーディネータ１０、ルータ２０、エンドデバイス３０の三種類がある。
コーディネータ１０は、無線通信システム１００のネットワークを制御する通信装置であり、最上位（第０階層）に配置される。コーディネータ１０の直下の階層（第１階層）には、ルータ２０やエンドデバイス３０が接続される。コーディネータ１０は、ビーコン周期に応じてビーコン信号を生成し、直下の階層（第１階層）に配置された通信装置にビーコン信号を送信する。

ルータ２０は、中継機能を有する通信装置である。ルータ２０は、最上位（第０階層）及び最下位以外の階層に配置され、コーディネータ１０又はルータ２０の直下の階層に接続される。また、ルータ２０の直下の階層には、ルータ２０又はエンドデバイス３０が接続される。
エンドデバイス３０は、中継機能を有していない通信装置である。そのため、エンドデバイス３０の直下の階層には通信装置は接続されない。

無線通信システム１００では、各通信装置は、自装置よりも一つ上の階層に配置された通信装置であって自装置に通信可能に接続された通信装置（以下、「親ノード」という。）と無線で信号の送受信を行う。また、各通信装置は、自装置よりも一つ下の階層に配置された通信装置であって自装置に通信可能に接続された通信装置（以下、「子ノード」という。）と無線で信号の送受信を行う。すなわち、通信装置は、二つ以上異なる階層に配置された通信装置との間で、直接的に無線で信号の送受信を行うことはない。また、通信装置は、自装置と同じ階層の通信装置との間で、直接的に無線で信号の送受信を行うこともない。通信装置は、二つ以上異なる階層に配置された通信装置や、自装置と同じ階層に配置された通信装置へ信号を送信する場合には、その間に位置するコーディネータ１０又はルータ２０を介して信号を送信する。

無線通信システム１００では、コーディネータ１０及びルータ２０は、子ノードと無線通信を行う場合は、自装置が設定するスーパーフレームに基づいて無線通信を行う。したがって、コーディネータ１０及びルータ２０は、自装置が設定するスーパーフレームの活性期間の間に、子ノードと無線通信を行う。ルータ２０及びエンドデバイス３０は、親ノードと無線通信を行う場合は、親ノードによって設定されているスーパーフレームに基づいて無線通信を行う。したがって、ルータ２０及びエンドデバイス３０は、親ノードによって設定されているスーパーフレームの活性期間の間に、親ノードと無線通信を行う。

図１に示されるネットワークの具体例について説明する。図１のネットワークは、ツリー型ネットワークであり、第０階層〜第３階層の４つの階層から構成されている。コーディネータ１０の一つ下の階層（第１階層）には、ルータ２０−１と、エンドデバイス３０−１及びエンドデバイス３０−２が配置される。第１階層の一つ下の階層（第２階層）には、ルータ２０−２、ルータ２０−３、エンドデバイス３０−３が配置される。ルータ２０−２、ルータ２０−３、エンドデバイス３０−３はいずれもルータ２０−１に接続される。第２階層の一つ下の階層（第３階層）には、エンドデバイス３０−４〜３０−８が配置される。エンドデバイス３０−４〜３０−７はルータ２０−２に接続され、エンドデバイス３０−８はルータ２０−３に接続される。この場合、例えばエンドデバイス３０−４がコーディネータ１０へ信号を送信する場合には、エンドデバイス３０−４からコーディネータ１０までの間に存在するルータ２０−２及びルータ２０−１によって信号が中継される。

なお、図１は無線通信システム１００のネットワークの一例にすぎず、このような構成に限定されない。例えば、無線通信システム１００の階層数は４に限定されず、４よりも少なくても良いし、４よりも多くても良い。また、コーディネータ１０に接続されるルータ２０の台数も１に限定されず、２台以上であっても良いし、０台であっても良い。また、コーディネータ１０に接続されるエンドデバイス３０の台数も２に限定されず、２よりも少なくても良いし、２よりも多くても良い。また、ルータ２０−１、ルータ２０−２、ルータ２０−３に接続されるルータ２０の台数も、それぞれ２、０、０に限定されない。また、ルータ２０−１、ルータ２０−２、ルータ２０−３に接続されるエンドデバイス３０の台数も、それぞれ１、４、１に限定されない。

図２は、無線通信システム１００で用いられるスーパーフレームの構成例を表す図である。図２において、横軸は時間を表し、右へいくほど時間が進んでいる。図２Ａは、スーパーフレーム構造の全体を表す図である。図２Ｂは、一つのビーコン周期の構成を表す図である。図２Ｃは、ビーコン信号の送信期間及び活性期間の構成を表す図である。
図２Ａ及び図２Ｂに図示されるように、ビーコン信号が送信される期間は周期的に設定されており、ビーコン信号が送信されてから次のビーコン信号が送信されるまでの期間が、活性期間と不活性期間とに分けられる。順番は、ビーコン信号が送信された直後に活性期間が設定され、活性期間の直後に不活性期間が設定される。不活性期間の直後に次のビーコン信号が送信される。

図２Ｃに図示されるように、活性期間は、１６等分の長さのスロット（slot）に分割される。また、活性期間は、ＣＡＰ（Contention Access Period）期間とＣＦＰ（Contention Free Period）期間に割り振られる。ＣＦＰ期間は一つ以上のＧＴＳ期間により構成される。各ＧＴＳ期間は、特定の通信装置に対して割り当てられる。ＧＴＳ期間を割り当てられた通信装置は、このＧＴＳ期間においてはキャリアセンスをすることなく排他的に無線通信することができる。また、無効なアドレスを用いたＧＴＳ期間を設けると、そのＧＴＳ期間はどの通信装置にも割り当てられていないこととなる。そのため、この期間は、このスーパーフレームに基づいて無線通信を行うどの通信装置も無線通信を行わないこととなる。無効なアドレスとは、このスーパーフレームに関するビーコン信号を送信する親ノードにとって実在する子ノードのアドレス以外の値であればどのような値であっても良い。例えば、親ノード自身のアドレスであっても良いし、この親ノードの配下に存在しない通信装置のアドレスであっても良いし、その他の値であっても良い。このように無効なアドレスを用いたＧＴＳ期間を設けることによって、上述した仮想休止期間が設定される。

以下の説明では、無線通信が行われるＧＴＳ期間と仮想休止期間とを区別するため、無線通信が行われるＧＴＳ期間を「有効ＧＴＳ期間」という。したがって、ＧＴＳ期間は、有効ＧＴＳ期間と仮想休止期間とに分けることができる。なお、一つのＣＦＰ期間に対して設定できるＧＴＳ期間の最大数は７である。また、それぞれのＧＴＳ期間を構成するスロットの数は、１５を最大値として任意に設定可能である。
ビーコンには、制御情報が含まれる。制御情報は、ビーコンを送信する通信装置のネットワークアドレス、ビーコン周期、スーパーフレーム長、ＣＡＰ期間の情報、ＣＦＰ期間の情報を含む。ＣＡＰ期間の情報には、ＣＡＰ期間に割り当てられているスロット数が含まれる。ＣＦＰ期間の情報には、各ＧＴＳ期間に割り当てられているスロット数や、各ＧＴＳ期間が割り当てられた通信装置のアドレス等が含まれる。

図３は、無線通信システム１００の通信装置同士の無線通信処理の動作原理を表す図である。図３では、ＣＡＰ期間及びＣＦＰ期間における無線通信の仕組みの理解を容易とするため、仮想休止期間が設定されていない場合の動作原理を表す。図３に示されるネットワークは、第ｎ階層（ｎは整数）に配置される通信装置（親ノード）と、第ｎ階層よりも一つ下位の階層である第ｎ＋１階層に配置される三台の通信装置（子ノード１、子ノード２、子ノード３）により構成される。図３に示されるネットワークの構成は、例えば図１における第０階層及び第１階層の構成に該当する。

まず親ノードがビーコン信号を送信する。親ノードが送信したビーコン信号は、第ｎ＋１階層に配置された各子ノード（子ノード１〜３）によって受信される。各子ノードは、ビーコン信号の受信によって、活性期間の長さ、ＣＡＰ期間の長さ、各ＧＴＳ期間の長さ、自装置に割り当てられたＧＴＳ期間の開始タイミング及び終了タイミング等の情報を取得する。

ビーコン信号に続いてＣＡＰ期間が開始する。図３の場合、ＣＡＰ期間は９スロット分継続する。ＣＡＰ期間は、親ノード及び各子ノードは、Ｓｌｏｔｔｅｄ ＣＳＭＡ／ＣＡのアクセス方式により信号を送信する。図３では、まず、子ノード１が送信を行う。続いて、子ノード３、親ノード、子ノード３、子ノード２、子ノード１、親ノード、子ノード２、親ノードの順に送信を行う。ＣＡＰ期間が終了すると、ＣＦＰ期間が開始する。ＣＦＰ期間を構成するＧＴＳ期間は、各子ノードに対して排他的に割り当てられている。図３の場合では、１番目、２番目、７番目のスロットに設定されたＧＴＳ期間は子ノード１に割り当てられ、３番目、４番目のスロットに設定されたＧＴＳ期間は子ノード２に割り当てられ、５番目、６番目のスロットに設定されたＧＴＳ期間は子ノード３に割り当てられている。各子ノードは、自装置に割り当てられたＧＴＳ期間に親ノードと通信を行っている。上記のように１ノードに対しＣＡＰ期間とＣＦＰ期間の２期間でのアクセスが許容され、ＣＦＰ期間はプリアサイン型の多元接続となっているため、より高いＱｏＳ（Quality of Service）の提供が可能となる。ただしＣＦＰ期間は必須ではない。ＣＦＰ期間が終了すると、不活性期間が開始する。不活性期間が終了すると、次のビーコン信号が送信される。

図４は、仮想休止期間を含むスーパーフレームの具体例を表す図である。一つ以上のＧＴＳ期間（図４の場合はＧＴＳ２期間）に対し無効なアドレスを設定することによって、図示されるような仮想休止期間が設定される。仮想休止期間の間は、このスーパーフレームに基づいて無線通信を行う通信装置間では無線通信が行われない。例えば、図１においてルータ２０−１のスーパーフレームに仮想休止期間が設定されている場合、この仮想休止期間の間はルータ２０−１、ルータ２０−２、ルータ２０−３、エンドデバイス３０−３の４台は少なくとも無線通信を行わない。
以上が無線通信システム１００の原理についての説明となる。以下、無線通信システム１００の第一実施形態、第二実施形態、第三実施形態についてそれぞれ説明する。

［第一実施形態］
図５は、無線通信システム１００の第一実施形態において設定されるスーパーフレームの具体例を表す図である。第一実施形態において設定されるスーパーフレームの特徴は、全ての通信装置が無線通信を行わない期間（共通休止期間）が設けられることと、全てのスーパーフレームのスーパーフレーム長が同一であることである。

以下の説明では、第ｎ階層のコーディネータ１０又はルータ２０によって設定されるスーパーフレームを「ｎスーパーフレーム」と呼び、第ｎ階層よりも１階層下に位置する第ｎ＋１階層のルータ２０によって設定されるスーパーフレームを「ｎ＋１スーパーフレーム」と呼び、第ｎ＋１階層よりも１階層下に位置する第ｎ＋２階層のルータ２０によって設定されるスーパーフレームを「ｎ＋２スーパーフレーム」と呼ぶ。この場合、ｎスーパーフレームを設定する通信装置を親ノードとすると、ｎ＋１スーパーフレームを設定する通信装置は当該親ノードについての子ノードとなる。また、ｎ＋２スーパーフレームを設定する通信装置と同じ階層に位置する各通信装置を当該親ノードとの関係で「孫ノード」と呼ぶ。

図５Ａはｎスーパーフレームの具体例を表し、図５Ｂはｎ＋１スーパーフレームの具体例を表し、図５Ｃは第１のｎ＋２スーパーフレームの具体例を表し、図５Ｄは第２のｎ＋２スーパーフレームの具体例を表す。図５Ａのｎスーパーフレームは図１のコーディネータ１０に設定されるスーパーフレームであり、図５Ｂのｎ＋１スーパーフレームは図１のルータ２０−１に設定されるスーパーフレームであり、図５Ｃの第１のｎ＋２スーパーフレームは図１のルータ２０−２に設定されるスーパーフレームであり、図５Ｄの第２のｎ＋２スーパーフレームは図１のルータ２０−３に設定されるスーパーフレームである。図示されるように、無線通信システム１００の第一実施形態において設定されるスーパーフレームは、その階層に関わらず、ビーコン周期及びスーパーフレーム長が一定である。すなわち、図５では、ｎスーパーフレームと、ｎ＋１スーパーフレームと、二つのｎ＋２スーパーフレームと、いずれもビーコン周期及びスーパーフレーム長が同じである。

ｎスーパーフレームのＧＴＳ期間（ＧＴＳ０−１期間）は、ルータ２０−１に割り当てられた有効ＧＴＳ期間である。ｎ＋１スーパーフレームのＧＴＳ期間のうち、ＧＴＳ１−１期間はルータ２０−２に割り当てられた有効ＧＴＳ期間であり、ＧＴＳ１−２期間はルータ２０−３に割り当てられた有効ＧＴＳ期間である。また、ｎ＋１スーパーフレームのＧＴＳ期間のうち、ＧＴＳ１−３期間は、子ノード２０−１に割り当てられた有効ＧＴＳ期間（ＧＴＳ０−１期間）以外の活性期間である。子ノード（ルータ２０−１）は、このような期間を仮想休止期間として設定する。

第１のｎ＋２スーパーフレームのＧＴＳ期間のうち、ＧＴＳ２−１期間はエンドデバイス３０−４に割り当てられた有効ＧＴＳ期間である。また、ＧＴＳ２−２期間は、第１の孫ノード２０−２に割り当てられた有効ＧＴＳ期間（ＧＴＳ１−１期間）以外の期間である。第１の孫ノード（ルータ２０−２）も子ノードと同様に、このような期間を仮想休止期間として設定する。第２のｎ＋２スーパーフレームのＧＴＳ期間のうち、ＧＴＳ３−１期間は、第２の孫ノード２０−３に割り当てられた有効ＧＴＳ期間（ＧＴＳ１−２期間）以外の期間である。第２の孫ノード２０−３も、第１の孫ノードや子ノードと同様に、この期間を仮想休止期間として設定する。

子ノードは、ｎ＋１スーパーフレームを設定する際に、無線通信を行う期間（ビーコン信号の送信期間、ＣＡＰ期間、有効ＧＴＳ期間）を、ｎスーパーフレームにおいて自装置に割り当てられた有効ＧＴＳ期間の中に設定する。一方、子ノードは、ｎスーパーフレームにおいて設定された活性期間のうち、上述した無線通信が行われる期間以外の期間を全て仮想休止期間として設定する。孫ノードは、ｎ＋２スーパーフレームを設定する際に、無線通信を行う期間（ビーコン信号の送信期間、ＣＡＰ期間、有効ＧＴＳ期間）を、ｎ＋１スーパーフレームにおいて自装置に割り当てられた有効ＧＴＳ期間の中に設定する。一方、孫ノードは、ｎ＋１スーパーフレームにおいて設定された活性期間のうち、上述した無線通信が行われる期間以外の期間を全て仮想休止期間として設定する。図５では、ｎ＋２スーパーフレームまでしか示していないが、さらに下の階層のルータ２０によって同様にスーパーフレームが設定されても良い。

図６は、コーディネータ１０の第一実施形態の構成を表す機能ブロック図である。コーディネータ１０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、コーディネータ用プログラムを実行する。コーディネータ１０は、アンテナ１０１、スイッチ１０２、受信処理部１０３、データ処理部１０４、制御部１０５、タイミング制御部１０６、ビーコン生成部１０７、送信処理部１０８を備える装置として機能する。なお、通信装置１０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。

コーディネータ１０は、アンテナ１０１を介して、他の通信装置（ルータ２０又はエンドデバイス３０）から無線信号を受信する。受信される無線信号は、他の通信装置が送信したデータ信号又はビーコン信号である。アンテナ１０１を介して受信された無線信号は、スイッチ１０２を介して受信処理部１０３に入力される。スイッチ１０２は、一つのアンテナ１０１を送信処理と受信処理とで共用するために設けられたものである。スイッチ１０２は、受信処理時には、受信処理部１０３とアンテナ１０１とを接続し、送信処理時には送信処理部１０８とアンテナ１０１とを接続する。

受信処理部１０３は、受信した無線信号について、Ａ／Ｄ変換、周波数変換、復調等の処理を行い、ベースバンド信号を抽出する。ベースバンド信号は、制御部１０５に入力される。制御部１０５は、ベースバンド信号をデータ処理部１０４に出力する。
データ処理部１０４は、制御部１０５からデータ信号の入力を受けると、入力されたデータ信号に応じて処理を行う。また、データ処理部１０４は、送信すべきデータを生成すると、生成したデータを制御部１０５に出力する。

タイミング制御部１０６は、ビーコン信号を送信するタイミング（以下、「ビーコンタイミング」という。）及びビーコン信号に含まれる制御情報の内容を制御する。具体的には、タイミング制御部１０６は、ビーコンタイミングになると、ビーコン生成部１０７に対してビーコン生成を指示する信号（以下、「生成指示信号」という。）を出力する。コーディネータ１０のタイミング制御部１０６は、予めネットワークに設定されているビーコン周期を記憶している。タイミング制御部１０６は、記憶しているビーコン周期にしたがって、ビーコン生成部１０７に生成指示信号を出力する。また、タイミング制御部１０６は、第１階層の通信装置に対する活性期間及び不活性期間を設定する。より具体的には、タイミング制御部１０６は、第１階層に対して設定する活性期間をさらに、ＣＡＰ期間とＣＦＰ期間とに分割する。また、タイミング制御部１０６は、ＣＦＰ期間を、第１階層に配置された通信装置に対して有効ＧＴＳ期間として割り当てる。タイミング制御部１０６は、これらの設定内容をビーコン生成部１０７に通知する。

ビーコン生成部１０７は、タイミング制御部１０６から生成指示信号を受けると、タイミング制御部１０６から通知される設定内容に基づいてビーコン信号を生成して、送信処理部１０８に出力する。
送信処理部１０８は、ビーコン生成部１０７により生成されたビーコン信号や、制御部１０５を介してデータ処理部１０４により出力されたデータ信号に対し、変調、Ｄ／Ａ変換、周波数変換等の処理を行う。そして、送信処理部１０８は、スイッチ１０２及びアンテナ１０１を介して無線信号として送信する。

第ｎ階層に配置されるルータ２０の構成は、制御部１０５に代えて制御部２０５を備える点と、タイミング制御部１０６に代えてタイミング制御部２０６を備える点と、ビーコン生成部１０７に代えてビーコン生成部２０７を備える点とでコーディネータ１０と異なり、他の構成は基本的にコーディネータ１０と同じである。
制御部２０５は、受信されたベースバンド信号がビーコン信号であった場合は、ビーコン信号の中に含まれる制御情報を抽出し、タイミング制御部１０６に出力する。一方、受信されたベースバンド信号がデータ信号であった場合は、制御部２０５は制御部１０５と同様に、データ信号をデータ処理部１０４へ出力する。また、制御部２０５は、自装置の親ノードから受信したビーコン信号に基づいて、ＣＡＰ期間及び自装置に割り当てられた有効ＧＴＳ期間を判定し、この期間に無線通信を行い、仮想休止期間には無線通信を行わない。

タイミング制御部２０６は、制御部２０５から出力された制御情報を解析する。制御情報において、自装置に有効ＧＴＳ期間が割り当てられている場合、タイミング制御部２０６は、有効ＧＴＳ期間が開始するタイミングを、ビーコンタイミングとして判定する。また、タイミング制御部２０６は、自装置に割り当てられている有効ＧＴＳ期間を、自装置が設定するスーパーフレームのＣＡＰ期間及び有効ＧＴＳ期間に割り当てる。また、タイミング制御部２０６は、自装置に割り当てられている有効ＧＴＳ期間以外の活性期間を、自装置が設定するスーパーフレームの仮想休止期間に割り当てる。そして、タイミング制御部２０６は、ビーコンタイミングの判定結果、ＣＡＰ期間及びＣＦＰ期間の割り当て結果、仮想休止期間の割り当て結果、制御情報に含まれるビーコン周期及びスーパーフレーム長（以下、以上の項目をまとめて「ビーコン制御内容」という。）を、ビーコン生成部１０７へ通知する。

ビーコン生成部２０７は、タイミング制御部２０６により通知されたビーコン制御内容に基づいてビーコン信号を生成し、送信処理部１０８に出力する。
このように構成されたルータ２０によって、図５に示されるｎ＋１スーパーフレームやｎ＋２スーパーフレームなどが設定される。

このように構成された無線通信システム１００の第一実施形態では、ある階層に配置された通信装置によって設定された有効ＧＴＳ期間以外の期間には、それよりも下位の階層に配置された通信装置においてＣＡＰ期間及び有効ＧＴＳ期間は設定されない。例えば、図５の場合は、ある階層に配置された通信装置（コーディネータ１０）によって設定された有効ＧＴＳ期間（ＧＴＳ０−１期間）以外の期間には、コーディネータ１０よりも下位の階層に配置された通信装置においてビーコンタイミング、ＣＡＰ期間、有効ＧＴＳ期間は設定されない。また、ある階層に配置された通信装置（ルータ２０−１）によって設定された有効ＧＴＳ期間（ＧＴＳ１−１期間及びＧＴＳ１−２期間）以外の期間には、ルータ２０−１よりも下位の階層に配置された通信装置においてビーコンタイミング、ＣＡＰ期間、有効ＧＴＳ期間は設定されない。また、有効ＧＴＳ期間は、排他的に特定の通信装置に割り当てられる。以上のことより、ある階層に配置された通信装置によって送信されるビーコン信号や他の信号と、それよりも下位の階層に配置された通信装置によって送信されるビーコン信号や他の信号とが衝突することが防止される。そのため、マルチホップネットワークでも、ＺｉｇＢｅｅのビーコンモードを活用し、消費電力の低減を図ることが可能となる。

また、無線通信システム１００の第一実施形態では、階層に拘わらず全てのスーパーフレームの長さを等しく設定できる。そのため、各階層に配置されたルータ２０において、その配下（下位の階層）に配置された通信装置に対して割り当てる通信時間を柔軟に調整することが可能となる。したがって、可変トラフィックへの対応が容易となる。
また、無線通信システム１００の第一実施形態では、上述したように他の通信装置への与干渉は仮想休止期間によって解消される。そのため、親ノードが子ノードに割り当てるＧＴＳ期間のスロット数について、与干渉の有無に基づいた制約は生じない。

＜変形例＞
図７は、第一実施形態において設定されるスーパーフレームの他の具体例を表す図である。図７に表されるスーパーフレームは、ルータ２０のみならずエンドデバイス３０に対しても有効ＧＴＳ期間が割り当てられる点で、図５に表されるスーパーフレームと異なる。このように、エンドデバイス３０に有効ＧＴＳ期間が割り当てられても良い。

［第二実施形態］
図８は、無線通信システム１００の第二実施形態において設定されるスーパーフレームの具体例を表す図である。第二実施形態において設定されるスーパーフレームの特徴は、全ての通信装置が無線通信を行わない期間（共通休止期間）が設けられないことと、全てのスーパーフレームのスーパーフレーム長が同一であることである。

図８の説明においても、第ｎ階層のコーディネータ１０又はルータ２０によって設定されるスーパーフレームを「ｎスーパーフレーム」と呼び、第ｎ階層よりも１階層下に位置する第ｎ＋１階層のルータ２０によって設定されるスーパーフレームを「ｎ＋１スーパーフレーム」と呼び、第ｎ＋１階層よりも１階層下に位置する第ｎ＋２階層のルータ２０によって設定されるスーパーフレームを「ｎ＋２スーパーフレーム」と呼ぶ。この場合、ｎスーパーフレームを設定する通信装置を親ノードとすると、ｎ＋１スーパーフレームを設定する通信装置は子ノードとなる。また、ｎ＋２スーパーフレームを設定する通信装置と同じ階層に位置する各通信装置を「孫ノード」と呼ぶ。

図８Ａはｎスーパーフレームの具体例を表し、図８Ｂはｎ＋１スーパーフレームの具体例を表し、図８Ｃは第１のｎ＋２スーパーフレームの具体例を表し、図８Ｄは第２のｎ＋２スーパーフレームの具体例を表す。図８Ａのｎスーパーフレームは図１のコーディネータ１０に設定されるスーパーフレームであり、図８Ｂのｎ＋１スーパーフレームは図１のルータ２０−１に設定されるスーパーフレームであり、図８Ｃの第１のｎ＋２スーパーフレームは図１のルータ２０−２に設定されるスーパーフレームであり、図８Ｄの第２のｎ＋２スーパーフレームは図１のルータ２０−３に設定されるスーパーフレームである。図示されるように、無線通信システム１００の第二実施形態において設定されるスーパーフレームは、その階層に関わらず、ビーコン周期及びスーパーフレーム長が一定である。すなわち、図８では、ｎスーパーフレームと、ｎ＋１スーパーフレームと、二つのｎ＋２スーパーフレームと、いずれもビーコン周期及びスーパーフレーム長が同じである。

ｎスーパーフレームのＧＴＳ期間（ＧＴＳ０−１期間）は、ルータ２０−１に割り当てられた有効ＧＴＳ期間である。ｎ＋１スーパーフレームのＧＴＳ期間のうち、ＧＴＳ１−１期間はルータ２０−２に割り当てられた有効ＧＴＳ期間であり、ＧＴＳ１−２期間はルータ２０−３に割り当てられた有効ＧＴＳ期間である。第２のｎ＋２スーパーフレームのＧＴＳ期間のうち、ＧＴＳ３−１期間は、ルータ２０−３の直下に接続された通信装置（エンドデバイス３０−８）に割り当てられた有効ＧＴＳ期間である。

第二実施形態では、ルータ２０は、自装置に割り当てられた有効ＧＴＳ期間に加えてさらに、コーディネータ１０のスーパーフレームの不活性期間の一部又は全部を、自装置のスーパーフレームにおけるＣＡＰ期間又はＣＦＰ期間として設定する。このような処理を行うためには、ルータ２０は、コーディネータ１０のスーパーフレームの不活性期間の開始タイミングと終了タイミングとを取得する必要がある。そのため、第二実施形態では、ビーコンの制御情報に、コーディネータ１０のスーパーフレームからのオフセット量が含められる。このオフセット量は、ビーコン信号を送信する通信装置のビーコンタイミングと、コーディネータ１０のビーコンタイミングとの差を表す。例えば、この差はスロット数で表されても良いし、時間として表されても良いし、その他の単位で表されても良い。以下の説明では、オフセット量がスロット数で表される場合について説明する。

各ルータ２０は、自装置が受信したビーコン信号に含まれるオフセット量と、自装置がビーコン信号を送信するタイミングとに基づいて、自装置が送信するビーコン信号に含まれるオフセット量を算出する。例えば、コーディネータ１０がビーコン信号を送信してから、ルータ２０がビーコン信号を送信するまでの間に存在するスロット数は、親ノードから通知されたオフセット量と、親ノードがビーコン信号を受信してから自装置がビーコン信号を送信するまでのスロット数とを加算することによって算出される。親ノードがビーコン信号を受信してから自装置がビーコン信号を送信するまでのスロット数は、親ノードから通知される制御情報に基づいて、１スロット分の時間（スーパーフレーム長／１６）や、自装置に割り当てられた有効ＧＴＳ期間の開始スロット番号などに基づいて算出される。

図８では、コーディネータ１０が送信するビーコン信号に含まれるオフセット量は“０”となる。また、ルータ２０−１が送信するビーコン信号に含まれるオフセット量は“４”となる。コーディネータ１０がビーコン信号を送信してから、ルータ２０−１がビーコン信号を送信するまでの間に存在するスロット数は“４”であるため、上記オフセット量は“４”となる。また、ルータ２０−２が送信するビーコン信号に含まれるオフセット量は“６”となる。コーディネータ１０がビーコン信号を送信してから、ルータ２０−２がビーコン信号を送信するまでの間に存在するスロット数は、ルータ２０−１から通知されたオフセット量“４”と、ルータ２０−１のビーコン信号を受信してから自装置がビーコン信号を送信するまでのスロット数“２”とを加算した“６”であるため、上記オフセット量は“６”となる。また、ルータ２０−３が送信するビーコン信号に含まれるオフセット量は“１３”となる。コーディネータ１０がビーコン信号を送信してから、ルータ２０−３がビーコン信号を送信するまでの間に存在するスロット数は、ルータ２０−１から通知されたオフセット量“４”と、ルータ２０−１のビーコン信号を受信してから自装置がビーコン信号を送信するまでのスロット数“９”とを加算した“１３”であるため、上記オフセット量は“１３”となる。

次に、ルータ２０が、コーディネータ１０のスーパーフレームの不活性期間の一部又は全部を、自装置のスーパーフレームにおけるＣＡＰ期間又はＣＦＰ期間として設定する処理について説明する。ルータ２０は、上述したオフセット量に基づいて、自装置のスーパーフレームにおいて、どのスロットからどのスロットまでがコーディネータ１０のスーパーフレームの不活性期間に相当するか判定する。そして、自装置のスーパーフレームにおいて、最も時間的に後ろに位置する有効ＧＴＳ期間を、必要に応じてコーディネータ１０のスーパーフレームの不活性期間内まで延ばして設定する。例えば図８Ｂの場合、第一実施形態ではＧＴＳ１−２期間の最後の４スロット分は、仮想休止期間（ＧＴＳ１−３期間）として設定される。しかしながら、第二実施形態では、ＧＴＳ１−２期間の最後の４スロット分はコーディネータ１０のスーパーフレームの不活性期間の一部であるため、有効ＧＴＳ期間（ＧＴＳ１−２期間）として設定される。例えば図８Ｄの場合、第一実施形態ではＧＴＳ３−１期間は仮想休止期間として設定される。しかしながら、第二実施形態では、ＧＴＳ３−１期間はコーディネータ１０のスーパーフレームの不活性期間の一部であるため、有効ＧＴＳ期間として設定される。また、ルータ２０は、活性期間のうち、上記の処理によってＣＡＰ期間又は有効ＧＴＳ期間として設定されなかった期間を、仮想休止期間として設定する。

図８Ｃの場合、ルータ２０−２は、自装置に割り当てられた有効ＧＴＳ期間（ＧＴＳ１−１期間）が、コーディネータ１０のスーパーフレームの不活性期間に接していないため、コーディネータ１０のスーパーフレームの不活性期間を有効ＧＴＳ期間として設定することができない。そのため、ルータ２０−２は、自装置に割り当てられた有効ＧＴＳ期間（ＧＴＳ１−１期間）のみをＣＡＰ期間又は有効ＧＴＳ期間として設定し、それ以外の活性期間を全て仮想休止期間（ＧＴＳ２−１期間）として設定する。

図８Ｄの場合、ルータ２０−３は、自装置に割り当てられた有効ＧＴＳ期間（ＧＴＳ１−２期間）が、コーディネータ１０のスーパーフレームの不活性期間に接しているため、コーディネータ１０のスーパーフレームの不活性期間を有効ＧＴＳ期間として設定することができる。ルータ２０−３は、自装置に割り当てられた有効ＧＴＳ期間（ＧＴＳ１−２期間）を越えて更に２つのスロットをＣＡＰ期間又は有効ＧＴＳ期間として設定している。具体的には、ルータ２０−３は、自装置に割り当てられた有効ＧＴＳ期間（ＧＴＳ１−２期間）を越えて更に２つのスロットを有効ＧＴＳ期間（ＧＴＳ３−１期間）として設定している。そして、ルータ２０−３は、ＣＡＰ期間及び有効ＧＴＳ期間以外の活性期間を全て仮想休止期間（ＧＴＳ３−２期間）として設定する。

このように構成された第二実施形態では、コーディネータ１０のスーパーフレームの不活性期間に相当する期間も、ルータ２０のスーパーフレームにおいて有効ＧＴＳ期間として設定される。そのため、ネットワークの時間利用率が向上する。すなわち、ビーコン周期の時間内にネットワーク内で送受信されるデータ量を増加させることが可能となる。

［第三実施形態］
図９は、無線通信システム１００の第三実施形態において設定されるスーパーフレームの具体例を表す図である。第三実施形態において設定されるスーパーフレームの特徴は、全ての通信装置が無線通信を行わない期間（共通休止期間）が設けられることと、全てのスーパーフレームのスーパーフレーム長が同一とは限らないことである。

図９の説明においても、第ｎ階層のコーディネータ１０又はルータ２０によって設定されるスーパーフレームを「ｎスーパーフレーム」と呼び、第ｎ階層よりも１階層下に位置する第ｎ＋１階層のルータ２０によって設定されるスーパーフレームを「ｎ＋１スーパーフレーム」と呼び、第ｎ＋１階層よりも１階層下に位置する第ｎ＋２階層のルータ２０によって設定されるスーパーフレームを「ｎ＋２スーパーフレーム」と呼ぶ。この場合、ｎスーパーフレームを設定する通信装置を親ノードとすると、ｎ＋１スーパーフレームを設定する通信装置は子ノードとなる。また、ｎ＋２スーパーフレームを設定する通信装置と同じ階層に位置する各通信装置を「孫ノード」と呼ぶ。

図９Ａはｎスーパーフレームの具体例を表し、図９Ｂはｎ＋１スーパーフレームの具体例を表し、図９Ｃはｎ＋２スーパーフレームの具体例を表す。図９Ａのｎスーパーフレームは図１のコーディネータ１０に設定されるスーパーフレームであり、図９Ｂのｎ＋１スーパーフレームは図１のルータ２０−１に設定されるスーパーフレームであり、図９Ｃのｎ＋２スーパーフレームは図１のルータ２０−２に設定されるスーパーフレームである。図示されるように、無線通信システム１００の第三実施形態において設定されるスーパーフレームは、その階層に関わらずビーコン周期は一定である。一方、スーパーフレーム長は一定ではない。ルータ２０は、スーパーフレーム長を短く設定した場合、短縮された分の期間を不活性期間として設定する。

図９では、ｎスーパーフレームと、ｎ＋１スーパーフレームとはいずれもビーコン周期及びスーパーフレーム長が同じである。一方、ｎ＋２スーパーフレームに関しては、ビーコン周期はｎスーパーフレーム及びｎ＋１スーパーフレームと同じであるが、スーパーフレーム長はｎスーパーフレーム及びｎ＋１スーパーフレームの１／２である。スーパーフレームに設定されるスロット数は１６に限られているため、スーパーフレーム長が１／２になると１スロットの期間も１／２になる。ルータ２０−２は、スーパーフレーム長を短くした分、その短縮された期間を不活性期間として設定している。

ｎスーパーフレームのＧＴＳ期間（ＧＴＳ０−１期間）は、ルータ２０−１に割り当てられた有効ＧＴＳ期間である。ｎ＋１スーパーフレームのＧＴＳ期間のうち、ＧＴＳ１−１期間はルータ２０−２に割り当てられた有効ＧＴＳ期間であり、ＧＴＳ１−２期間はエンドデバイス３０−３に割り当てられた有効ＧＴＳ期間である。また、ｎ＋１スーパーフレームのＧＴＳ期間のうち、ＧＴＳ１−３期間は、子ルータ２０−１に割り当てられた有効ＧＴＳ期間（ＧＴＳ０−１期間）以外の活性期間である。子ノード（ルータ２０−１）は、このような期間を仮想休止期間として設定する。

ｎ＋２スーパーフレームのＧＴＳ期間のうち、ＧＴＳ２−１期間はエンドデバイス３０−４に割り当てられた有効ＧＴＳ期間である。また、ＧＴＳ２−２期間は、孫ノード２０−２に割り当てられた有効ＧＴＳ期間（ＧＴＳ１−１期間）以外の活性期間である。孫ノード（ルータ２０−２）も子ノードと同様に、このような期間を仮想休止期間として設定する。

子ノードは、ｎ＋１スーパーフレームを設定する際に、無線通信を行う期間（ビーコン信号の送信期間、ＣＡＰ期間、有効ＧＴＳ期間）を、ｎスーパーフレームにおいて自装置に割り当てられた有効ＧＴＳ期間の中に設定する。一方、子ノードは、ｎスーパーフレームにおいて設定された活性期間のうち、上述した無線通信が行われる期間以外の期間を全て仮想休止期間として設定する。孫ノードは、ｎ＋２スーパーフレームを設定する際に、無線通信を行う期間（ビーコン信号の送信期間、ＣＡＰ期間、有効ＧＴＳ期間）を、ｎ＋１スーパーフレームにおいて自装置に割り当てられた有効ＧＴＳ期間の中に設定する。一方、孫ノードは、ｎ＋１スーパーフレームにおいて設定された活性期間のうち、上述した無線通信が行われる期間以外の期間を全て仮想休止期間として設定する。図９では、ｎ＋２スーパーフレームまでしか示していないが、さらに下の階層のルータ２０によって同様にスーパーフレームが設定されても良い。

このように構成された無線通信システム１００の第三実施形態の効果について説明する。ＺｉｇＢｅｅの規格では、スーパーフレーム長ＳＤは、ＢＳＤ（基本となるスーパーフレーム長）に対して２の冪乗倍となると定められている。このことを式に表すと、以下の式１のようになる。

式１において、ＳＯはスーパーフレームオーダであり、整数の値をとる。ＳＯは、実質的にスーパーフレーム長ＳＤを規定するための変数であり、ビーコン信号によって下位の階層に配置された通信装置へ通知される。上述したように、スーパーフレームは１６のスロットで構成される。もし、仮想休止期間を設けることをしなければ、無線通信の輻輳を防止するために、第ｎ＋１階層に配置された通信装置のスーパーフレームは、第ｎ階層のスーパーフレームにおいて自装置に割り当てられた有効ＧＴＳ期間に包含される必要が生じる。そうすると、第ｎ＋１階層のスーパーフレーム長ＳＤ’は、第ｎ階層のスーパーフレームの有効ＧＴＳ期間のスロット数（割当てスロット数）に応じて以下の式２〜５のように表される。割当てスロット数が１の場合は、ＳＤ’は式２のように表される。割当てスロット数が２又は３の場合は、ＳＤ’は式３のように表される。割当てスロット数が４〜７の場合は、ＳＤ’は式４のように表される。割当てスロット数が８〜１５の場合は、ＳＤ’は式５のように表される。

これは、ＢＳＤに対して２の冪乗倍で表現不可能な部分のスロットについては使用できず、切り捨てられるためである。このように、仮想休止期間を設けない場合、自装置に割り当てられた有効ＧＴＳ期間の全てのスロットを、ＣＡＰ期間やＣＦＰ期間に割り当てることができないことがあった。例えば、図９Ｃのスーパーフレームでは、仮想休止期間を設けない場合、図９ＢのＧＴＳ１−１期間に包含されるスーパーフレーム長に設定する必要があるため、ＳＤ／４とする必要がある。すなわち、図９Ｂの４スロット分の期間をスーパーフレーム長として設定する必要があった。これに対し、無線通信システム１００の第三実施形態では、仮想休止期間を設けることによって任意のスーパーフレーム長（図９Ｃの場合はＳＤ／２）を設定し、自装置に割り当てられた有効ＧＴＳ期間の全てのスロットを、ＣＡＰ期間やＣＦＰ期間に割り当てることができる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１０…コーディネータ， ２０…ルータ， ３０…エンドデバイス， １０１…アンテナ， １０２…スイッチ， １０３…受信処理部， １０４…データ処理部， １０５，２０５…制御部， １０６，２０６…タイミング制御部， １０７，２０７…ビーコン生成部， １０８…送信処理部

Claims (5)

1. 複数の階層により構成され、各階層に配置された通信装置を備える無線通信システムであって、
   第ｎ（ｎは整数）層に配置された通信装置が、
   第ｎ層よりも一つ下位の層である第ｎ＋１層に配置された通信装置が無線通信を行う活性状態になるｎ＋１用活性期間と、前記ｎ＋１層に配置された通信装置が前記活性状態よりも消費電力が小さい不活性状態になるｎ＋１用不活性期間と、を所定のビーコン周期内に設定し、前記ｎ＋１用活性期間のうち自装置が無線通信を行えない期間を、自装置の配下に接続されるいずれの通信装置も無線通信を行わないｎ＋１用仮想休止期間として設定するタイミング制御部と、
   前記タイミング制御部における設定内容を前記第ｎ＋１層に配置された通信装置に通知するためのｎ＋１用ビーコン信号を生成するビーコン生成部と、
   前記所定のビーコン周期にしたがって、前記ｎ＋１用ビーコン信号を送信する送信処理部と、
   を備え、
   前記第ｎ＋１層に配置された通信装置が、
   前記第ｎ層に配置された通信装置から送信されたｎ＋１用ビーコンを受信する受信処理部と、
   前記ｎ＋１用仮想休止期間を除くｎ＋１用活性期間に無線通信を行い、前記ｎ＋１用仮想休止期間には無線通信を行わない制御部と、
   を備える、無線通信システム。
2. 前記タイミング制御部は、第ｎ−１層に配置された通信装置によって、自装置が排他的に無線通信を行うことが可能な排他的通信期間として割り当てられた期間以外の期間であって、前記ｎ＋１用活性期間内の期間を、前記ｎ＋１用仮想休止期間として設定する、請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記タイミング制御部は、最上位に配置された通信装置によって設定された不活性期間を、前記ｎ＋１用活性期間であって前記ｎ＋１用仮想休止期間ではない期間として設定する請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記タイミング制御部は、第ｎ−１層に配置された通信装置によって自装置が排他的に無線通信を行うことが可能な排他的通信期間として割り当てられた期間が、最上位に配置された通信装置によって設定された不活性期間と連続している場合に、最上位に配置された通信装置によって設定された不活性期間を、前記ｎ＋１用活性期間であって前記ｎ＋１用仮想休止期間ではない期間として設定する請求項３に記載の無線通信システム。
5. 複数の階層により構成され、各階層に配置された通信装置を備える無線通信システムが行う無線通信方法であって、
   第ｎ（ｎは整数）層に配置された通信装置が、
   第ｎ層よりも一つ下位の層である第ｎ＋１層に配置された通信装置が無線通信を行う活性状態になるｎ＋１用活性期間と、前記ｎ＋１層に配置された通信装置が前記活性状態よりも消費電力が小さい不活性状態になるｎ＋１用不活性期間と、を所定のビーコン周期内に設定し、前記ｎ＋１用活性期間のうち自装置が無線通信を行えない期間を、自装置の配下に接続されるいずれの通信装置も無線通信を行わないｎ＋１用仮想休止期間として設定するタイミング制御ステップと、
   前記タイミング制御部における設定内容を前記第ｎ＋１層に配置された通信装置に通知するためのｎ＋１用ビーコン信号を生成するビーコン生成ステップと、
   前記所定のビーコン周期にしたがって、前記ｎ＋１用ビーコン信号を送信する送信処理ステップと、
   前記第ｎ＋１層に配置された通信装置が、
   前記第ｎ層に配置された通信装置から送信されたｎ＋１用ビーコンを受信する受信処理ステップと、
   前記ｎ＋１用仮想休止期間を除くｎ＋１用活性期間に無線通信を行い、前記ｎ＋１用仮想休止期間には無線通信を行わない制御ステップと、
   を有する、無線通信方法。

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