JP5544573B2 - Wireless communication terminal and wireless communication method - Google Patents

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Description

本発明は、マルチホップの無線通信システムにおいて、無線PAN(Personal Wireless Network)と無線LAN(Local Area Network)とが共存するための無線通信端末、及び無線通信方法に関する。   The present invention relates to a wireless communication terminal and a wireless communication method for coexistence of a wireless PAN (Personal Wireless Network) and a wireless LAN (Local Area Network) in a multi-hop wireless communication system.

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。以下同様。)による無線通信ネットワークがある。この無線通信ネットワークでは、例えば2つのトポロジが利用できる。第1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無線通信端末(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、PtoP(Peer to Peer)型のトポロジであり、基本的にはノード間で一対一の通信を行うトポロジである。   In recent years, there is a wireless communication network based on ZigBee (registered trademark, the same applies hereinafter) as a system expected to be utilized and spread in sensor networks and the like. In this wireless communication network, for example, two topologies can be used. The first topology is a star topology, and a node called an end device is arranged around a wireless communication terminal (node) called a coordinator. A star topology is a simple network with only one hop. The other topology is a PtoP (Peer to Peer) type topology, which basically performs one-to-one communication between nodes.

PtoP型のトポロジにおいては、すべてのノードがルータの機能を備えることで、マルチホップネットワークを構築することができる。例えばPtoPに基づくツリー型のトポロジでは、ZigBee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。   In a PtoP type topology, a multi-hop network can be constructed by having all nodes have router functions. For example, in a tree-type topology based on PtoP, a node called a ZigBee coordinator is used as a vertex (root), and a node called a router having a relay function and a node called an end device having no relay function are arranged. The relay function is a function that includes a routing table and transfers data based on the routing table.

この無線通信ネットワークでは、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。   In this wireless communication network, a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collection Aidance) system is adopted. In CSMA / CA, a node performs carrier sense (Carrier Sense) before transmission. Then, the node transmits after confirming that the signal is not transmitted to the wireless channel. Therefore, even when the node is not transmitting a signal, the node needs to be on standby to receive a signal from another node. Therefore, there is a problem that power consumption is large.

このような問題に対して、この無線通信ネットワークでは、スーパーフレーム構成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、アクティブ(活性)期間とインアクティブ(不活性)期間とに分割される。コーディネータは、アクティブ期間とインアクティブ期間とを表す情報をビーコン信号に含めて送信する。アクティブ期間には、特定のノードにのみ通信を許可する割当期間(GTS)を設けることができる。なお、ビーコン信号はキャリアセンスを行わず一定周期(ビーコン周期)で強制的に送信される。活性期間では、信号の送受信が行われる一方、不活性期間では信号の送受信が行われない。したがって、不活性期間において、ノードは、他ノードの送信状況を把握する必要が無く、消費電力を低減することができる。   In response to such a problem, in this wireless communication network, a beacon mode using a superframe configuration is prepared. In the beacon mode, the time from when a beacon signal is transmitted until the next beacon signal is transmitted is divided into an active (active) period and an inactive (inactive) period. The coordinator transmits information including an active period and an inactive period in a beacon signal. In the active period, an allocation period (GTS) in which communication is permitted only to a specific node can be provided. The beacon signal is forcibly transmitted at a constant cycle (beacon cycle) without performing carrier sense. In the active period, signal transmission / reception is performed, while in the inactive period, signal transmission / reception is not performed. Therefore, in the inactive period, the node does not need to grasp the transmission status of other nodes, and can reduce power consumption.

“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>“IEEE Std 802.15.4”, [online], [searched on November 25, 2010], Internet <URL: http://www.ieee802.org/15/pub/TG4.html> 鄭立、「ZigBee開発ハンドブック」、株式会社リックテレコム、2006年2月Tatetsu, “ZigBee Development Handbook”, Rick Telecom, February 2006 Robert Morrow, “Active Coexistence,” in Wireless Network Coexistence: McGraw-Hill ,2004. pp.374: Alternating Wireless Medium Access (AWMA) .Robert Morrow, “Active Coexistence,” in Wireless Network Coexistence: McGraw-Hill, 2004. pp.374: Alternating Wireless Medium Access (AWMA).

センサネットワークは、一般的にトラヒック量が少ないものが多いが、例えば、制御系の信号をセンサと送受信するような場合には、かかるトラヒックの通信品質が重要となる場合がある。一方、ZigBeeの利用される周波数帯域は、無線LANシステムにも利用されている。そのため、これらのシステムで時間的に棲み分けて周波数帯域を利用することとなるが、ビーコンモードでZigBeeが運用されている場合には、ZigBeeのノードは、周期的にビーコン信号を送信する必要がある。   Although many sensor networks generally have a small amount of traffic, for example, when a control system signal is transmitted / received to / from a sensor, the communication quality of such traffic may be important. On the other hand, the frequency band used by ZigBee is also used for wireless LAN systems. Therefore, the frequency band is divided and used in these systems in time, but when ZigBee is operated in the beacon mode, the ZigBee node needs to periodically transmit a beacon signal. is there.

しかしながら、当該ビーコン信号が送信される予定の時間帯に、無線LANの信号が送信されていると、ZigBeeのノードは、ビーコン信号を送信することができない。あるいは、ZigBeeのノードがビーコン信号を送信しているときに、無線LANのノードが信号を送信すると、衝突が生じることにより、ZigBeeのノードがビーコン信号を正常に受信できない。いずれの状況においても、ビーコン信号が受信できないと、その後の通信を行うことができず、ZigBeeのノード間で通信ができないという問題がある。   However, if a wireless LAN signal is transmitted in a time zone in which the beacon signal is scheduled to be transmitted, the ZigBee node cannot transmit the beacon signal. Alternatively, if a wireless LAN node transmits a beacon signal while the ZigBee node is transmitting a beacon signal, a collision occurs and the ZigBee node cannot normally receive the beacon signal. In any situation, if a beacon signal cannot be received, subsequent communication cannot be performed, and there is a problem that communication cannot be performed between the ZigBee nodes.

この問題に対して、非特許文献3では、無線LANとBluetoothとが共存している場合に、ビーコン間の期間を時間的に分割してそれぞれのシステムが時分割で使用する技術を提供している。BluetoothをZigBeeに置き換えても同様のことができる。しかしながら、この技術では、無線LANに変更が必要となることから、多数の無線LANのノードが存在する現在の状況下においては、現実的ではない。   To deal with this problem, Non-Patent Document 3 provides a technique in which a period between beacons is divided in time and used by each system in a time division manner when a wireless LAN and Bluetooth coexist. Yes. The same can be done by replacing Bluetooth with ZigBee. However, since this technique requires a change to the wireless LAN, it is not realistic in the current situation where there are a large number of wireless LAN nodes.

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、異なる無線通信システムが共存している環境であっても、既存の端末を変更することなく、いずれの無線通信システムでも確実に通信することができる無線通信端末、及び無線通信方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and even in an environment in which different wireless communication systems coexist, communication is reliably performed in any wireless communication system without changing existing terminals. An object of the present invention is to provide a wireless communication terminal and a wireless communication method.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、定められたビーコン周期で出力されるビーコン信号の出力間隔のうち、定められた活性期間内において他の無線通信端末と通信を行う第1の無線通信システムと、キャリアセンスによって自律分散的に通信を行う第2の無線通信システムとのそれぞれの通信を行うための無線インタフェースを備える無線通信端末であって、前記第1の無線通信システムにおけるビーコン信号の送信を行う第1の送信手段と、前記ビーコン信号の送信に先立って、前記第1の無線通信システムで使用するチャネルを予約するチャネル予約信号を送信する第2の送信手段と、前記第2の無線通信システムにおいて一つのパケットがチャネルを占有する可能性のある最大時間に基づき、前記第2の送信手段に送信指示するタイミングを定め、前記タイミングに前記第2の送信手段に送信を指示する送信制御手段とを備えることを特徴とする無線通信端末である。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and communicates with other wireless communication terminals within a predetermined active period within an output interval of a beacon signal output at a predetermined beacon cycle. A wireless communication terminal provided with a wireless interface for performing communication between a first wireless communication system to be performed and a second wireless communication system that performs autonomous distributed communication by carrier sense, wherein the first wireless First transmission means for transmitting a beacon signal in a communication system, and second transmission means for transmitting a channel reservation signal for reserving a channel to be used in the first wireless communication system prior to transmission of the beacon signal If, based on the maximum time a packet is likely to occupy a channel in said second wireless communication system, transmitting the second Determine the timing to transmit instructions to the stage, a wireless communication terminal; and a transmission control means for instructing the transmission to the second transmitting means to the timing.

また、本発明は、前記チャネル予約信号は、当該チャネル予約信号の送信終了から前記ビーコン信号の送信後に割り当てられている活性期間が終了するまでの期間に渡ってチャネルを予約するための情報を含むことを特徴とする請求項1に記載の無線通信端末である。   In the present invention, the channel reservation signal includes information for reserving a channel over a period from the end of transmission of the channel reservation signal to the end of an active period allocated after transmission of the beacon signal. The wireless communication terminal according to claim 1.

また、本発明は、前記第2の送信手段は、前記第1の送信手段によるビーコン信号の送信時間よりも所定の期間だけ早く起動されることを特徴とする請求項1に記載の無線通信端末である。   The radio communication terminal according to claim 1, wherein the second transmission means is activated earlier by a predetermined period than the transmission time of the beacon signal by the first transmission means. It is.

また、本発明は、前記第2の送信手段は、前記チャネル予約信号の送信後、前記第1の送信手段による前記ビーコン信号の送信に先立って、再度、自身宛の受信準備完了信号を送信することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の無線通信端末である。   Further, according to the present invention, after the transmission of the channel reservation signal, the second transmission unit transmits a reception preparation completion signal addressed to itself again before the transmission of the beacon signal by the first transmission unit. A wireless communication terminal according to any one of claims 1 to 3.

また、本発明は、定められたビーコン周期で出力されるビーコン信号の出力間隔のうち、定められた活性期間内において他の無線通信端末と通信を行う第1の無線通信システムと、キャリアセンスによって自律分散的に通信を行う第2の無線通信システムとのそれぞれの通信を行うための無線インタフェースを備える無線局における無線通信方法であって、前記第1の無線通信システムにおけるビーコン信号の送信を行う第1の送信過程と、前記第2の無線通信システムにおいて一つのパケットがチャネルを占有する可能性のある最大時間に基づき、送信を指示するタイミングを定め、前記タイミングに送信を指示する送信制御過程と、定められた前記タイミングに、前記ビーコン信号の送信に先立って、前記第1の無線通信システムで使用するチャネルを予約するチャネル予約信号を送信する第2の送信過程とを含むことを特徴とする無線通信方法である。 In addition, the present invention provides a first wireless communication system that communicates with other wireless communication terminals within a predetermined active period in a beacon signal output interval that is output at a predetermined beacon period, and carrier sense. A wireless communication method in a wireless station having a wireless interface for performing respective communication with a second wireless communication system that performs communication in an autonomous distributed manner, and transmitting a beacon signal in the first wireless communication system A first transmission process, and a transmission control process for determining a timing for instructing transmission based on a maximum time during which one packet may occupy a channel in the second wireless communication system, and instructing transmission at the timing If, on the timing determined, prior to transmission of the beacon signal, used in the first wireless communications system It is a wireless communication method characterized by comprising a second transmission step of transmitting a channel reservation signal to reserve that channel.

また、本発明は、前記チャネル予約信号は、当該チャネル予約信号の送信終了から前記ビーコン信号の送信後の活性期間が終了するまでの期間に渡ってチャネルを予約するための情報が含まれることを特徴とする請求項5に記載の無線通信方法である。   Further, according to the present invention, the channel reservation signal includes information for reserving a channel over a period from the end of transmission of the channel reservation signal to the end of the active period after transmission of the beacon signal. The wireless communication method according to claim 5, wherein the method is a wireless communication method.

また、本発明は、前記第2の送信過程は、前記第1の送信過程で送信されるビーコン信号の送信時間よりも所定の期間だけ早く起動されることを特徴とする請求項5に記載の無線通信方法である。   Further, according to the present invention, the second transmission process is started earlier by a predetermined period than the transmission time of the beacon signal transmitted in the first transmission process. A wireless communication method.

また、本発明は、前記第2の送信過程は、前記チャネル予約信号の送信後、前記第1の送信過程での前記ビーコン信号の送信に先立って、再度、自身宛の受信準備完了信号を送信することを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の無線通信方法である。   Further, according to the present invention, in the second transmission process, after transmission of the channel reservation signal, a transmission preparation completion signal addressed to itself is transmitted again prior to transmission of the beacon signal in the first transmission process. The wireless communication method according to claim 5, wherein the wireless communication method is a wireless communication method.

本発明によれば、第1の無線通信システムのビーコン信号送信時間に先立って、第1の無線通信システムで使用するチャネルを予約するチャネル予約信号を第2の送信手段により送信し、チャネルの予約を行う。
これにより、異なる無線通信システムが共存している環境であっても、既存の端末を変更することなく、いずれの無線通信システムでも確実に通信することができる。
According to the present invention, prior to the beacon signal transmission time of the first wireless communication system, a channel reservation signal for reserving a channel to be used in the first wireless communication system is transmitted by the second transmission means, and channel reservation is performed. I do.
Thereby, even in an environment where different wireless communication systems coexist, it is possible to reliably communicate with any wireless communication system without changing existing terminals.

本発明の第1実施形態によるハイブリッド端末(無線通信端末)を用いた、無線通信システムの構成、及び略動作を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of a radio | wireless communications system using the hybrid terminal (wireless communication terminal) by 1st Embodiment of this invention, and a substantially operation | movement. 本発明の第1実施形態によるハイブリッド端末のビーコンモードによる制御例を示す図である。It is a figure which shows the example of control by the beacon mode of the hybrid terminal by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるハイブリッド端末の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the hybrid terminal by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるハイブリッド端末の動作を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart illustrating an operation of the hybrid terminal according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態によるハイブリッド端末の動作を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart illustrating an operation of the hybrid terminal according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態によるハイブリッド端末を用いた、無線通信システムの構成、及び略動作を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of a radio | wireless communications system using the hybrid terminal by 2nd Embodiment of this invention, and a substantially operation | movement. 本発明の第2実施形態によるハイブリッド端末の動作を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating an operation of the hybrid terminal according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第1及び第2実施形態によるハイブリッド端末を用いてシミュレーションした場合の評価結果を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the evaluation result at the time of simulating using the hybrid terminal by 1st and 2nd embodiment of this invention. 本発明の第1及び第2実施形態によるハイブリッド端末を用いた場合に、コンテンションウインドウサイズの最小値CWminを操作することによる効果を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the effect by operating the minimum value CWmin of the contention window size when the hybrid terminal by 1st and 2nd embodiment of this invention is used.

本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明では、ZigBee及び無線LANの両方の無線インタフェースを具備するハイブリッド端末(無線通信端末)を用意し、該ハイブリッド端末により、まず、無線LANのインタフェースによってチャネルを予約して、無線LANがZigBeeのビーコン送信タイミングで信号を送信することを回避する。このようにすることで、ZigBeeコーディネータはビーコン周期で確実にビーコン信号を送出し、配下のノードが受信できることから、無線LANが付近に存在する環境においても、ビーコンモードのZigBeeで通信することができるようになる。なお、無線LANインタフェースは、ビーコン信号を送出する前の所定の期間から動作すればよいため、それ以外の期間を省電力動作とすることが可能となる。   An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present invention, a hybrid terminal (wireless communication terminal) having both ZigBee and wireless LAN wireless interfaces is prepared, and the hybrid terminal first reserves a channel through the wireless LAN interface, and the wireless LAN is ZigBee. Avoid sending signals at beacon transmission timing. By doing so, the ZigBee coordinator reliably sends out a beacon signal at the beacon period and can receive the subordinate node, so even in an environment where a wireless LAN exists in the vicinity, it is possible to communicate with ZigBee in the beacon mode. It becomes like this. Note that the wireless LAN interface only needs to operate from a predetermined period before sending out the beacon signal, so that the other period can be set to the power saving operation.

A.第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態によるハイブリッド端末(無線通信端末)を用いた、無線通信システムの構成、及び略動作を説明するためのブロック図である。図において、無線通信システムは、無線LAN基地局(WLAN AP)1−1、無線LAN端末(WLANのノード)1−2〜1−4と、複数のZigBee端末(ZigBeeのノード)2−1〜2−3と、1つのハイブリッド端末(無線通信端末)3とから構成されている。ハイブリッド端末3は、無線LANインタフェース(通信機能)3−1とZigBeeインタフェース(通信機能)3−2との双方を備えている。
A. First Embodiment FIG. 1 is a block diagram for explaining a configuration and a schematic operation of a wireless communication system using a hybrid terminal (wireless communication terminal) according to a first embodiment of the present invention. In the figure, a wireless communication system includes a wireless LAN base station (WLAN AP) 1-1, wireless LAN terminals (WLAN nodes) 1-2 to 1-4, and a plurality of ZigBee terminals (ZigBee nodes) 2-1. 2-3 and one hybrid terminal (wireless communication terminal) 3. The hybrid terminal 3 includes both a wireless LAN interface (communication function) 3-1 and a ZigBee interface (communication function) 3-2.

ハイブリッド端末3は、まず、無線LANインタフェース3−1を用いて、RTS(Request to Send:送信要求)信号を無線LAN基地局1−1に対して送信する(Sa1)。該RTS信号は、ZigBeeによるチャネルを予約する期間情報を含んでいる。無線LAN基地局1−1は、受信したRTS信号に従って、ハイブリッド端末3、及び他の無線LAN端末1−2〜1−4に対してCTS(Clear To Send:受信準備完了)信号を返す(Sa2)。これにより、無線LAN端末1−1〜1−4が、予約された期間に、信号を送信することを回避する。その間、ハイブリッド端末3の無線インタフェース(通信機能)3−2を含む、ZigBee端末2−1〜2−3は、ビーコン信号の送信を含むZigBeeの通信を行う(Sa3)。   First, the hybrid terminal 3 transmits an RTS (Request to Send) signal to the wireless LAN base station 1-1 using the wireless LAN interface 3-1 (Sa1). The RTS signal includes period information for reserving a channel by ZigBee. The wireless LAN base station 1-1 returns a CTS (Clear To Send) signal to the hybrid terminal 3 and the other wireless LAN terminals 1-2 to 1-4 according to the received RTS signal (Sa2). ). Thereby, it is avoided that the wireless LAN terminals 1-1 to 1-4 transmit signals during the reserved period. Meanwhile, the ZigBee terminals 2-1 to 2-3 including the wireless interface (communication function) 3-2 of the hybrid terminal 3 perform ZigBee communication including transmission of a beacon signal (Sa3).

図2は、ハイブリッド端末3のビーコンモードによる制御例を示す図である。ここでは、ビーコン信号が一定周期(Tb)毎に出力される。ある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、アクティブ(活性区間)とインアクティブ(不活性区間)とに分割される。インアクティブ(不活性区間)では、各ZigBeeノードは、送受信ともに行わない(スリープ)。ZigBeeコーディネータ及びルータは、アクティブ期間とインアクティブ期間とを表す情報をビーコン信号に含めて送信する。ビーコン信号により開始される活性期間をスーパーフレームという。   FIG. 2 is a diagram illustrating a control example of the hybrid terminal 3 in the beacon mode. Here, a beacon signal is output every fixed period (Tb). The time from when a beacon signal is transmitted until the next beacon signal is transmitted is divided into active (active interval) and inactive (inactive interval). In the inactive (inactive period), each ZigBee node does not perform transmission / reception (sleep). The ZigBee coordinator and the router transmit information including an active period and an inactive period in a beacon signal. The active period started by the beacon signal is called a super frame.

このようなスーパーフレームは、16個のタイムスロットに分割される。タイムスロットは、必須のCAP(Contention Access Period)期間とオプションであるCFP(Contention Free Period)期間とに分かれる。CFP期間には、通信可能ノードを1つに限定したGTS(Guaranteed Time Slot:割当期間)を設ける。1つのGTSは、特定のノードに割当てられており、GTSを割当てられたノードは、そのGTSにおいては、キャリアセンスをすることなく排他的に信号を送信することができる。最大GTS数は、7である。CAP期間は、Slotted−CSMA/CAによる多元接続であり、各ノードは、キャリアセンスして空きを確認してから送受信を行う。GTSは、特定ノードに予め1、または複数の専用タイムスロットを割当てるもので、衝突が発生しないため、キャリアセンスの必要がない。各タイムスロット内においては、上階層ノードから下階層ノード、及び下階層ノードから上階層ノードへの上下双方向通信が行われる。   Such a superframe is divided into 16 time slots. The time slot is divided into an essential CAP (Contention Access Period) period and an optional CFP (Contention Free Period) period. In the CFP period, a GTS (Guaranteed Time Slot) in which the number of communicable nodes is limited to one is provided. One GTS is assigned to a specific node, and the node to which the GTS is assigned can transmit a signal exclusively without performing carrier sense in the GTS. The maximum number of GTSs is 7. The CAP period is multiple access by Slotted-CSMA / CA, and each node performs transmission / reception after performing carrier sense to confirm availability. The GTS assigns one or more dedicated time slots to a specific node in advance, and collision does not occur, so there is no need for carrier sense. Within each time slot, two-way bi-directional communication is performed from the upper hierarchy node to the lower hierarchy node and from the lower hierarchy node to the upper hierarchy node.

図3は、ハイブリッド端末3の構成を示すブロック図である。ハイブリッド端末3は、アンテナ10、第1のスイッチ11、第2のスイッチ12、受信処理部13、送信処理部14、制御部15、ビーコン生成部16、ビーコン生成タイミング算出部17、データ処理部18、無線LAN処理部19により構成される。   FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the hybrid terminal 3. The hybrid terminal 3 includes an antenna 10, a first switch 11, a second switch 12, a reception processing unit 13, a transmission processing unit 14, a control unit 15, a beacon generation unit 16, a beacon generation timing calculation unit 17, and a data processing unit 18. The wireless LAN processing unit 19 is configured.

ビーコン生成部16は、制御部15によって算出されたタイミングに応じて、ZigBee通信におけるビーコン信号を生成し、送信処理部14に出力する。ビーコン信号には、そのビーコン信号が出力されるビーコン周期を示す情報、スーパーフレーム長を示す情報、タイムスロットのCAP期間とCFP期間を示す情報、CFP期間におけるGTSの割当を示す情報などが含まれる。   The beacon generation unit 16 generates a beacon signal in ZigBee communication according to the timing calculated by the control unit 15 and outputs the beacon signal to the transmission processing unit 14. The beacon signal includes information indicating the beacon period in which the beacon signal is output, information indicating the superframe length, information indicating the CAP period and CFP period of the time slot, information indicating allocation of GTS in the CFP period, and the like. .

送信処理部14は、ビーコン生成部16から供給されるビーコン信号や、制御部15を介してデータ処理部18から供給されるデータ信号について、変調、D/A変換、周波数変換等の処理を行い、第2のスイッチ12、第1のスイッチ11、及びアンテナ10を介して無線信号として送信する。第2のスイッチ12は、アンテナ10を介して行われる受信処理部13による受信処理と送信処理部14による送信処理とを切替える。また、第1のスイッチ11は、無線LAN処理部19による無線LAN信号の送受信処理と受信処理部13等により行われるZigBee信号の送受信処理とを切り替える。すなわち、第1のスイッチ11により、無線LANとZigBeeとのそれぞれの信号を切り替えながら送受信する。   The transmission processing unit 14 performs processes such as modulation, D / A conversion, and frequency conversion on the beacon signal supplied from the beacon generation unit 16 and the data signal supplied from the data processing unit 18 via the control unit 15. The second switch 12, the first switch 11, and the antenna 10 are transmitted as radio signals. The second switch 12 switches between reception processing by the reception processing unit 13 and transmission processing by the transmission processing unit 14 performed via the antenna 10. The first switch 11 switches between wireless LAN signal transmission / reception processing by the wireless LAN processing unit 19 and ZigBee signal transmission / reception processing performed by the reception processing unit 13 and the like. That is, the first switch 11 transmits and receives signals while switching between the signals of the wireless LAN and ZigBee.

データ処理部18は、CAP期間に行われる他のZigBeeノードとのデータ通信処理などを行う。受信処理部13は、他のZigBeeノードから送信される信号、例えば、ビーコン信号や、データ信号等を、アンテナ10を介して受信し、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。   The data processing unit 18 performs data communication processing with other ZigBee nodes performed during the CAP period. The reception processing unit 13 receives a signal transmitted from another ZigBee node, for example, a beacon signal, a data signal, or the like via the antenna 10, and performs A / D conversion, frequency conversion, demodulation on the received radio signal. The baseband signal is extracted by performing the above process.

ベースバンド信号は、制御部15に供給され、データ信号であった場合には、データ処理部18に出力される。それ以外の場合、例えば、ルータにおいて受信した信号がビーコン信号であった場合には、その中に含まれるスロットの割当情報等が抽出され、自局に割当てられたGTSのタイムスロットのタイミングを取得する等、その信号に応じた処理が制御部15を介して行われる。   The baseband signal is supplied to the control unit 15, and when it is a data signal, it is output to the data processing unit 18. In other cases, for example, when the signal received by the router is a beacon signal, the slot allocation information included therein is extracted, and the timing of the time slot of the GTS allocated to the local station is acquired. For example, processing corresponding to the signal is performed via the control unit 15.

無線LAN処理部19は、制御部15の指示により起動し、無線LAN信号の送受信を行う。無線LANにおける信号の送受信は、一般的に、CSMA/CAと呼ばれる手順で行われる。すなわち、受信電力に基づいてチャネルに信号が送出されているかどうかを判断し(キャリアセンス)、信号が出ていない場合には、信号の送信を開始する。   The wireless LAN processing unit 19 is activated by an instruction from the control unit 15 and transmits / receives a wireless LAN signal. Signal transmission / reception in a wireless LAN is generally performed by a procedure called CSMA / CA. That is, it is determined whether or not a signal is transmitted to the channel based on the received power (carrier sense). If no signal is output, signal transmission is started.

また、このような受信電力に基づくキャリアセンスに併せて、仮想的なキャリアセンスを行う。仮想的なキャリアセンスとは、受信した信号から当該信号の送受信に必要な時間を取得し、当該時間が経過するまでは、受信電力が閾値より低い場合であっても、信号が送出していると判断し、自己の信号の送信を行わない。なお、無線LANノードが受信した信号から当該時間を取得するために、NAV(Network Allocation Vector)と呼ばれる制御用のパラメータが全ての無線LAN信号に含まれている。   In addition to the carrier sense based on the received power, virtual carrier sense is performed. Virtual carrier sense refers to acquiring the time required for transmission / reception of the signal from the received signal and transmitting the signal until the time elapses even if the received power is lower than the threshold value. Therefore, it does not transmit its own signal. In addition, in order to acquire the said time from the signal which the wireless LAN node received, the parameter for control called NAV (Network Allocation Vector) is contained in all the wireless LAN signals.

無線LAN処理部19は、双方のキャリアセンスによりチャネルに信号が出ていないと判断すると、RTS(Request To Send)信号を送信する。例えば、無線LAN処理部19を介して、ハイブリッド端末3が無線LAN基地局(図1の無線LAN基地局1−1)と接続している場合には、RTS信号は、無線LAN基地局1−1を宛先として送信される。   If the wireless LAN processing unit 19 determines that no signal is output on the channel due to both carrier senses, the wireless LAN processing unit 19 transmits an RTS (Request To Send) signal. For example, when the hybrid terminal 3 is connected to the wireless LAN base station (wireless LAN base station 1-1 in FIG. 1) via the wireless LAN processing unit 19, the RTS signal is transmitted from the wireless LAN base station 1- 1 is sent as the destination.

RTS信号を受信した無線LAN基地局1−1は、CTS信号を送信する。これらの信号には、NAVにより、仮想的なキャリアセンスのための時間Tが格納されている。したがって、RTS、またはCTSを受信した他の無線LAN端末1−2〜1−4は、上記時間Tの間はチャネルに信号を送出しない。すなわち、一時的にチャネルを予約した状態となる。そして、チャネルの予約が完了すると、無線LAN処理部19は、制御部15に成功したことを通知するとともに、省電力状態に入り、次の起動の指示を待つ。一方、所定の時間を経過してもチャネルの予約ができない場合には、制御部15により省電力状態へ移行するための指示が入力される。   The wireless LAN base station 1-1 that has received the RTS signal transmits a CTS signal. In these signals, a time T for virtual carrier sense is stored by NAV. Therefore, the other wireless LAN terminals 1-2 to 1-4 that have received the RTS or CTS do not send signals to the channel during the time T. That is, the channel is temporarily reserved. When the channel reservation is completed, the wireless LAN processing unit 19 notifies the control unit 15 of success, enters the power saving state, and waits for the next activation instruction. On the other hand, if a channel cannot be reserved even after a predetermined time has elapsed, the control unit 15 inputs an instruction for shifting to the power saving state.

一方、制御部15は、ZigBeeのビーコン信号を送信する周期が近づいてくると、無線LAN処理部19を起動するための指示を通知する。ここで、無線LAN処理部19を起動するための指示を通知するタイミングは、例えば、無線LANにおいて1つのパケットがチャネルを占有する最大時間に基づいて定められる。すなわち、無線LANにおける最低の伝送速度である6[Mbit/s]で許容される最大のデータ量である2312[Byte]のデータが送信される場合には、3156[μs]の間に渡ってチャネルが占有される。   On the other hand, when the cycle of transmitting the ZigBee beacon signal approaches, the control unit 15 notifies the instruction for starting the wireless LAN processing unit 19. Here, the timing for notifying the instruction for starting the wireless LAN processing unit 19 is determined based on, for example, the maximum time during which one packet occupies the channel in the wireless LAN. That is, when data of 2312 [Byte], which is the maximum data amount allowed at 6 [Mbit / s], which is the minimum transmission speed in the wireless LAN, is transmitted over 3156 [μs]. The channel is occupied.

したがって、ZigBeeのビーコン信号を送出する時刻から遡って3156[μs]の間に無線LANノードにより信号が送出されると、ZigBeeのビーコン信号を送信するタイミングにおいて、チャネルが占有されている可能性があり、この場合には、ビーコン信号を送信することができない。すなわち、ZigBeeのビーコン信号を送出する時刻から遡って3156[μs]より前にチャネルの予約が完了している必要がある。   Therefore, if a signal is transmitted by the wireless LAN node during 3156 [μs] retroactively from the time of transmitting the ZigBee beacon signal, there is a possibility that the channel is occupied at the timing of transmitting the ZigBee beacon signal. In this case, a beacon signal cannot be transmitted. That is, the channel reservation needs to be completed before 3156 [μs] from the time when the ZigBee beacon signal is transmitted.

よって、制御部15は、ZigBeeのビーコン信号を送出する時刻から3156[μs]の時間とRTS信号及びCTS信号の送受信を行うために必要な時間とを遡った時刻において、無線LAN処理部19を起動する。また、この起動時に、無線LAN処理部19に対して、ZigBeeのビーコン信号を送信し、その後に続く活性期間が終了する時刻を併せて通知する。   Therefore, the control unit 15 sets the wireless LAN processing unit 19 at a time retroactive to the time of 3156 [μs] and the time required to transmit / receive the RTS signal and the CTS signal from the time of transmitting the ZigBee beacon signal. to start. At the time of activation, a ZigBee beacon signal is transmitted to the wireless LAN processing unit 19, and the time when the subsequent active period ends is also notified.

無線LAN処理部19は、起動するとともに、当該活性期間が終了する時刻に向けてカウントダウンを行い、RTS信号を送出する際に、活性期間が終了する時刻までに必要な時間をNAVに設定して送信する。このようにすることで、活性期間が終了するまでの間、チャネルを予約することができ、ZigBeeの通信に必要な期間を担保することができる。   The wireless LAN processing unit 19 starts up, counts down toward the time when the active period ends, and sets the time required to the time when the active period ends when the RTS signal is sent to the NAV. Send. By doing in this way, a channel can be reserved until an active period is complete | finished, and the period required for ZigBee communication can be ensured.

また、制御部15は、無線LAN処理部19により、チャネルの予約の成功が通知されると、ビーコン信号を送出する周期に基づいて、ビーコン生成部16等の他の処理部を起動し、ビーコン信号の生成から始まるZigBee信号の送受信処理を開始する。一方、ビーコン信号を送出するタイミングになっても無線LAN処理部19によるチャネルの予約の成功が通知されない場合には、チャネルの予約は中止し、無線LAN処理部19に省電力動作に移行するための通知を行う。なお、他のZigBee信号の送受信を行う処理部については、非活性期間は省電力動作を行っている。   In addition, when the wireless LAN processing unit 19 notifies the channel reservation success, the control unit 15 activates other processing units such as the beacon generation unit 16 based on the cycle of transmitting the beacon signal, The ZigBee signal transmission / reception process starting from signal generation is started. On the other hand, if the wireless LAN processing unit 19 does not notify the channel reservation success even when the beacon signal is transmitted, the channel reservation is canceled and the wireless LAN processing unit 19 shifts to the power saving operation. Notification of. In addition, about the processing part which transmits / receives another ZigBee signal, the power saving operation | movement is performed in the inactive period.

図4、及び図5は、本第1実施形態によるハイブリッド端末3の動作を示すタイミングチャートである。ハイブリッド端末3は、キャリアセンスによりチャネルに信号が送信されていないことを確認すると、RTS信号を無線LAN基地局1−1に対して送信する(Sb1)。このとき、RTS信号には、活性期間が終了するまでに必要な時間Tが格納されている(SIFS+CTS+GAPtime1+Tactive)。 4 and 5 are timing charts showing the operation of the hybrid terminal 3 according to the first embodiment. When the hybrid terminal 3 confirms that no signal is transmitted to the channel by carrier sense, the hybrid terminal 3 transmits an RTS signal to the wireless LAN base station 1-1 (Sb1). In this case, the RTS signal, the time T required until the active period ends is stored (SIFS + CTS + GAPtime1 + T active).

ここで、SIFSとは、RTSとCTSの間の信号が送出されない短い期間であり、無線LAN基地局1−1において受信から送信へスイッチを切り替えるための時間である。また、GAPtime1は、CTSの送信からZigBeeのビーコン信号周期までの期間であり、RTSが送信されるタイミングによって異なる。なお、GAPtime1は、無線LAN処理部19が制御部15により通知される活性期間の終了時刻からのカウントダウンに基づいて自動的にNAVの値として含まれることになる。NAVにより、無線LAN端末1−2、1−3等は、仮想的なキャリアセンスによって送信を行わない。   Here, SIFS is a short period in which a signal between RTS and CTS is not transmitted, and is a time for switching the switch from reception to transmission in the wireless LAN base station 1-1. GAPtime1 is a period from the transmission of CTS to the beacon signal cycle of ZigBee, and varies depending on the timing at which RTS is transmitted. GAPtime1 is automatically included as the value of NAV based on the countdown from the end time of the active period notified by the control unit 15 by the wireless LAN processing unit 19. With the NAV, the wireless LAN terminals 1-2, 1-3, etc. do not transmit by virtual carrier sense.

ハイブリッド端末3では、無線LAN基地局1−1からのCTS信号を受信すると(Sb2)、チャネルの予約が完了したと判断し、無線LAN処理部19により、制御部15に予約の成功を通知し、ビーコン生成タイミング算出部17により算出されたタイミングに応じて、ビーコン生成部16により、ZigBee通信におけるビーコン信号が生成され、送信処理部14により、アンテナ10から送信される。その後、Tactiveの期間に渡って、CFPまたはCAP期間において、ハイブリッド端末3とZigBee端末2−1〜2−3との間で、信号の送受信が行われる(Sb3)。不活性期間になると、ZigBee端末2−1〜2−3、及びハイブリッド端末3のZigBeeに関する処理部が省電力動作となり、一方で、無線LAN基地局1−1、及び無線LAN端末1−2〜1−4は、NAVによるチャネルの予約が終了するため、通信を開始する(Sb4)。   When the hybrid terminal 3 receives the CTS signal from the wireless LAN base station 1-1 (Sb2), the hybrid terminal 3 determines that the channel reservation has been completed, and the wireless LAN processing unit 19 notifies the control unit 15 of the successful reservation. The beacon generation unit 16 generates a beacon signal in ZigBee communication according to the timing calculated by the beacon generation timing calculation unit 17, and the transmission processing unit 14 transmits the beacon signal from the antenna 10. Thereafter, signal transmission / reception is performed between the hybrid terminal 3 and the ZigBee terminals 2-1 to 2-3 in the CFP or CAP period over the active period (Sb3). In the inactive period, the processing units related to ZigBee of the ZigBee terminals 2-1 to 2-3 and the hybrid terminal 3 perform power saving operation, while the wireless LAN base station 1-1 and the wireless LAN terminals 1-2 to 1-4 starts communication because channel reservation by NAV is completed (Sb4).

上述した第1実施形態によれば、無線LAN処理部19を備えるハイブリッド端末3により、ZigBeeのビーコン信号の周期に先立って無線チャネルの予約を行うことにより、ZigBeeのビーコン信号の送信タイミングにおいて無線LANによりチャネルが占有されている可能性が低くなり、よってZigBeeの通信が確保されることとなる。このとき、チャネルの予約について、すべての無線LANノード1−1〜1−4が備える仮想的なキャリアセンスを用いていることから、無線LANノード1−1〜1−4については一切の変更が必要ない。また、ZigBeeのビーコン周期に基づいて無線LAN処理部19を起動し、それ以外の期間では、無線LAN処理部19を省電力動作とすることから、ハイブリッド端末3の省電力化の効果も有する。なお、省電力動作とは、例えば、IEEE802.11規格に規定されるスリープモードのことを言う。   According to the first embodiment described above, the wireless terminal is reserved prior to the cycle of the ZigBee beacon signal by the hybrid terminal 3 including the wireless LAN processing unit 19, so that the wireless LAN is transmitted at the transmission timing of the ZigBee beacon signal. As a result, the possibility that the channel is occupied becomes low, and thus ZigBee communication is secured. At this time, since the virtual carrier sense included in all the wireless LAN nodes 1-1 to 1-4 is used for the channel reservation, no change is made to the wireless LAN nodes 1-1 to 1-4. unnecessary. In addition, since the wireless LAN processing unit 19 is activated based on the ZigBee beacon period and the wireless LAN processing unit 19 is set to a power saving operation in other periods, the hybrid terminal 3 also has an effect of power saving. Note that the power saving operation refers to, for example, a sleep mode defined in the IEEE 802.11 standard.

以上のように、定められたビーコン周期で出力されるビーコン信号の出力間隔のうち、定められた活性期間内において他の無線通信端末と通信を行うZigBeeと、キャリアセンスによって自律分散的に通信を行う無線LANとのそれぞれの通信を行うための無線インタフェースを備える無線通信端末であって、ビーコン周期に先立って、無線LANで使用するチャネルを予約するCTS信号を送信する無線LAN処理部19と、ZigBeeにおけるビーコン信号の送信を行う送信処理部14とを備える。
これにより、ZigBeeと無線LANとが共存している環境であっても、無線LAN端末を変更することなく、ZigBeeによる通信を確実に行うことができる。また、また、ZigBeeのビーコン周期に基づいて無線LAN処理部19を起動し、それ以外の期間では、無線LAN処理部19を省電力動作とすることで、ハイブリッド端末3の省電力化を図ることができる。
As described above, ZigBee that communicates with other wireless communication terminals within a predetermined active period in the output interval of beacon signals output at a predetermined beacon period, and autonomously distributed communication by carrier sense. A wireless communication terminal including a wireless interface for performing respective communications with the wireless LAN to be performed, and prior to the beacon period, a wireless LAN processing unit 19 that transmits a CTS signal that reserves a channel to be used in the wireless LAN; A transmission processing unit 14 that transmits a beacon signal in ZigBee.
Thereby, even in an environment where ZigBee and a wireless LAN coexist, communication by ZigBee can be reliably performed without changing the wireless LAN terminal. In addition, the wireless LAN processing unit 19 is activated based on the ZigBee beacon period, and the wireless LAN processing unit 19 is set to a power saving operation during other periods, thereby saving power of the hybrid terminal 3. Can do.

また、CTS信号は、当該CTS信号の送信終了からビーコン信号の送信後に割り当てられている活性期間が終了するまでの期間に渡ってチャネルを予約するための情報を含む。
これにより、ZigBeeと無線LANとが共存している環境であっても、ZigBeeによる通信を確実に行うことができる。
Further, the CTS signal includes information for reserving a channel over a period from the end of transmission of the CTS signal to the end of the active period assigned after transmission of the beacon signal.
Thereby, even in an environment where ZigBee and a wireless LAN coexist, communication by ZigBee can be performed reliably.

また、無線LAN処理部19は、送信処理部14によるビーコン信号の送信周期よりも所定の期間だけ早く起動される。
これにより、ZigBeeと無線LANとが共存している環境であっても、無線LAN端末を変更することなく、ZigBeeによる通信を確実に行うことができる。
Further, the wireless LAN processing unit 19 is activated earlier than the transmission cycle of the beacon signal by the transmission processing unit 14 by a predetermined period.
Thereby, even in an environment where ZigBee and a wireless LAN coexist, communication by ZigBee can be reliably performed without changing the wireless LAN terminal.

B.第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本発明の第2実施形態では、RTS/CTSだけでは、RTSを受信した無線LAN基地局1−1は、NAVを張らないため(自身宛のRTSを受信した無線LAN基地局はNAVを張らなくてはならないという明確な規定はない)、無線LAN基地局1−1のNAVを確保する目的で、ハイブリッド端末3は、RTS/CTSの送信後に、もう一度、CTS−to−self(自分宛のCTSフレーム)を送信することを特徴としている。
B. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment of the present invention, the RTS / CTS alone does not establish a NAV for the wireless LAN base station 1-1 that has received the RTS (the wireless LAN base station that has received the RTS addressed to itself does not establish the NAV. For the purpose of securing the NAV of the wireless LAN base station 1-1, the hybrid terminal 3 once again transmits the CTS-to-self (CTS addressed to itself) after transmitting the RTS / CTS. Frame).

図6は、ハイブリッド3を用いた、無線通信システムの構成、及び略動作を説明するためのブロック図である。なお、図1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。図において、無線通信端末(ハイブリッド端末)3は、まず、無線LANインタフェース3−1を用いて、RTS信号を送信する(Sc1)。該RTS信号は、ZigBeeによるチャネルを予約する期間情報を含んでいる。   FIG. 6 is a block diagram for explaining a configuration and a schematic operation of a wireless communication system using the hybrid 3. It should be noted that portions corresponding to those in FIG. In the figure, the wireless communication terminal (hybrid terminal) 3 first transmits an RTS signal using the wireless LAN interface 3-1 (Sc1). The RTS signal includes period information for reserving a channel by ZigBee.

無線LAN基地局1−1は、受信したRTS信号に従って、ハイブリッド端末3、及び他の無線LAN端末1−2〜1−4に対してCTS信号を返す(Sc2)。ハイブリッド端末3は、無線LAN基地局1−1が返したCTSを受信すると、再び、CTS−to−selfを送信する(Sc3)。無線LAN基地局1−1は、無線LAN基地局1−1以外への宛先に送信されたCTS−to−selfを受信すると、NAV区間へと入る。これにより、無線LAN基地局1−1、無線LAN端末1−2〜1−4は、予約された期間に、信号を送信することを回避する。その間、ハイブリッド端末3の無線インタフェース(通信機能)3−2を含む、ZigBee端末2−1〜2−3は、ビーコン信号の送信を含むZigBeeの通信を行う(Sc4)。   The wireless LAN base station 1-1 returns a CTS signal to the hybrid terminal 3 and the other wireless LAN terminals 1-2 to 1-4 according to the received RTS signal (Sc2). When the hybrid terminal 3 receives the CTS returned by the wireless LAN base station 1-1, the hybrid terminal 3 transmits CTS-to-self again (Sc3). When receiving the CTS-to-self transmitted to the destination other than the wireless LAN base station 1-1, the wireless LAN base station 1-1 enters the NAV section. As a result, the wireless LAN base station 1-1 and the wireless LAN terminals 1-2 to 1-4 avoid transmitting signals during the reserved period. Meanwhile, the ZigBee terminals 2-1 to 2-3 including the wireless interface (communication function) 3-2 of the hybrid terminal 3 perform ZigBee communication including transmission of a beacon signal (Sc4).

図7は、ハイブリッド端末3の動作を示すタイミングチャートである。ハイブリッド端末3は、キャリアセンスによりチャネルに信号が送信されていないことを確認すると、RTS信号を無線LAN基地局1−1に対して送信する(Sd1)。   FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the hybrid terminal 3. When the hybrid terminal 3 confirms that no signal is transmitted to the channel by carrier sense, the hybrid terminal 3 transmits an RTS signal to the wireless LAN base station 1-1 (Sd1).

ハイブリッド端末3では、無線LAN基地局1−1からのCTS信号を受信すると(Sd2)、再び、CTS2selfを送信する(Sd3)。無線LAN基地局1−1は、自身以外への宛先でCTSが送信されたと判断すると、NAV区間へと入る。これにより、無線LAN基地局1−1、無線LAN端末1−2〜1−4は、予約された期間に、信号を送信することを回避する。その間、ハイブリッド端末3の無線インタフェース3−2を含む、ZigBee端末2−1〜2−3は、ビーコン信号の送信を含むZigBeeの通信を行う(Sd4)。   When the hybrid terminal 3 receives the CTS signal from the wireless LAN base station 1-1 (Sd2), it transmits the CTS2self again (Sd3). When the wireless LAN base station 1-1 determines that the CTS is transmitted to a destination other than itself, the wireless LAN base station 1-1 enters the NAV section. As a result, the wireless LAN base station 1-1 and the wireless LAN terminals 1-2 to 1-4 avoid transmitting signals during the reserved period. Meanwhile, the ZigBee terminals 2-1 to 2-3 including the wireless interface 3-2 of the hybrid terminal 3 perform ZigBee communication including transmission of a beacon signal (Sd4).

以上のように、無線LAN処理部19は、RTS信号の送信後、送信処理部14によるビーコン信号の送信に先立って、再度、自身宛のCTS−to−selfを送信する。これにより、無線LAN基地局1−1のNAVをより確実に確保するができる。   As described above, after transmitting the RTS signal, the wireless LAN processing unit 19 transmits the CTS-to-self addressed to itself again before the transmission processing unit 14 transmits the beacon signal. Thereby, the NAV of the wireless LAN base station 1-1 can be ensured more reliably.

図8は、ハイブリッド端末3を用いてシミュレーションした場合の評価結果を説明するための概念図である。シミュレーション条件は、ビーコン周期:245.76[ms]、スーパーフレーム区間:30.72[ms]、RTS送信区間:ビーコンの送信開始時点前の2[ms]区間、1つの無線LAN局からアクセスポイントへ54[Mbps]モードで飽和トラヒック送信したものとする。   FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining an evaluation result when a simulation is performed using the hybrid terminal 3. The simulation conditions are: beacon period: 245.76 [ms], superframe period: 30.72 [ms], RTS transmission period: 2 [ms] period before beacon transmission start time, one wireless LAN station to access point Saturated traffic transmission in 54 [Mbps] mode.

シミュレーション時間600[秒]としたとき、無線LANは、26.943[Mbps]、ビーコン失敗率は、0.0167964、遅延は、623.396[μs]となった。なお、ハイブリッド端末3がなく、無線LAN基地局1−1が飽和モードで通信を行っているときのスループットは、30.81[Mbps]である。   When the simulation time was 600 [seconds], the wireless LAN was 26.943 [Mbps], the beacon failure rate was 0.0167964, and the delay was 623.396 [μs]. The throughput when there is no hybrid terminal 3 and the wireless LAN base station 1-1 performs communication in the saturation mode is 30.81 [Mbps].

本シミュレーションによれば、トラヒックが飽和しているにも関わらず、ビーコンの損失率1.6%を実現している。RTSパケットを送り始める時間をさらに早くすれば、ビーコン損失率をさらに低減することが可能である。さらに、無線LANのスループットは、12%程度の低下で実現可能となっている。   According to this simulation, although the traffic is saturated, a beacon loss rate of 1.6% is realized. If the time for starting to send the RTS packet is made earlier, the beacon loss rate can be further reduced. Furthermore, the throughput of the wireless LAN can be realized with a decrease of about 12%.

図9は、ハイブリッド端末3を用いた場合に、コンテンションウインドウサイズの最小値CWminを操作することによる効果を説明するための概念図である。図9では、横軸にノード数、縦軸にビーコン失敗率をとっている。「+」は、コンテンションウインドウサイズの最小値CWmin=15、「×」は、コンテンションウインドウサイズの最小値CWmin=7、そして、「*」はコンテンションウインドウサイズの最小値CWmin=3としたときのノード数の増加によってビーコン失敗率がどのように変化するかをプロットしている。   FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining the effect of operating the minimum contention window size CWmin when the hybrid terminal 3 is used. In FIG. 9, the horizontal axis represents the number of nodes and the vertical axis represents the beacon failure rate. “+” Is the minimum contention window size CWmin = 15, “×” is the minimum contention window size CWmin = 7, and “*” is the minimum contention window size CWmin = 3. It plots how the beacon failure rate changes with increasing number of nodes.

ハイブリッド端末3がRTSパケットを送信し、そのパケットが衝突した場合に、コンテンションウインドウサイズの最小値CWminを操作することで(小さくすることで)、ビーコン失敗率が低下することが分かる。つまり、コンテンションウインドウサイズの最小値CWminを操作することで(小さくすることで)、RTSの信頼度を向上させることができることが分かる。本発明により、ZigBeeのビーコン損失率が改善することを示している。   It can be seen that when the hybrid terminal 3 transmits an RTS packet and the packet collides, the beacon failure rate decreases by manipulating (decreasing) the minimum contention window size CWmin. That is, it can be understood that the reliability of the RTS can be improved by manipulating (decreasing) the minimum contention window size CWmin. It is shown that the beacon loss rate of ZigBee is improved by the present invention.

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。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.

例えば、ZigBeeだけではなく、同じ周波数帯を使う他の無線機器に対しても適用できる。すなわち、無線LANと同じ周波数帯を使用する無線システム[a]において、WLANの周波数利用を一時的に抑え、無線システム[a]の通信を行いたい場合には、RTS/CTSの機能を搭載した無線通信端末(ハイブリッド端末)を設け、無線LANのノードにNAVを設定させる。これにより、無線LANは、NAVの間は電波を送信しないので、無線システム[a]の通信が成功することになる.   For example, the present invention can be applied not only to ZigBee but also to other wireless devices using the same frequency band. In other words, in the wireless system [a] using the same frequency band as the wireless LAN, when the wireless system [a] is desired to be temporarily suppressed and the wireless system [a] communicates, the RTS / CTS function is installed. A wireless communication terminal (hybrid terminal) is provided, and a NAV is set in a node of the wireless LAN. As a result, since the wireless LAN does not transmit radio waves during the NAV, the communication of the wireless system [a] is successful.

なお、以上に説明したハイブリッド端末を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。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よい。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)であってもよい。   A program for realizing the hybrid terminal described above may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program may be read into a computer system and executed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included. The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, what is called a difference file (difference program) may be sufficient.

1−1…無線LAN基地局(WLAN AP)、1−2〜1−4…無線LAN端末、2−1〜2−3…ZigBee端末、3…ハイブリッド端末、3−1…無線LANインタフェース、3−2…ZigBeeインタフェース、10…アンテナ、11…第1のスイッチ、12…第2のスイッチ、13…受信処理部、14…送信処理部、15…制御部、16…ビーコン生成部、17…ビーコン生成タイミング算出部、18…データ処理部、19…無線LAN処理部 1-1 ... Wireless LAN base station (WLAN AP), 1-2 to 1-4 ... Wireless LAN terminal, 2-1 to 2-3 ... ZigBee terminal, 3 ... Hybrid terminal, 3-1 ... Wireless LAN interface, 3 -2 ... ZigBee interface, 10 ... antenna, 11 ... first switch, 12 ... second switch, 13 ... reception processing unit, 14 ... transmission processing unit, 15 ... control unit, 16 ... beacon generation unit, 17 ... beacon Generation timing calculation unit, 18 ... data processing unit, 19 ... wireless LAN processing unit

Claims (8)

定められたビーコン周期で出力されるビーコン信号の出力間隔のうち、定められた活性期間内において他の無線通信端末と通信を行う第1の無線通信システムと、キャリアセンスによって自律分散的に通信を行う第2の無線通信システムとのそれぞれの通信を行うための無線インタフェースを備える無線通信端末であって、
前記第1の無線通信システムにおけるビーコン信号の送信を行う第1の送信手段と、
前記ビーコン信号の送信に先立って、前記第1の無線通信システムで使用するチャネルを予約するチャネル予約信号を送信する第2の送信手段と、
前記第2の無線通信システムにおいて一つのパケットがチャネルを占有する可能性のある最大時間に基づき、前記第2の送信手段に送信指示するタイミングを定め、前記タイミングに前記第2の送信手段に送信を指示する送信制御手段と、
を備えることを特徴とする無線通信端末。
The first wireless communication system that communicates with other wireless communication terminals within the determined active period in the output interval of the beacon signal output at the determined beacon period, and communicates autonomously and distributedly by carrier sense A wireless communication terminal comprising a wireless interface for performing respective communications with a second wireless communication system to be performed,
First transmission means for transmitting a beacon signal in the first wireless communication system;
Prior to transmission of the beacon signal, second transmission means for transmitting a channel reservation signal for reserving a channel to be used in the first wireless communication system;
Based on the maximum time that one packet may occupy a channel in the second wireless communication system, a timing for instructing transmission to the second transmission means is determined, and transmission to the second transmission means is performed at the timing. Transmission control means for instructing
A wireless communication terminal comprising:
前記チャネル予約信号は、当該チャネル予約信号の送信終了から前記ビーコン信号の送信後に割り当てられている活性期間が終了するまでの期間に渡ってチャネルを予約するための情報を含むことを特徴とする請求項1に記載の無線通信端末。   The channel reservation signal includes information for reserving a channel over a period from the end of transmission of the channel reservation signal to the end of an active period allocated after transmission of the beacon signal. Item 2. A wireless communication terminal according to Item 1. 前記第2の送信手段は、前記第1の送信手段によるビーコン信号の送信時間よりも所定の期間だけ早く起動されることを特徴とする請求項1に記載の無線通信端末。   2. The wireless communication terminal according to claim 1, wherein the second transmission unit is activated earlier by a predetermined period than a transmission time of a beacon signal by the first transmission unit. 前記第2の送信手段は、前記チャネル予約信号の送信後、前記第1の送信手段による前記ビーコン信号の送信に先立って、再度、自身宛の受信準備完了信号を送信することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の無線通信端末。   The second transmission means transmits a reception preparation completion signal addressed to itself again after transmission of the channel reservation signal and prior to transmission of the beacon signal by the first transmission means. Item 4. The wireless communication terminal according to any one of Items 1 to 3. 定められたビーコン周期で出力されるビーコン信号の出力間隔のうち、定められた活性期間内において他の無線通信端末と通信を行う第1の無線通信システムと、キャリアセンスによって自律分散的に通信を行う第2の無線通信システムとのそれぞれの通信を行うための無線インタフェースを備える無線局における無線通信方法であって、
前記第1の無線通信システムにおけるビーコン信号の送信を行う第1の送信過程と、
前記第2の無線通信システムにおいて一つのパケットがチャネルを占有する可能性のある最大時間に基づき、送信を指示するタイミングを定め、前記タイミングに送信を指示する送信制御過程と、
定められた前記タイミングに、前記ビーコン信号の送信に先立って、前記第1の無線通信システムで使用するチャネルを予約するチャネル予約信号を送信する第2の送信過程と、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
The first wireless communication system that communicates with other wireless communication terminals within the determined active period in the output interval of the beacon signal output at the determined beacon period, and communicates autonomously and distributedly by carrier sense A wireless communication method in a wireless station comprising a wireless interface for performing respective communications with a second wireless communication system to perform,
A first transmission process of transmitting a beacon signal in the first wireless communication system;
A transmission control process for determining a timing for instructing transmission based on a maximum time that one packet may occupy a channel in the second wireless communication system;
A second transmission step of transmitting a channel reservation signal for reserving a channel to be used in the first wireless communication system, prior to transmission of the beacon signal , at the determined timing ;
A wireless communication method comprising:
前記チャネル予約信号は、当該チャネル予約信号の送信終了から前記ビーコン信号の送信後の活性期間が終了するまでの期間に渡ってチャネルを予約するための情報が含まれることを特徴とする請求項5に記載の無線通信方法。   6. The channel reservation signal includes information for reserving a channel over a period from the end of transmission of the channel reservation signal to the end of an active period after transmission of the beacon signal. The wireless communication method described in 1. 前記第2の送信過程は、前記第1の送信過程で送信されるビーコン信号の送信時間よりも所定の期間だけ早く起動されることを特徴とする請求項5に記載の無線通信方法。   6. The wireless communication method according to claim 5, wherein the second transmission process is started earlier by a predetermined period than the transmission time of the beacon signal transmitted in the first transmission process. 前記第2の送信過程は、前記チャネル予約信号の送信後、前記第1の送信過程での前記ビーコン信号の送信に先立って、再度、自身宛の受信準備完了信号を送信することを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の無線通信方法。   In the second transmission process, after the transmission of the channel reservation signal, the reception preparation completion signal addressed to itself is transmitted again before the transmission of the beacon signal in the first transmission process. The wireless communication method according to claim 5.
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