JP6005308B1 - 無線通信装置及び無線通信端末及び無線通信方法及び無線通信プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書では、マスタ局が複数のスレーブ局へ制御量を通知してから、マスタ局が複数のスレーブ局の全てから状態の通知を受けるまでの時間をサイクル時間という。
このサイクル時間が短いと、産業機器による生産効率や産業機器の動作精度を向上することが可能となる。
無線化に際し、ユーザーの利便性を考慮すると、免許が不要な周波数帯であるISM(Industry−Science−Medical)帯の無線システムの実現が望ましい。
ISM帯の無線システムのなかでも、高速通信が可能なIEEE802.11規格の無線LAN(Local Area Network)システムの適用が有力である。
この点につき、特許文献1では、無線LANの高速ハンドオーバ手法が示されている。
特許文献1の手法によると、接続履歴に基づき、複数存在するハンドオーバ候補のアクセスポイントの中から、接続するアクセスポイントを絞り込むことで高速なハンドオーバを実現することができる。
そのため、ハンドオーバ先の無線通信装置において無線通信が完了するまでハンドオーバが完了せず、ハンドオーバの完了までに長時間を要するという課題がある。
無線通信装置であって、
複数の無線通信端末のうち当該無線通信装置に無線接続している第1の無線通信端末からの無線フレームを受信するためのタイミングである第1の通信タイミングと、前記複数の無線通信端末のうち当該無線通信装置以外の他の無線通信装置に無線接続している第2の無線通信端末からの無線フレームを受信するためのタイミングである第2の通信タイミングとを設定して、無線フレームを受信する無線受信部と、
前記第2の通信タイミングにおいて前記無線受信部が前記第2の無線通信端末から無線フレームを受信した場合に、前記第2の無線通信端末の無線接続の接続先を切替える制御を行う切替え制御部とを有する。
***システム構成の説明***
図1は、本実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示す。
図1に示すように、本実施の形態に係る無線通信システムでは、マスタ局101に対して複数の無線通信親機111、無線通信親機112がL2SW141、142を介して有線で接続されている。
L2SW141及びL2SW142は、レイヤ2スイッチである。
無線通信子機131、132は無線通信親機111に無線接続されており、無線通信子機133は無線通信親機112に無線接続されている。
つまり、無線通信子機131、132は、それぞれ無線通信親機111とコネクションを確立しており、無線通信子機133は、無線通信親機112とコネクションを確立している。
また、スレーブ局121は無線通信子機131と、スレーブ局122は無線通信子機132と、スレーブ局123は無線通信子機133と、それぞれ有線で接続されている。
無線通信子機のうち、無線通信子機131は固定局、無線通信子機132、133は移動局である。
無線通信親機111と無線通信親機112は、異なる無線周波数で動作する。
無線通信親機111と無線通信親機112の各々に対して1台または複数の無線通信子機が無線で接続している。
無線通信親機と無線通信子機はCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)で通信を行う。
また、無線通信子機には、1台のスレーブ局が有線で接続している。
また、無線通信子機131〜133は、それぞれ無線通信端末に相当する。
無線通信子機131、132は、無線通信親機111に無線接続しており、無線通信親機111にとって第1の無線通信端末に相当する。
また、無線通信子機133は、無線通信親機112に無線接続しており、無線通信親機111にとって第2の無線通信端末に相当する。
一方、無線通信親機112にとっては、無線通信子機133は、無線通信親機112に無線接続しているため、第1の無線通信端末に相当する。
また、無線通信子機131、132は、無線通信親機111に無線接続しているため、無線通信親機112にとって第2の無線通信端末に相当する。
また、無線通信親機111は、無線通信子機131、132の無線接続の接続先の無線通信親機であり、無線通信子機131、132にとって現行無線通信装置に相当する。
また、無線通信親機112は、無線通信子機131、132の無線接続の切替え先の無線通信親機であり、無線通信子機131、132にとって切替え先無線通信装置に相当する。
一方、無線通信親機112は、無線通信子機133の無線接続の接続先の無線通信親機であるため、無線通信子機133にとっては現行無線通信装置に相当する。
また、無線通信親機111は、無線通信子機133の無線接続の切替え先の無線通信親機であるため、無線通信子機133にとっては切替え先無線通信装置に相当する。
また、固定局である無線通信子機131は、固定無線通信端末に相当し、移動局である無線通信子機132、133は、移動無線通信端末に相当する。
次に、無線通信親機111及び無線通信親機112の機能構成の概要を説明する。
図2は、無線通信親機111及び無線通信親機112の機能構成の概要を示す。
無線通信により送受信される通信フレームを無線フレームという。
一方、有線通信により送受信される通信フレームを有線フレームという。
無線送信部21は、応答を要求する無線フレームである応答要求フレームを送信する。
以下では、無線送信部21が応答要求フレームをブロードキャスト送信する例を説明するため、応答要求フレームをブロードキャストフレームとも表記する。
なお、無線送信部21は、応答要求フレームをマルチキャスト送信してもよい。
無線受信部22が、応答要求フレームに対する応答として無線通信子機131〜133から受信する無線フレームを、以下、応答フレームと表記する。
無線受信部22は、第1の無線通信端末からの応答フレームを受信するためのタイミングである第1の通信タイミングと、第2の無線通信端末からの応答フレームを受信するためのタイミングである第2の通信タイミングとを設定して、応答フレームを受信する。
より具体的には、無線受信部22は、n(n≧1)個の第1の無線通信端末からの応答フレームを受信するためのn個の第1の通信タイミングと、m(m≧1)個の第2の無線通信端末からの応答フレームを受信するためのm個の第2の通信タイミングとが含まれる通信サイクルを繰り返して、応答フレームを受信する。
前述したように、無線通信親機111では、無線通信子機131、132が第1の無線通信端末に相当し、無線通信子機133が第2の無線通信端末に相当する(n=2、m=1)。
このため、無線通信親機111の無線受信部22では、無線通信子機131、132からの応答フレームを受信するためのタイミングが第1の通信タイミングであり、無線通信子機133からの応答フレームを受信するためのタイミングが第2の通信タイミングである。
一方、無線通信親機112では、無線通信子機133が第1の無線通信端末に相当し、無線通信子機131、132が第2の無線通信端末に相当する(n=1、m=2)。
このため、無線通信親機112の無線受信部22では、無線通信子機133からの応答フレームを受信するためのタイミングが第1の通信タイミングであり、無線通信子機131、132からの応答フレームを受信するためのタイミングが第2の通信タイミングである。
なお、無線受信部22により行われる処理は無線受信処理ともいう。
つまり、無線通信親機111では、第2の通信タイミングにおいて無線受信部22が無線通信子機133から応答フレームを受信した場合に、切替え制御部23は、無線通信子機133の無線接続の接続先を無線通信親機112から無線通信親機111に切替える制御を行う。
また、無線通信親機112では、第2の通信タイミングにおいて無線受信部22が無線通信子機131(又は無線通信子機132)から応答フレームを受信した場合に、切替え制御部23は、無線通信子機131(又は無線通信子機132)の無線接続の接続先を無線通信親機111から無線通信親機112に切替える制御を行う。
なお、切替え制御部23により行われる処理は切替え制御処理ともいう。
図3は、本実施の形態に係る無線通信子機131〜133の機能構成の概要を示す。
無線通信子機131、132の無線受信部31は、現行無線通信装置である無線通信親機111からブロードキャストフレームを繰り返し受信する。
また、無線通信子機133の無線受信部31は、現行無線通信装置である無線通信親機112からブロードキャストフレームを繰り返し受信する。
また、無線受信部31は、無線接続の接続先の切替えが必要な場合に、無線接続の切替え先である切替え先無線通信装置からブロードキャストフレームを受信する。
無線接続の接続先の切替えが必要な場合とは、例えば、現行無線通信装置からの無線フレームの受信電力が閾値を下回った場合等である。
例えば、無線通信子機131、132の無線受信部31は、無線接続の接続先の切替えが必要な場合に、切替え先無線通信装置である無線通信親機112からブロードキャストフレームを受信する。
また、無線通信子機133の無線受信部31は、無線接続の接続先の切替えが必要な場合に、切替え先無線通信装置である無線通信親機111からブロードキャストフレームを受信する。
より具体的には、通信タイミング検知部32は、無線受信部31が現行無線通信装置からの無線フレームを受信した時刻を基準にして、現行通信タイミングの到来を検知する。
また、通信タイミング検知部32は、無線接続の接続先の切替えが必要な場合に、繰り返し到来する、切替え先無線通信装置に無線フレームを送信するためのタイミングである切替え先通信タイミングの到来を検知する。
より具体的には、通信タイミング検知部32は、無線受信部31が切替え先無線通信装置からの無線フレームを受信した時刻を基準にして、切替え先通信タイミングの到来を検知する。
なお、前述した第1の通信タイミング及び第2の通信タイミングは、無線通信親機111、112で認識している通信タイミングの分類であり、現行通信タイミング及び切替え先通信タイミングは、無線通信子機131〜133で認識している通信タイミングの分類である。
例えば、無線通信子機131が無線通信親機111に応答フレームを送信するために割り当てられている通信タイミングは、無線通信親機111では第1の通信タイミングと認識され、無線通信子機131では現行通信タイミングとして認識される。
一方、無線通信子機133が無線通信親機111に応答フレームを送信するために割り当てられている通信タイミングは、無線通信親機111では第2の通信タイミングと認識され、無線通信子機133では、切替え先通信タイミングとして認識される。
なお、通信タイミング検知部32により行われる処理は、通信タイミング検知処理ともいう。
また、無線送信部33は、無線接続の接続先の切替えが必要な場合に、通信タイミング検知部32により検知された切替え先通信タイミングにおいて、切替え先無線通信装置に応答フレームを送信する。
切替え先通信タイミングにて無線送信部33により応答フレームが送信されると、切替え先無線通信装置では、応答フレームを受信した際に無線接続の接続先の切替えの作業が開始される。
なお、無線送信部33により行われる処理は、無線送信処理ともいう。
次に、図2に示す無線通信親機111、112の動作の概要を説明する。
図4は、無線通信親機111、112の動作の概要を示すフローチャート図である。
以下では、無線通信親機111の動作例として説明を行うが、無線通信親機112の動作も以下に示すものと同じである。
また、以下では、無線通信親機111は、応答要求フレーム(ブロードキャストフレーム)の送信を行った後、第1の無線通信端末である無線通信子機131、132からの応答フレームの受信を待ち、また、第2の無線通信端末である無線通信子機133からの応答フレームの受信を待つ。
なお、図4に示す手順は、無線通信方法及び無線通信プログラムの例に相当する。
現在の通信タイミングが第1の通信タイミング、すなわち、第1の無線通信端末から応答フレームを受信するタイミングであれば、無線受信部22はS403の処理を行う。
一方、現在の通信タイミングが第2の通信タイミング、すなわち、第2の無線通信端末から応答フレームを受信するタイミングであれば、無線受信部22はS408の処理を行う。
そして、応答フレームを受信した場合(S403でYES)は、無線受信部22は、無線通信親機111内の応答フレームに対する処理を行う要素(図2に不図示)に、受信した応答フレームを転送する(S404)。
一方、応答フレームを受信していない場合(S403でNO)は、無線送信部21が応答要求フレームを再送する(S405)。
第1の通信タイミングが終了しても応答フレームを受信しない場合(S406でYES)は、無線受信部22は、エラー処理を行う(S407)。
エラー処理では、無線受信部22は、例えば、無線通信親機111内の無線通信子機の状態を管理する要素(図2に不図示)に、応答フレームを受信しなかった旨を通知する。
そして、応答フレームを受信しない場合(S408でNO)は、無線受信部22はS410の動作を行う。
一方、第2の通信タイミングで応答フレームを受信した場合(408でYES)は、無線受信部22は切替え制御部23に応答フレームの送信元の無線通信子機を通知し、切替え制御部23が切替え処理を行う(S409)。
図1のシステム構成では、無線通信親機111の無線受信部22が、第2の通信タイミングに、無線通信子機133から応答フレームを受信した場合に、無線通信親機111が無線通信子機133の無線接続の接続先を無線通信親機112から無線通信親機111に切替える処理を行う。
未処理の通信タイミングがある場合(S410でYES)は、未処理の通信タイミングに対して、無線受信部22はS402以降の動作を行う。
未処理の通信タイミングがない場合(S410でNO)は、無線送信部21が応答要求フレームを送信する(S401)。
図5及び図6は、無線通信子機131〜133の動作の概要を示すフローチャート図である。
図5は、各無線通信子機が、現在の無線接続の接続先の無線通信親機(現行無線通信装置)に応答フレームを送信する際の動作を示すフローチャート図である。
図6は、各無線通信子機が、無線接続の接続先の無線通信親機を切替えるために、切替先の無線通信親機(切替え先無線通信装置)に応答フレームを送信する際の動作を示すフローチャートである。
なお、図5及び図6に示す手順は、無線通信方法及び無線通信プログラムの例に相当する。
通信タイミング検知部32は、応答要求フレームの受信時刻から規定の待ち時間が経過した時点で、通信タイミングが到来したと判定する。
通信タイミングが到来したら(S502でYES)、無線送信部33が、応答要求フレームに対する応答フレームを、無線接続の接続先の無線通信親機に送信する(S503)。
無線通信子機131では、通信タイミング検知部32が、応答要求フレームの受信時刻から無線通信子機131に規定されている待ち時間が経過した時点で無線通信子機131の通信タイミングが到来したと判定する(S502でYES)。
そして、無線送信部33が応答フレームを無線通信親機111に送信する(S503)。
同様に、無線通信子機132では、通信タイミング検知部32が、応答要求フレームの受信時刻から無線通信子機132に規定されている待ち時間が経過した時点で無線通信子機132の通信タイミングが到来したと判定する(S502でYES)。
そして、無線送信部33が応答フレームを無線通信親機111に送信する(S503)。
また、無線通信子機133では、無線受信部31が、無線通信親機112からブロードキャスト送信された応答要求フレームを受信する(S501)。
無線通信子機133では、通信タイミング検知部32が、応答要求フレームの受信時刻から無線通信子機133に規定されている待ち時間が経過した時点で無線通信子機133の通信タイミングが到来したと判定する(S502でYES)。
そして、無線送信部33が応答フレームを無線通信親機112に送信する(S503)。
そして、無線受信部31が切替え先の無線通信親機から応答要求フレームを受信すると(S603でYES)、通信タイミング検知部32は、通信タイミング(切替え先通信タイミング)が到来したか否かを判定する(S604)。
通信タイミング検知部32は、応答要求フレームの受信時刻から規定の待ち時間が経過した時点で、通信タイミングが到来したと判定する。
通信タイミングが到来したら(S604でYES)、無線送信部33が、応答要求フレームに対する応答フレームを、切替え先の無線通信親機に送信する(S605)。
無線通信子機131では、通信タイミング検知部32が、応答要求フレームの受信時刻から無線通信子機131に規定されている待ち時間が経過した時点で無線通信子機131の通信タイミングが到来したと判定する(S604でYES)。
そして、無線送信部33が応答フレームを無線通信親機112に送信する(S605)。
同様に、無線通信子機132では、通信タイミング検知部32が、応答要求フレームの受信時刻から無線通信子機132に規定されている待ち時間が経過した時点で無線通信子機132の通信タイミングが到来したと判定する(S604でYES)。
そして、無線送信部33が応答フレームを無線通信親機112に送信する(S605)。
また、無線通信子機133では、無線通信親機の切替えが必要になった場合(S601でYES)に、無線受信部31が、無線接続の切替え先を無線通信親機111に決定し、切替え先の無線通信親機111からブロードキャスト送信された応答要求フレームを受信する(S602、S603)。
無線通信子機133では、通信タイミング検知部32が、応答要求フレームの受信時刻から無線通信子機133に規定されている待ち時間が経過した時点で無線通信子機133の通信タイミングが到来したと判定する(S604でYES)。
そして、無線送信部33が応答フレームを無線通信親機111に送信する(S605)。
次に、無線通信親機111、112の機能構成の詳細を説明する。
図7は、無線通信親機111、112の機能構成の詳細を示す。
なお、以下では、無線通信親機111の機能構成として説明を進めるが、以下の説明は、無線通信親機112にも適用される。
マスタ局101からの有線フレームの場合は、有線フレーム解析部203は、有線フレームに含まれるデータを無線フレーム作成部204に通知する。
また、他の無線通信親機からの有線フレームの場合は、有線フレーム解析部203は、有線フレームに含まれるデータを接続管理部210に通知する。
また、無線フレーム作成部204は、再送指示部212から再送を指示された無線フレームを作成する。
また、無線フレーム送信部205は、無線フレームを送信したタイミングを通信タイミング制御部211に通知する。
また、無線フレーム解析部207は、無線フレーム受信部206が無線フレームを受信しなかった場合に、通信タイミング制御部211に無線フレームの受信がないことを通知する。
また、無線フレーム解析部207は、無線通信親機111に無線接続している無線通信子機から無線フレームを受信した場合は、当該無線フレームに含まれるデータを有線フレーム作成部208に通知する。
また、無線フレーム解析部207は、無線通信親機111に無線接続している無線通信子機から無線フレームを受信した場合は、無線フレームの送信元の無線通信子機を接続管理部210に通知する。
また、有線フレーム作成部208は、接続管理部210からの指示に基づき、他の無線通信親機112に、無線通信子機の接続状態の変更を通知するための有線フレームを作成する。
また、接続管理部210は、更新後の接続状態を、通信タイミング制御部211に通知する
また、通信タイミング制御部211は、無線通信子機131又は無線通信子機132からの無線フレームの受信がない場合に、無線フレームの再送を再送指示部212に指示する
すなわち、無線フレーム作成部204は、応答要求フレームを生成し、無線フレーム送信部205が応答要求フレームを送信する。
また、無線フレーム受信部206、無線フレーム解析部207及び通信タイミング制御部211が、図2に示した無線受信部22に相当する。
すなわち、無線フレーム受信部206は、応答フレームを受信し、無線フレーム解析部207は、無線フレーム受信部206により受信された応答フレームがいずれの無線通信子機から送信されたかを判定する。
また、通信タイミング制御部211は、現在の通信タイミングが第1の通信タイミングであるか第2の通信タイミングであるかを判定する。
また、接続管理部210が、図2に示した切替え制御部23に相当する。
すなわち、接続管理部210は、親機管理テーブル201で管理されている接続状態を更新することで、第2の無線通信子機の無線接続の接続先を切替える。
図8は、無線通信子機131〜133の機能構成の詳細を示す。
また、無線フレーム作成部303は、応答制御部308にて応答の送信を指示された場合に、応答を通知する無線フレームを作成する。
また、無線フレーム送信部304は、無線周波数切替え部309から周波数の切替えが指示された場合に、無線フレームを送信する周波数を切替える。
また、無線フレーム受信部305は、受信した無線フレームを無線フレーム解析部306に転送する。
また、無線フレーム受信部305は、無線フレームの受信電力を応答制御部308に通知する。
また、無線フレーム受信部305は、無線周波数切替え部309から周波数の切替えが指示された場合に、無線フレームを受信する周波数を切替える。
無線フレームに含まれるデータをスレーブ局に通知する場合は、当該データを有線フレーム送信部307に通知する。
また、無線フレーム解析部306は、無線フレーム受信部305から転送された無線フレームを解析した結果、当該無線フレームが無線通信親機からの応答要求フレームと判定した場合は、応答要求フレームを受信した旨を応答制御部308に通知する
そして、応答制御部308は、通信タイミングの到来を検知した場合に、無線フレーム作成部303に応答の送信を指示する。
また、応答制御部308は、無線フレーム受信部305から通知された受信電力に基づき、周波数の切替えが必要であるか否かを判定し、周波数の切替えが必要な場合に、無線周波数切替え部309に周波数の切替えを指示する。
すなわち、無線フレーム受信部305は、現在の無線接続の接続先の無線通信親機からの無線フレームを受信する。
そして、無線周波数切替え部309は、無線通信親機の切替えが必要になった場合に、受信周波数の切替えを制御して、無線接続の切替え先の無線通信親機を検索し、無線フレーム受信部305は、無線接続の切替え先の無線通信親機からの無線フレームを受信する。
また、応答制御部308が、図3に示した通信タイミング検知部32に相当する。
すなわち、応答制御部308は、現在の無線接続の接続先の無線通信親機に無線フレームを送信する通信タイミングの到来を検知する。
応答制御部308は、無線通信親機の切替えが必要になった場合に、無線接続の切替え先の無線通信親機に無線フレームを送信する通信タイミングの到来を検知する
また、無線フレーム送信部304及び無線周波数切替え部309が、図3に示した無線送信部33に相当する。
すなわち、無線周波数切替え部309は、無線フレーム送信部304が無線接続の切替え先の無線通信親機に無線フレームを送信できるように、送信周波数を無線接続の切替え先の無線通信親機の周波数に合わせる。
そして、無線フレーム送信部304は、応答制御部308により検知された無線接続の切替え先の無線通信親機との通信タイミングにおいて、無線接続の切替え先の無線通信親機に無線フレームを送信する。
親機管理テーブル201には、無線通信子機種別、無線通信子機識別情報、通信タイミング、接続状態が含まれる。
無線通信子機種別の欄には、無線通信子機が移動局であるか固定局であるかの種別が示される。
無線通信子機識別情報の欄には、無線通信子機の識別情報が示される。
接続状態の欄には、無線通信子機が無線接続しているか否かが示される。
通信タイミングの欄には、前述したように、無線通信親機が送信する応答要求フレームに対して無線通信子機が応答フレームを送信するタイミングが示される。
各無線通信子機には応答フレームの送信順序が指定されており、全ての無線通信子機が送信する応答フレームが固定長であれば、応答フレームの送信順序から各無線通信子機の通信タイミングを割り出すことができる。
また、無線通信子機によって応答フレーム長が異なる場合にはそれぞれの応答フレームの送信に要する時間から、各無線通信子機の無線通信タイミングを割り出すことができる。
以降では、全ての無線通信子機が送信する応答フレームが固定長であり、応答フレームの送信順序から各無線通信子機の通信タイミングを割り出すものとする。
そして、親機管理テーブル201の通信タイミングの欄には、無線通信子機の応答フレームの送信順序が記述されている。
現在、無線通信子機131、132は無線通信親機111に接続されているため、無線通信子機131、132との接続状態は接続、無線通信子機133との接続状態は未接続である。
現在、無線通信子機133は無線通信親機112に接続されているため、無線通信子機133との接続状態は接続、無線通信子機132の接続状態は未接続である。
また、無線通信子機131は無線通信親機111に接続する固定局のため、無線通信親機112の親機管理テーブルには無線通信子機131の情報は含まれない。
また、図12は、無線通信子機132の子機管理テーブル301の例を示す。
更に、図13は、無線通信子機133の子機管理テーブル301の例を示す。
無線通信子機131は固定局のため、図11において、接続候補は無線通信親機111のみである。
一方、無線通信子機132、133は移動局のため、図12、図13において、接続候補は無線通信親機111、無線通信親機112である。
無線通信子機132は、無線通信親機111と接続しているため、無線通信親機111との接続状態は接続、無線通信親機112との接続状態は未接続である。
また、無線通信子機133は、無線通信親機112と接続しているため、無線通信親機111との接続状態は未接続、無線通信親機112との接続状態は接続である。
次に、図7に示す無線通信親機と図8に示す無線通信子機の動作の詳細を説明する。
図14では、タイムスロット901において、無線通信親機111がブロードキャストフレーム(応答要求フレーム)を送信し、タイムスロット902において、無線通信子機131が応答フレームを無線通信親機111に送信し、タイムスロット904において、無線通信子機132が応答フレームを無線通信親機111に送信している。
タイムスロット903は、無線通信子機133が無線通信親機111に応答フレームを送信するための通信タイミングであるが、無線通信子機133は無線通信親機112に無線接続しているので、通常(無線接続の接続先の切替えが不要な場合)は、無線通信子機133はタイムスロット903では無線通信親機111に応答フレームを送信しない。
また、タイムスロット902は、無線通信子機132が現在の無線接続の接続先である無線通信親機111に応答フレームを送信するための通信タイミングであり、現行通信タイミングに相当する。
タイムスロット903は、無線通信親機111が、無線通信親機112に無線接続している無線通信子機133からの応答フレームを受信するための通信タイミングであり、第2の通信タイミングに相当する。
また、タイムスロット903は、無線通信子機133が無線接続の切替え先である無線通信親機111に応答フレームを送信するための通信タイミングであり、切替え通信タイミングに相当する。
タイムスロット904は、無線通信親機111が、無線通信親機111に無線接続している無線通信子機131からの応答フレームを受信するための通信タイミングであり、第1の通信タイミングに相当する。
また、タイムスロット904は、無線通信子機131が現在の無線接続の接続先である無線通信親機111に応答フレームを送信するための通信タイミングであり、現行通信タイミングに相当する。
次に、有線フレーム解析部203が、当該ブロードキャストフレームの解析を行い、無線フレーム作成部204にて無線フレーム(応答要求フレーム)を作成する。
そして、無線フレーム送信部205が、無線フレーム作成部204により作成された無線フレーム(応答要求フレーム)の無線送信を行う。
このとき、無線フレーム送信部205は、通信タイミング制御部211に、無線フレーム(応答要求フレーム)の送信タイミングを通知する。
通信タイミング制御部211は無線フレーム送信部205から通知された無線フレーム(応答要求フレーム)の送信タイミングと、親機管理テーブル201(図9)の通信タイミングの欄に記述される送信順序とに基づき、無線通信子機ごとに、応答フレームを受信する通信タイミングを生成する。
そして、通信タイミング制御部211は、無線通信子機からの応答フレームの受信を待つ。
そして、無線フレーム解析部306が、無線フレーム受信部305により受信された無線フレームの解析を行い、無線フレームに含まれるデータを有線フレーム送信部307に転送する。
そして、有線フレーム送信部307は、無線フレームに含まれるデータが含まれる有線フレームをスレーブ局122に送信する。
無線フレーム解析部306は、また、無線フレームを受信したことを応答制御部308に通知する。
応答制御部308は、子機管理テーブル301(図10)を参照し、子機管理テーブル301に記述されている通信タイミングが到来した際に、無線フレーム作成部303に応答フレームを送信するように指示する。
応答制御部308は、無線通信親機111からの無線フレーム(応答要求フレーム)の受信時刻を基準にして、子機管理テーブル301の通信タイミングの欄に記述されている送信順序に従って無線通信子機132の通信タイミングの到来を検出する。
無線フレーム作成部303は、応答フレームを作成し、無線フレーム送信部304が応答フレームを無線通信親機111に無線送信する。
この結果、無線通信子機132は、図14のタイムスロット902で応答フレームを無線通信親機111に送信する。
また、無線フレームを受信した際に、無線フレーム受信部305は、無線フレームの受信電力を応答制御部308に通知するが、ここでは、応答制御部308は、無線フレームの受信電力は十分大きいと判定し、無線接続先の切替えは不要と判定する。
このため、無線通信子機133は、タイムスロット901で、無線通信親機111からの無線フレーム(応答要求フレーム)は受信しない。
このため、無線通信子機133は、タイムスロット903で無線通信親機111に応答フレームを送信しない。
無線フレーム解析部207は、無線フレーム受信部206により受信された応答フレームを解析することで、無線通信子機132から応答フレームを受信したことを認識する。
無線フレーム解析部207は、通信タイミング制御部211に、無線通信子機132から応答フレームを受信したことを通知する。
通信タイミング制御部211は、タイムスロット902で、無線通信子機132からの応答フレームを受信できたことを確認し、無線通信子機133の応答フレームの受信待ちとなる。
なお、タイムスロット902において無線フレーム受信部206が無線通信子機132からの応答フレームを受信できない場合は、通信タイミング制御部211が再送指示部212に無線通信子機132からの応答フレームが受信できなかったことを通知する。
そして、再送指示部212が、無線フレーム作成部204に、応答要求フレームを無線通信子機132に再送するように通知する。
無線フレーム作成部204は、応答要求フレームを無線フレーム送信部205に出力し、無線フレーム送信部205が応答要求フレームを無線通信子機132にユニキャストにより再送する。
このため、無線通信親機111は、タイムスロット903では、応答フレームを受信しない。
通信タイミング制御部211は、タイムスロット903で応答フレームを受信しないため、親機管理テーブル201を参照する。
通信タイミング制御部211は、親機管理テーブル201の参照により、タイムスロット903が割り当てられている無線通信子機133は、無線通信親機111に未接続であることを確認する。
そして、通信タイミング制御部211は、無線通信子機133には、応答要求フレームの再送を行わないことを決定し、次の無線通信子機131の応答フレームの受信を待つ。
なお、タイムスロット904での無線通信親機111の動作は、タイムスロット902での無線通信親機111の動作と同じであるため、説明を省略する。
図15では、タイムスロット1001において、無線通信親機112がブロードキャストフレーム(応答要求フレーム)を送信し、タイムスロット1003において、無線通信子機133が応答フレームを無線通信親機112に送信している。
タイムスロット1002は、無線通信子機132が無線通信親機112に応答フレームを送信するための通信タイミングであるが、無線通信子機132は無線通信親機111に無線接続しているので、通常(無線接続の接続先の切替えが不要な場合)は、無線通信子機132はタイムスロット1003では無線通信親機112に応答フレームを送信しない。
また、無線通信子機131は、無線通信親機111に無線接続している固定局であり、無線通信親機112と無線接続することはないため、無線通信親機112では、無線通信子機131のための通信タイミングは設定されていない。
このため、無線通信親機112では、無線通信子機131からの応答フレームを待つことによる遅延が発生しない。
また、タイムスロット1002は、無線通信子機132が無線接続の切替え先である無線通信親機112に応答フレームを送信するための通信タイミングであり、切替え通信タイミングに相当する。
また、タイムスロット1003は、無線通信親機112が、無線通信親機112に無線接続している無線通信子機133からの応答フレームを受信するための通信タイミングであり、第1の通信タイミングに相当する。
また、タイムスロット1003は、無線通信子機133が現在の無線接続の接続先である無線通信親機112に応答フレームを送信するための通信タイミングであり、現行通信タイミングに相当する。
なお、無線通信親機112がタイムスロット1003で無線通信子機133からの応答フレームを受信した場合の動作は、無線通信親機111が図14のタイムスロット902で無線通信子機132からの応答フレームを受信した場合の動作と同じである。
また、無線通信親機112がタイムスロット1003で無線通信子機133からの応答フレームを受信しない場合の動作は、無線通信親機111が図14のタイムスロット902で無線通信子機132からの応答フレームを受信しない場合の動作と同じである。
そして、応答制御部308は、無線通信親機112からの応答要求フレームの受信電力が閾値を下回る場合に、無線フレーム送信部304及び無線フレーム受信部305が通信を行っていないときに、無線周波数切替え部309に他の無線通信親機の探索を指示する。
無線周波数切替え部309は、無線フレーム受信部305の受信周波数を順次切替える。
そして、無線フレーム受信部305が、無線通信親機111からの応答要求フレームを閾値以上の受信出力で受信した場合に、無線通信子機133が無線通信親機111に応答フレームを送信するための通信タイミングで無線フレーム送信部304が応答フレームを無線通信親機111に送信する。
図16において、タイムスロット1101は、無線通信親機111が応答要求フレームを送信するための通信タイミングである。
タイムスロット1102は、無線通信子機132が無線通信親機111に応答フレームを送信するための通信タイミングである。
タイムスロット1103は、無線通信子機133が無線通信親機111に応答フレームを送信するための通信タイミングである。
タイムスロット1104は、無線通信子機131が無線通信親機111に応答フレームを送信するための通信タイミングである。
無線通信子機133は、タイムスロット1103において、無線通信親機111に応答フレームを送信することにより、無線接続の接続先を無線通信親機112から無線通信親機111に切替える。
このとき、無線通信子機133の応答制御部308は、子機管理テーブル301の接続状態を無線通信親機111は接続、無線通信親機112は未接続に変更する。
接続管理部210は、親機管理テーブル201の無線通信子機133の接続状態を接続に変更する。
また、接続管理部210は、無線通信子機133が無線通信親機111に接続したことを無線通信親機112に通知する接続通知フレームの作成を有線フレーム作成部208に指示する。
有線フレーム作成部208は、接続通知フレームを作成する。
そして、有線フレーム送信部209が接続通知フレームをブロードキャスト送信する。
更に、接続管理部210は、無線通信子機133のユニキャストフレームの経路をL2SW141、142に学習させるために送信元が無線通信子機133のダミーフレームを有線フレーム作成部208及び有線フレーム送信部209を介してブロードキャスト送信する。
なお、接続管理部210は、上記の接続通知フレームとダミーフレームを統合した有線フレームを送信するようにしてもよい。
有線フレーム解析部203が、接続通知フレームを解析し、接続通知フレームが無線通信親機111からの有線フレームであると判定する。
そして、有線フレーム解析部203は、接続通知フレームに含まれるデータ(無線通信子機133が無線通信親機111に接続した旨のデータ)を接続管理部210に通知する。
接続管理部210は、親機管理テーブル201の無線通信子機133の接続状態を未接続に変更する。
また、接続管理部210は、通信タイミング制御部211に、無線通信子機133が無線通信親機112に未接続であることを通知する。
通信タイミング制御部211は、無線通信子機133が未接続であることを通知されたため、無線通信子機133から応答フレームを受信しなくても、応答要求フレームの無線通信子機133への再送を再送指示部212に指示しない。
以上のように、本実施の形態では、無線通信親機は、当該無線通信親機に接続している無線通信子機からの応答フレームを受信するための通信タイミングに加えて、他の無線通信親機に接続している無線通信子機から応答フレームを受信するための通信タイミングを設けている。
このため、本実施の形態によれば、無線通信親機は、他の無線通信親機に接続している無線通信子機から応答フレームを受信した時点で、切替え制御を行うことができ、高速にハンドオーバを完了させることができる。
上記では、無線通信子機133が、無線接続の切替え先の無線通信親機111に応答フレームを送信する手順を述べた。
これに代えて、無線通信子機133が無線通信親機112に切断フレームを送信した後、無線通信親機111に応答フレームを送信するようにしてもよい。
無線通信親機112よりも無線通信親機111からの受信電力が強い場合に、無線通信子機133の応答制御部308は、無線通信親機112に応答フレームを送信するための通信タイミングにおいて無線フレーム作成部303に切断フレームを作成させ、無線フレーム送信部304に切断フレームを送信させる。
図17において、タイムスロット1201は、無線通信親機112が応答要求フレームを送信するための通信タイミングである。
タイムスロット1202は、無線通信子機132が無線通信親機112に応答フレームを送信するための通信タイミングである。
タイムスロット1203は、無線通信子機133が無線通信親機112に応答フレームを送信するための通信タイミングである。
無線通信子機133は、タイムスロット1203において、切断フレームを無線通信親機112に送信する。
切断フレームは、無線通信親機112に、無線通信親機111への無線接続の切替えを要求する無線フレームである。
無線通信子機133では、切断フレームの送信後、無線周波数切替え部309が無線フレーム送信部304の送信周波数、無線フレーム受信部305の受信周波数を無線通信親機111の使用する周波数に変更する。
そして、応答制御部308は、無線通信親機111からの無線フレームの受信待ちとなる。
更に、接続管理部210は、有線フレーム作成部208及び有線フレーム送信部209を介して、無線通信親機111に無線通信子機133のハンドオーバを通知するハンドオーバ通知フレームを送信する。
また、接続管理部210は、通信タイミング制御部211に、無線通信子機133から応答フレームの受信がない場合には無線通信子機133に応答要求フレームを再送することを通知する。
また、接続管理部210は、無線通信子機133のユニキャストフレームの経路をL2SW141、142に学習させるために送信元が無線通信子機133のダミーフレームを有線フレーム作成部208及び有線フレーム送信部209を介してブロードキャスト送信する。
さらに、接続管理部210は、無線通信子機133が無線通信親機111に接続しているかどうかを確認するために、無線フレーム作成部204に、無線通信子機133宛のダミーフレームの作成を指示する。
接続管理部210の指示に基づき、無線フレーム作成部204がダミーフレームを作成し、無線フレーム送信部205がダミーフレームを無線通信子機133にユニキャスト送信する。
この場合にも、ハンドオーバ先の無線通信親機で無線通信子機の再送制御を行えるようになるため、ハンドオーバ先の無線通信親機でのフレーム到達率が向上する。
最後に、無線通信親機111、112、無線通信子機131〜133のハードウェア構成例を図18を参照して説明する。
無線通信親機111、112、無線通信子機131〜133はコンピュータである。
無線通信親機111、112、無線通信子機131〜133は、プロセッサ1901、補助記憶装置1902、メモリ1903、通信装置1904、入力インタフェース1905、ディスプレイインタフェース1906といったハードウェアを備える。
プロセッサ1901は、信号線1910を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
入力インタフェース1905は、入力装置1907に接続されている。
ディスプレイインタフェース1906は、ディスプレイ1908に接続されている。
プロセッサ1901は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphics Processing Unit)である。
補助記憶装置1902は、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)である。
メモリ1903は、例えば、RAM(Random Access Memory)である。
通信装置1904は、データを受信するレシーバー19041及びデータを送信するトランスミッター19042を含む。
通信装置1904は、例えば、通信チップ又はNIC(Network Interface Card)である。
入力インタフェース1905は、入力装置1907のケーブル1911が接続されるポートである。
ディスプレイインタフェース1906は、ディスプレイ1908のケーブル1912が接続されるポートである。
入力装置1907及びディスプレイ1908は、例えば、タッチパネルである。
このプログラムは、メモリ1903にロードされ、プロセッサ1901に読み込まれ、プロセッサ1901によって実行される。
更に、補助記憶装置1902には、OS(Operating System)も記憶されている。
そして、OSの少なくとも一部がメモリ1903にロードされ、プロセッサ1901はOSを実行しながら、「〜部」の機能を実現するプログラムを実行する。
図18では、1つのプロセッサ1901が図示されているが、無線通信親機111、112、無線通信子機131〜133が複数のプロセッサ1901を備えていてもよい。
そして、複数のプロセッサ1901が「〜部」の機能を実現するプログラムを連携して実行してもよい。
また、「〜部」の処理の結果を示す情報やデータや信号値や変数値が、メモリ1903、補助記憶装置1902、又は、プロセッサ1901内のレジスタ又はキャッシュメモリに記憶される。
また、「〜部」の機能を実現するプログラムは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ(登録商標)ディスク、DVD等の記憶媒体に記憶される。
また、「〜部」を「回路」又は「工程」又は「手順」又は「処理」に読み替えてもよい。
「回路」及び「プロセッシングサーキットリー」は、プロセッサ1901だけでなく、ロジックIC又はGA(Gate Array)又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)又はFPGA(Field−Programmable Gate Array)といった他の種類の処理回路をも包含する概念である。
Claims (9)
- 無線通信装置であって、
複数の無線通信端末のうち当該無線通信装置に無線接続している移動無線通信端末である第1の移動無線通信端末からの無線フレームを受信するためのタイミングである第1の移動無線通信タイミングと、前記複数の無線通信端末のうち当該無線通信装置以外の他の無線通信装置に無線接続している移動無線通信端末である第2の移動無線通信端末からの無線フレームを受信するためのタイミングである第2の移動無線通信タイミングと、前記複数の無線通信端末のうち当該無線通信装置に無線接続している固定無線通信端末である第1の固定無線通信端末からの無線フレームを受信するためのタイミングである第1の固定無線通信タイミングとを、前記第1の移動無線通信タイミング及び前記第2の移動無線通信タイミングが前記第1の固定無線通信タイミングよりも先になるように設定して、無線フレームを受信する無線受信部と、
前記第2の移動無線通信タイミングにおいて前記無線受信部が前記第2の移動無線通信端末から無線フレームを受信した場合に、前記第2の移動無線通信端末の無線接続の接続先を切替える制御を行う切替え制御部とを有する無線通信装置。 - 前記無線受信部は、
前記第1の移動無線通信端末の個数分の第1の移動無線通信タイミングと、前記第2の移動無線通信端末の個数分の第2の移動無線通信タイミングと、前記第1の固定無線通信端末の個数分の第1の固定無線通信タイミングとが含まれる通信サイクルを繰り返して、無線フレームを受信する請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記切替え制御部は、
前記第2の移動無線通信タイミングにおいて前記無線受信部が前記第2の移動無線通信端末から無線フレームを受信した場合に、前記第2の移動無線通信端末の無線接続の接続先を前記他の無線通信装置から当該無線通信装置に切替える制御を行う請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記無線通信装置は、更に、
前記第1の移動無線通信タイミング及び前記第2の移動無線通信タイミングが開始する前に、応答を要求する無線フレームである応答要求フレームを送信する無線送信部を有し、
前記無線受信部は、
前記第1の移動無線通信タイミングでは、前記第1の移動無線通信端末から、前記応答要求フレームに応答する無線フレームである応答フレームを受信し、
前記第2の移動無線通信タイミングでは、前記第2の移動無線通信端末において無線接続の接続先の切替えが不要な場合は、前記第2の移動無線通信端末から前記応答フレームを受信せず、前記第2の移動無線通信端末において無線接続の接続先の切替えが必要な場合に、前記第2の移動無線通信端末から前記応答フレームを受信する請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記無線送信部は、
前記第2の移動無線通信タイミングでは前記無線受信部が前記第2の移動無線通信端末から前記応答フレームを受信しない場合でも前記応答要求フレームの再送を行わず、前記第1の移動無線通信タイミングでは前記無線受信部が前記第1の移動無線通信端末から前記応答フレームを受信しない場合に前記応答要求フレームの再送を行う請求項4に記載の無線通信装置。 - 前記切替え制御部は、
前記第1の移動無線通信タイミングにおいて、前記無線受信部が、無線接続の接続先の切替えを要求する無線フレームを前記第1の移動無線通信端末から受信した場合に、前記第1の移動無線通信端末の無線接続の接続先を切替える制御を行う請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記無線受信部は、
前記複数の無線通信端末のうち前記他の無線通信装置に無線接続している固定無線通信端末である第2の固定無線通信端末からの無線フレームを受信するためのタイミングを設定しない請求項1に記載の無線通信装置。 - コンピュータである無線通信装置が、
複数の無線通信端末のうち当該無線通信装置に無線接続している移動無線通信端末である第1の移動無線通信端末からの無線フレームを受信するためのタイミングである第1の移動無線通信タイミングと、前記複数の無線通信端末のうち当該無線通信装置以外の他の無線通信装置に無線接続している移動無線通信端末である第2の移動無線通信端末からの無線フレームを受信するためのタイミングである第2の移動無線通信タイミングと、前記複数の無線通信端末のうち当該無線通信装置に無線接続している固定無線通信端末である第1の固定無線通信端末からの無線フレームを受信するためのタイミングである第1の固定無線通信タイミングとを、前記第1の移動無線通信タイミング及び前記第2の移動無線通信タイミングが前記第1の固定無線通信タイミングよりも先になるように設定して、無線フレームを受信し、
前記第2の移動無線通信タイミングにおいて前記第2の移動無線通信端末から無線フレームが受信された場合に、前記第2の移動無線通信端末の無線接続の接続先を切替える制御を行う無線通信方法。 - コンピュータである無線通信装置に、
複数の無線通信端末のうち当該無線通信装置に無線接続している移動無線通信端末である第1の移動無線通信端末からの無線フレームを受信するためのタイミングである第1の移動無線通信タイミングと、前記複数の無線通信端末のうち当該無線通信装置以外の他の無線通信装置に無線接続している移動無線通信端末である第2の移動無線通信端末からの無線フレームを受信するためのタイミングである第2の移動無線通信タイミングと、前記複数の無線通信端末のうち当該無線通信装置に無線接続している固定無線通信端末である第1の固定無線通信端末からの無線フレームを受信するためのタイミングである第1の固定無線通信タイミングとを、前記第1の移動無線通信タイミング及び前記第2の移動無線通信タイミングが前記第1の固定無線通信タイミングよりも先になるように設定して、無線フレームを受信する無線受信処理と、
前記第2の移動無線通信タイミングにおいて前記第2の移動無線通信端末から無線フレームが受信された場合に、前記第2の移動無線通信端末の無線接続の接続先を切替える制御を行う切替え制御処理とを実行させる無線通信プログラム。
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