JP6288268B2 - 無線通信デバイス、無線通信方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

無線通信デバイス、無線通信方法及びコンピュータプログラム Download PDF

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Description

本発明は、通信パケットの衝突、それに伴う再送信の繰り返しによる電力消費量の増加を抑制し、電池寿命を延伸させることが可能な無線通信デバイス、無線通信方法及びコンピュータプログラムに関する。
無線ＬＡＮシステムに関する国際標準規格として、非特許文献１、特に９．３．４節のＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ） ａｃｃｅｓｓ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅに、個々の端末の通信チャネルの調停機能に関して記載されており、キャリアセンスを用いる協調方法であるＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）についても記載されている。
また、無線センサネットワーク（ＷＳＮ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）で多用されている国際標準規格として、非特許文献２に、ＣＳＭＡ／ＣＡを用いることが記載されている。無線センサネットワークは、センサからの情報量が少なく、電池駆動である場合が多いので電力消費量を少しでも抑制したいという要求が強いことから、低レート・低頻度でデータ通信を行う必要がある。
また、特許文献１には、キャリアセンスを用いて周波数を自動的に選択する送信周波数制限装置が開示されている。特許文献１では、無線チャネルを変更できない機器、特別に保護したい機器等が使用するチャネルを他の機器が使用しないように、他の機器に取り付けるアタッチメントとして送信周波数制限装置を用いている。
特開２００９−２００８０６号公報
ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１−２０１２ ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１５．４−２０１１
近年、無線ＬＡＮシステムが家庭にも普及しており、同一周波数帯を用いる他の無線ＬＡＮシステムと干渉する頻度が増大している。これにより、上述した通信プロトコルでキャリアセンスを実行してデータ通信する場合、衝突したパケットの再送信を頻繁に行うことで電力消費量が増加し、電池の寿命を延伸することが困難であるという問題点があった。
また、同一周波数帯を用いる複数のデータ通信システムが共存する場合、無線ＬＡＮシステム、無線センサネットワーク等がＣＳＭＡ／ＣＡを用いているときには、一定時間間隔で間欠的に周波数帯が他のシステムで使用されているか否かを調べるＣＣＡ（Ｃｌｅａｒ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）を実行し、周波数帯の空きを検知してから一定の待ち時間経過後に、検知された周波数帯でデータ通信を開始する。
しかし、データ通信待ち状態の無線通信デバイスが増えれば増えるほど、同一の、又は近接した時刻に待ち時間が終了する無線通信デバイスが増え、同時にデータ通信を開始する無線通信デバイスが複数存在する可能性が高くなる。これを回避するために、待ち回数が増加するにつれて一定の待ち時間に疑似的な待ち時間をランダムに付加して、待ち時間終了時刻の一致、すなわち通信パケットの衝突を回避する試みも行われている。この場合、衝突を回避することができたとしても、待ち回数が増えるほど頻繁にＣＣＡを実行する必要が増大し、電力消費量を抑制することがかえって困難になるおそれがあるという問題点があった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、通信パケットの衝突、それに伴う再送信の繰り返しによる電力消費量の増加を抑制し、電池寿命を延伸させることが可能な無線通信デバイス、無線通信方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明に係る無線通信デバイスは、キャリアセンス方式を用いて複数の通信システムの競合状態を制御する無線通信デバイスにおいて、送信対象となるデータ列は、データ本体部分と、該データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データとで構成されており、キャリアセンスを実行して、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第１の衝突判断手段と、該第１の衝突判断手段で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記先行データを送信する先行データ送信手段と、前記先行データの送信完了後にキャリアセンスを実行して、前記周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第２の衝突判断手段と、該第２の衝突判断手段で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記データ本体部分を送信するデータ本体部分送信手段と、前記第１の衝突判断手段及び／又は前記第２の衝突判断手段で、前記周波数帯が使用されていると判断した場合、前記周波数帯の競合を回避する競合回避手段とを備え、前記データ列は、ヘッダ情報と本体部分とで構成されており、前記先行データは、送信対象となる前記データ列の前記ヘッダ情報であることを特徴とする。
上記構成では、キャリアセンスを実行して、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断し、周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に先行データを送信する。先行データの送信完了後にキャリアセンスを実行して、周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断し、周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後にデータ本体部分を送信する。周波数帯が使用されていると判断した場合、周波数帯の競合を回避する。これにより、データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データについて、キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してから送信し、その後キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してからデータ本体部分を送信するので、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。また、周波数帯が競合している場合であっても送信のキャンセルにより失われるデータ量が少なく、無線通信機器、例えば無線通信デバイスの電力消費量を低減することが可能となる。また、先行データは、送信対象となるデータ列のヘッダ情報であるので、ヘッダ情報だけを容易に分割し、再送信することができるとともに、ヘッダ情報にはデータ内容及び変調方式に関する情報が含まれているので、無線通信方式を容易に識別することができ、周波数帯の競合関係の解消に役立つ情報を得ることが可能となる。
次に、上記目的を達成するために本発明に係る無線通信デバイスは、キャリアセンス方式を用いて複数の通信システムの競合状態を制御する無線通信デバイスにおいて、送信対象となるデータ列は、データ本体部分と、該データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データとで構成されており、キャリアセンスを実行して、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第１の衝突判断手段と、該第１の衝突判断手段で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記先行データを送信する先行データ送信手段と、前記先行データの送信完了後にキャリアセンスを実行して、前記周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第２の衝突判断手段と、該第２の衝突判断手段で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記データ本体部分を送信するデータ本体部分送信手段と、前記第１の衝突判断手段及び／又は前記第２の衝突判断手段で、前記周波数帯が使用されていると判断した場合、前記周波数帯の競合を回避する競合回避手段とを備え、送信対象となる前記データ列と独立したダミーデータを付与し、前記先行データとして機能させることを特徴とする。
上記構成では、キャリアセンスを実行して、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断し、周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に先行データを送信する。先行データの送信完了後にキャリアセンスを実行して、周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断し、周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後にデータ本体部分を送信する。周波数帯が使用されていると判断した場合、周波数帯の競合を回避する。これにより、データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データについて、キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してから送信し、その後キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してからデータ本体部分を送信するので、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。また、周波数帯が競合している場合であっても送信のキャンセルにより失われるデータ量が少なく、無線通信機器、例えば無線通信デバイスの電力消費量を低減することが可能となる。また、送信対象となるデータ列と独立したダミーデータを付与し、先行データとして機能させるので、ダミーデータを用いてキャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してからデータ本体部分を送信することができ、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。
また、本発明に係る無線通信デバイスは、前記データ列を前記先行データと前記データ本体部分とに分割する送信データ分割手段を備えることが好ましい。
上記構成では、データ列を先行データとデータ本体部分とに分割するので、先行データを用いてキャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してからデータ本体部分を送信することができ、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。
また、本発明に係る無線通信デバイスにおいて、前記送信データ分割手段は、送信対象となる前記データ列を二以上の部分データ列に分割することが好ましい。
上記構成では、送信対象となる前記データ列を二以上の部分データ列に分割するので、より精緻に周波数帯が競合しているか否かを確認することができ、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。
また、本発明に係る無線通信デバイスにおいて、前記先行データは、送信元及び／又は送信先を識別する識別情報を含むことが好ましい。
上記構成では、先行データは、送信元及び／又は送信先を識別する識別情報を含むので、送信先及び／又は送信元を容易に特定することができ、受信機におけるデータの受信漏れを防止することができるとともに、ひとまとまりのデータとして統合することも容易となる。
また、本発明に係る無線通信デバイスにおいて、前記他の通信システムは、無線ＬＡＮシステムであることが好ましい。
上記構成では、他の通信システムは、無線ＬＡＮシステムであるので、ＣＳＭＡ／ＣＡを確実に備えており、周波数帯の利用時間率も高くなることから、他の無線ＬＡＮシステムで用いる周波数帯と競合していないことを確認してからデータ本体部分を送信することにより、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。
また、本発明に係る無線通信デバイスにおいて、前記第１の衝突判断手段及び前記第２の衝突判断手段は、送信する電波の周波数帯が前記他の通信システムに使用されているか否かを判断する最小待ち時間が、無線ＬＡＮシステムの規約に基づく最小待ち時間よりも短いことが好ましい。
上記構成では、送信する電波の周波数帯が他の通信システムに使用されているか否かを判断する最小待ち時間が、無線ＬＡＮシステムの規約に基づく最小待ち時間よりも短いので、先行データを送信する電波の周波数帯が使用されていないと判断した場合、無線ＬＡＮシステムと衝突するおそれがない。
また、本発明に係る無線通信デバイスにおいて、前記データ列は、センサから一定時間間隔で入力を受け付けたデータ列であることが好ましい。
上記構成では、データ列は、センサから一定時間間隔で入力を受け付けたデータ列であるので、センサネットワークシステムにおいて、データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データについて、キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してから送信し、その後キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してからデータ本体部分を送信するので、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、センサの電池寿命を延伸させることができる。
次に、上記目的を達成するために本発明に係る無線通信方法は、キャリアセンス方式を用いて複数の通信システムの競合状態を制御する無線通信デバイスで実行することが可能な無線通信方法において、送信対象となるデータ列は、データ本体部分と、該データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データとで構成されており、前記無線通信デバイスは、キャリアセンスを実行して、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第１の工程と、該第１の工程で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記先行データを送信する第２の工程と、前記先行データの送信完了後にキャリアセンスを実行して、前記周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第３の工程と、該第３の工程で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記データ本体部分を送信する第４の工程と、前記第１の工程及び／又は前記第３の工程で、前記周波数帯が使用されていると判断した場合、前記周波数帯の競合を回避する第５の工程とを含み、前記データ列は、ヘッダ情報と本体部分とで構成されており、前記先行データは、送信対象となる前記データ列の前記ヘッダ情報であることを特徴とする。
を含むことを特徴とする。
上記構成では、キャリアセンスを実行して、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断し、周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に先行データを送信する。先行データの送信完了後にキャリアセンスを実行して、周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断し、周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後にデータ本体部分を送信する。周波数帯が使用されていると判断した場合、周波数帯の競合を回避する。これにより、データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データについて、キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してから送信し、その後キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してからデータ本体部分を送信するので、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。また、周波数帯が競合している場合であっても送信のキャンセルにより失われるデータ量が少なく、無線通信機器、例えば無線通信デバイスの電力消費量を低減することが可能となる。また、先行データは、送信対象となるデータ列のヘッダ情報であるので、ヘッダ情報だけを容易に分割し、再送信することができるとともに、ヘッダ情報にはデータ内容及び変調方式に関する情報が含まれているので、無線通信方式を容易に識別することができ、周波数帯の競合関係の解消に役立つ情報を得ることが可能となる。
次に、上記目的を達成するために本発明に係る無線通信方法は、キャリアセンス方式を用いて複数の通信システムの競合状態を制御する無線通信デバイスで実行することが可能な無線通信方法において、送信対象となるデータ列は、データ本体部分と、該データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データとで構成されており、前記無線通信デバイスは、キャリアセンスを実行して、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第１の工程と、該第１の工程で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記先行データを送信する第２の工程と、前記先行データの送信完了後にキャリアセンスを実行して、前記周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第３の工程と、該第３の工程で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記データ本体部分を送信する第４の工程と、前記第１の工程及び／又は前記第３の工程で、前記周波数帯が使用されていると判断した場合、前記周波数帯の競合を回避する第５の工程とを含み、送信対象となる前記データ列と独立したダミーデータを付与し、前記先行データとして機能させることを特徴とする。
上記構成では、キャリアセンスを実行して、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断し、周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に先行データを送信する。先行データの送信完了後にキャリアセンスを実行して、周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断し、周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後にデータ本体部分を送信する。周波数帯が使用されていると判断した場合、周波数帯の競合を回避する。これにより、データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データについて、キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してから送信し、その後キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してからデータ本体部分を送信するので、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。また、周波数帯が競合している場合であっても送信のキャンセルにより失われるデータ量が少なく、無線通信機器、例えば無線通信デバイスの電力消費量を低減することが可能となる。また、送信対象となるデータ列と独立したダミーデータを付与し、先行データとして機能させるので、ダミーデータを用いてキャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してからデータ本体部分を送信することができ、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。
また、本発明に係る無線通信方法において、前記無線通信デバイスは、前記データ列を前記先行データと前記データ本体部分とに分割する第６の工程を含むことが好ましい。
上記構成では、データ列を先行データとデータ本体部分とに分割するので、先行データを用いてキャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してからデータ本体部分を送信することができ、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。
また、本発明に係る無線通信方法において、前記第６の工程は、送信対象となる前記データ列を二以上の部分データ列に分割することが好ましい。
上記構成では、送信対象となる前記データ列を二以上の部分データ列に分割するので、より精緻に周波数帯が競合しているか否かを確認することができ、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。
また、本発明に係る無線通信方法において、前記先行データは、送信元及び／又は送信先を識別する識別情報を含むことが好ましい。
上記構成では、先行データは、送信元及び／又は送信先を識別する識別情報を含むので、送信先及び／又は送信元を容易に特定することができ、受信機におけるデータの受信漏れを防止することができるとともに、ひとまとまりのデータとして統合することも容易となる。
また、本発明に係る無線通信方法において、前記他の通信システムは、無線ＬＡＮシステムであることが好ましい。
上記構成では、他の通信システムは、無線ＬＡＮシステムであるので、ＣＳＭＡ／ＣＡを確実に備えており、周波数帯の利用時間率も高くなることから、他の無線ＬＡＮシステムで用いる周波数帯と競合していないことを確認してからデータ本体部分を送信することにより、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。
また、本発明に係る無線通信方法において、前記第１の工程及び前記第３の工程は、送信する電波の周波数帯が前記他の通信システムに使用されているか否かを判断する最小待ち時間が、無線ＬＡＮシステムの規約に基づく最小待ち時間よりも短いことが好ましい。
上記構成では、送信する電波の周波数帯が他の通信システムに使用されているか否かを判断する最小待ち時間が、無線ＬＡＮシステムの規約に基づく最小待ち時間よりも短いので、先行データを送信する電波の周波数帯が使用されていないと判断した場合、無線ＬＡＮシステムと衝突するおそれがない。
また、本発明に係る無線通信方法において、前記データ列は、センサから一定時間間隔で入力を受け付けたデータ列であることが好ましい。
上記構成では、データ列は、センサから一定時間間隔で入力を受け付けたデータ列であるので、センサネットワークシステムにおいて、データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データについて、キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してから送信し、その後キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してからデータ本体部分を送信するので、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、センサの電池寿命を延伸させることができる。
上記構成によれば、データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データについて、キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してから送信し、その後キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してからデータ本体部分を送信するので、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。また、周波数帯が競合している場合であっても送信のキャンセルにより失われるデータ量が少なく、無線通信機器、例えば無線通信デバイスの電力消費量を低減することが可能となる。また、先行データは、送信対象となるデータ列のヘッダ情報であるので、ヘッダ情報だけを容易に分割し、再送信することができるとともに、ヘッダ情報にはデータ内容及び変調方式に関する情報が含まれているので、無線通信方式を容易に識別することができ、周波数帯の競合関係の解消に役立つ情報を得ることが可能となる。さらに、送信対象となるデータ列と独立したダミーデータを付与し、先行データとして機能させるので、ダミーデータを用いてキャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してからデータ本体部分を送信することができ、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。
本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイスを用いた無線通信システムの構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイスの構成を示すブロック図である。 従来の無線通信デバイス（無線ＬＡＮ端末等）におけるデータの送受信動作の概要を示すタイムチャートである。 従来の無線通信デバイスにおける、同一の周波数帯において通信パケットが衝突する場合の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイスの送信データのデータ構成の例示図である。 本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイスの機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイスにおけるデータの送受信動作の概要を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイスにおける、同一の周波数帯において通信パケットが衝突しない場合の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイスにおける、同一の周波数帯において通信パケットが衝突する場合の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイスのマイコンの処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る無線通信デバイスにおけるデータの送受信動作の概要を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態２に係る無線通信デバイスにおける、同一の周波数帯における通信パケットの送信タイミングの説明図である。 本発明の実施の形態３に係る無線通信デバイスにおけるデータの送受信動作の概要を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態３に係る無線通信デバイスにおける、同一の周波数帯における通信パケットの送信タイミングの説明図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイスを用いた無線通信システムの構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態１に係る無線通信システムは、複数の無線ＬＡＮ端末（ＷＬＡＮ端末）１１ａ〜１１ｅが無線ＬＡＮサーバ（ＷＬＡＮ ＡＰ）１０に接続され、無線ＬＡＮ上でデータ通信を行っている。また、複数の無線システムネットワーク端末（ＷＳＮ端末）１２ａ、１２ｂ、２０が、それぞれ相互間で無線通信を行っている。
本実施の形態１に係る無線通信デバイスを、無線システムネットワーク端末２０として、上述したような無線通信が行われている無線通信システム内に設置する。図２は、本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイス２０の構成を示すブロック図である。図２では、無線通信デバイス２０が無線センサデバイスである場合を例に挙げて構成について説明する。
図２に示すように、本実施の形態１に係る無線通信デバイス２０は、少なくともアンテナ２１と接続された無線モジュール２２、動作を制御するマイコン２３、データを一時記憶するメモリ２４、各種センサ３０から信号を受信するセンサインタフェース２５、及び電力を供給する電源（電池）２６とで構成されている。センサ３０の種類は特に限定されるものではなく、赤外線センサ、超音波センサ等、用途に応じて選択されたセンサであれば何でも良い。
無線モジュール２２は、送受信ＩＣ２２１を備えており、アンテナ２１を介するデータの送受信を制御している。送受信ＩＣ２２１及びマイコン２３には、電源２６から電力が供給されており、データ通信あるいは演算処理により電力を消費する。
図３は、従来の無線通信デバイス（無線ＬＡＮ端末等）におけるデータの送受信動作の概要を示すタイムチャートである。図３に示すように、無線ＬＡＮ端末１１ａ〜１１ｅ（図１参照）は、ＣＳＭＡ／ＣＡを用いることが多く、この場合、一定時間間隔で間欠的にデータ送信する周波数帯（チャネル）が他の無線通信システムで使用されているか否かを調べるＣＣＡ（Ｃｌｅａｒ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）を実行する。以下、ＣＣＡを実行することを、キャリアセンスを実行すると言い換えることもある。
そして、データ送信する周波数帯が他の無線通信システムで使用されていない、すなわち周波数帯の空きが検知された場合には、キャリアセンスの実行時間を含む一定の待ち時間経過後に、空きが検知された周波数帯でデータ送信を実行する。図３の例では、データ列を送信する前にＣＣＡ３１を実行し、周波数帯の空きが検知された時点でデータ送信を実行している。
データ送信が完了した場合、他の無線ＬＡＮ端末においてキャリアセンスが実行されているときには、キャリアセンスの実行時間に加えて所定の待ち時間３２が発生する。待ち時間３２が経過した後、周波数帯に空きが存在する場合、すなわちデータ通信をしていない場合には、他の無線ＬＡＮ端末が送信したデータを受信する。
図４は、従来の無線通信デバイスにおける、同一の周波数帯において通信パケットが衝突する場合の説明図である。図４（ａ）は、図１における無線ＬＡＮサーバ１０のデータ送信のタイムチャート例を、図４（ｂ）、図４（ｄ）は、図１における無線ＬＡＮ端末１１ｂ、１１ｃのデータ送信のタイムチャート例を、それぞれ示している。図４（ｃ）は、図１における無線システムネットワーク端末（以下、無線通信デバイス）２０のデータ送信のタイムチャート例を示している。
図４の例では、まず無線ＬＡＮサーバ１０がＣＣＡ４１を実行した後にデータ送信を実行している。この間に例えば無線ＬＡＮ端末１１ｂ、１１ｃがデータ送信を試みるべくＣＣＡ４２、４３を実行しても、周波数帯に空きが存在しないので、データ送信の待機状態となる。また、無線通信デバイス２０は、センサで検出されたデータを送信するので、ＣＣＡ４４は一定時間間隔で間欠的に実行される。
図４に示すように、無線ＬＡＮ端末１１ｃ（図４（ｄ））は、ＣＣＡ４３を実行した時点で周波数帯の空きを検知することができないのでデータ送信することなく待機状態となる。また、無線ＬＡＮサーバ１０（図４（ａ））のデータ送信が完了し、無線ＬＡＮ端末１１ｂ（図４（ｂ））と無線通信デバイス２０（図４（ｃ））との待ち時間の終了時刻が偶然一致した場合、無線ＬＡＮ端末１１ｂ（図４（ｂ））と無線通信デバイス２０（図４（ｃ））とが同時にデータ送信を開始しようとするため、どちらもデータ送信に失敗する。
この場合、無線ＬＡＮ端末１１ｂ（図４（ｂ））も無線通信デバイス２０（図４（ｃ））も、時間をおいて今一度キャリアセンスを実行してから再送信することになるので、最初のデータ送信に用いた電力が無駄に消費される。特に無線通信デバイス２０（図４（ｃ））は、ボタン型電池のような小型の電源２６（図２参照）を備えているので、無駄な電力消費は極力抑制したい。
そこで、本実施の形態１に係る無線通信デバイス（無線システムネットワーク端末）２０は、送信対象となるデータをすべて送信するのではなく、キャリアセンスを実行した後、一部分のデータのみを送信し、待ち時間の終了時刻が一致していないことを確認した後に、残りの部分のデータを送信する。図５は、本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイス２０の送信データのデータ構成の例示図である。
図５（ａ）に示すように、本実施の形態１に係る無線通信デバイス（無線システムネットワーク端末）２０は、送信データ５１を、先行データ５２とデータ本体部分５３とに２分割する。先行データ５２は、データ本体部分５３よりもデータ量が小さいことが好ましい。少しでも通信負荷を低減することができるからである。
また、図５（ｂ）に示すように先行データ５２がヘッダ情報５４であっても良い。ヘッダ情報５４だけを容易に分割し、再送信することができるとともに、ヘッダ情報５４にはデータ内容及び変調方式に関する情報が含まれているので、無線通信方式を容易に識別することができ、競合関係の解消に役立つ情報を得ることが可能となる。また、ヘッダ情報５４は、データ本体部分５５よりもデータ量が小さいので、少しでも通信負荷を低減することが可能となる。
なお、この場合、先行データであるヘッダ情報５４は、送信元及び／又は送信先を識別する識別情報を含んでいる。例えば送信元及び／又は送信先を示すＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス、あるいは送信元ＩＤ及び／又は送信先ＩＤ等である。したがって、送信元及び／又は送信先を容易に特定することができ、受信する機器におけるデータの受信漏れを防止することができるとともに、ひとまとまりのデータとしてデータを統合することも容易となる。もちろん、図５（ａ）のように単純に分割した場合であっても、先行データ５２に送信元及び／又は送信先を識別する識別情報が含まれていることが好ましいことは言うまでもない。
さらに図５（ｃ）に示すように、新たにダミーデータ５６を付与して先行データとして機能させても良い。ダミーデータ５６を用いてキャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してから、データ本体部分である送信データ５１を送信することができ、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となる送信データ５１を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。
図６は、本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイス２０の機能ブロック図である。図６に示すように、本実施の形態１に係る無線通信デバイス２０の第１の衝突判断手段６０１は、キャリアセンスを実行して、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する。具体的には、第１の衝突判断手段６０１はキャリアセンス実行手段６０２を備えており、データの送信を開始する前に無線通信する電波の周波数帯（チャネル）が使用されているか否かを判断する。使用されていない場合を「アイドル状態」、使用されている場合を「ビジー状態」と呼ぶ。
先行データ送信手段６０３は、第１の衝突判断手段６０１で、送信する電波の周波数帯が競合する他の通信システムに使用されていない、すなわちアイドル状態であると判断した場合、所定時間経過後に先行データを送信する。なお、先行データは、図５に示す先行データ５２であり、ヘッダ情報５４であっても良いし、ダミーデータ５６であっても良い。また、キャリアセンスを実行する前に先行データを生成しておいても良いし、送信データ分割手段６０４を設けて、送信対象となるデータ列を先行データとデータ本体部分とに分割しても良い。
第２の衝突判断手段６０５は、先行データの送信完了後にキャリアセンスを実行して、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する。具体的には、第２の衝突判断手段６０５はキャリアセンス実行手段６０６を備えており、データの送信を開始する前に無線通信する電波の周波数帯（チャネル）が使用されているか否かを判断する。
データ本体部分送信手段６０７は、第２の衝突判断手段６０５で、周波数帯が使用されていない、すなわちアイドル状態であると判断した場合、所定時間経過後にデータ本体部分を送信する。これにより、送信対象となるすべてのデータ列の送信が完了する。
競合回避手段６０８は、第１の衝突判断手段６０１及び／又は第２の衝突判断手段６０５で、送信する電波の周波数帯が競合する他の通信システムに使用されている、すなわちビジー状態であると判断した場合、周波数帯の競合を回避する。第１の衝突判断手段６０１でビジー状態であると判断した場合には、データ送信自体をキャンセルするので、余分なデータを送信することがない。
一方、第２の衝突判断手段６０５でビジー状態であると判断した場合には、データ本体部分の送信をキャンセルする。したがって、先行データだけは送信されるものの、データ量が小さいことから通信負荷を低減することができる。
図７は、本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイス２０におけるデータの送受信動作の概要を示すタイムチャートである。図７に示すように、無線通信デバイス２０は、ＣＳＭＡ／ＣＡを用いており、一定時間間隔で間欠的にデータ送信する周波数帯（チャネル）が他の無線通信システムで使用されているか否かを調べるＣＣＡ（Ｃｌｅａｒ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）を実行する（キャリアセンスを実行する）。
そして、データ送信する周波数帯が他の無線通信システムで使用されていない、すなわち周波数帯の空きが検知された場合には、キャリアセンスの実行時間を含む一定の待ち時間経過後に、空きが検知された周波数帯でデータ送信を実行する。
図７の例では、データ列を先行データ７３とデータ本体部分７４とに分割し、まず先行データ７３を送信する前にＣＣＡ７１を実行し、周波数帯の空きが検知された時点で、先行データ７３を送信し、先行データ７３の送信が完了した時点で再度ＣＣＡ７２を実行している。今一度、周波数帯の空きが検知された時点で、残りのデータ本体部分７４を送信している。
データ列全体の送信が完了した場合、他の無線ＬＡＮ端末においてキャリアセンスが実行されているときには、キャリアセンスの実行時間に加えて所定の待ち時間が発生する。待ち時間が経過した後、周波数帯に空きが存在する場合、すなわちデータ通信をしていない場合には、他の無線ＬＡＮ端末が送信したデータを受信する。
図８は、本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイス２０における、同一の周波数帯において通信パケットが衝突しない場合の説明図である。図８（ａ）は、図１における無線ＬＡＮサーバ１０のデータ送信のタイムチャート例を、図８（ｂ）、図８（ｄ）は、図１における無線ＬＡＮ端末１１ｂ、１１ｃのデータ送信のタイムチャート例を、それぞれ示している。図８（ｃ）は、図１における無線通信デバイス（無線システムネットワーク端末）２０のデータ送信のタイムチャート例を示している。
図８の例では、まず無線ＬＡＮサーバ１０（図８（ａ））がＣＣＡ８１を実行した後にデータ送信を実行している。この間に例えば無線ＬＡＮ端末１１ｂ（図８（ｂ））、無線通信デバイス２０（図８（ｃ））、無線ＬＡＮ端末１１ｃ（図８（ｄ））がデータ送信を試みるべくＣＣＡ８２、８４、８３を実行しても、周波数帯に空きが存在しないので、データ送信の待機状態となる。また、無線通信デバイス２０は、センサ３０で検出されたデータを送信するので、ＣＣＡ８４は一定時間間隔で間欠的に実行される。
図８に示すように、無線ＬＡＮ端末１１ｃ（図８（ｄ））は、ＣＣＡ８３を実行した時点で周波数帯の空きを検知することができないのでデータ送信することなく待機状態となる。また、無線ＬＡＮサーバ１０（図８（ａ））のデータ送信が完了した時点では、無線ＬＡＮ端末１１ｂ（図８（ｂ））と無線通信デバイス２０（図８（ｃ））とは待ち時間が継続しており、無線通信デバイス２０（図８（ｃ））の待ち時間の終了時刻の方が、無線ＬＡＮ端末１１ｂ（図８（ｂ））の待ち時間の終了時刻よりも早い（待ち時間が短い）。
この場合、無線ＬＡＮ端末１１ｂ（図８（ｂ））は、無線通信デバイス２０（図８（ｃ））の先行データ８６の送信により周波数帯に空きが存在しないので、データを送信せずに待機する。一方、無線通信デバイス２０（図８（ｃ））は、先行データ８６の送信完了後、ＣＣＡ８５を再度実行して、周波数帯に空きが存在することを確認した後、データ本体部分８７を送信する。
しかし、無線ＬＡＮ端末１１ｂの待ち時間と無線通信デバイス２０の待ち時間とのタイミングによっては、通信パケットが衝突するケースも想定される。図９は、本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイス２０における、同一の周波数帯において通信パケットが衝突する場合の説明図である。図８と同様、図９（ａ）は、図１における無線ＬＡＮサーバ１０のデータ送信のタイムチャート例を、図９（ｂ）、図９（ｄ）は、図１における無線ＬＡＮ端末１１ｂ、１１ｃのデータ送信のタイムチャート例を、それぞれ示している。図９（ｃ）は、図１における無線通信デバイス（無線システムネットワーク端末）２０のデータ送信のタイムチャート例を示している。
図９の例では、まず無線ＬＡＮサーバ１０（図９（ａ））がＣＣＡ９１を実行した後にデータ送信を実行している。この間に例えば無線ＬＡＮ端末１１ｂ、１１ｃ（図９（ｂ）、（ｄ））がデータ送信を試みるべくＣＣＡ９２、９３を実行しても、周波数帯に空きが存在しないので、データ送信の待機状態となる。また、無線通信デバイス２０（図９（ｃ））は、センサで検出されたデータを送信するので、ＣＣＡ９４は一定時間間隔で間欠的に実行される。
図９に示すように、無線ＬＡＮ端末１１ｃ（図９（ｄ））は、ＣＣＡ９３を実行した時点で周波数帯の空きを検知することができないのでデータ送信することなく待機状態となる。また、無線ＬＡＮサーバ１０（図９（ａ））のデータ送信が完了し、無線ＬＡＮ端末１１ｂ（図９（ｂ））と無線通信デバイス２０（図９（ｃ））との待ち時間の終了時刻が偶然一致した場合、無線ＬＡＮ端末１１ｂ（図９（ｂ））と無線通信デバイス２０（図９（ｃ））とが同時にデータ送信を開始しようとするため、どちらもデータ送信に失敗する。
しかし、従来と異なるのは、データ送信に失敗した場合に、送信がキャンセルされるデータ量は、無線通信デバイス２０（図９（ｃ））ではデータ本体部分９８は送信されないので、先行データ９７だけに留まるという点である。つまり、データ送信には失敗したものの、通信ロスとなるデータ量が、従来の方法で通信ロスとなるデータ量より少なくて済むことから、データ通信に係る電力消費量を抑制することができ、ひいては図９（ｃ）に示すようにボタン型電池のような小型の電源２６（図２参照）を備えている無線通信デバイス２０であっても、電池の寿命を延伸させることが可能となる。
図１０は、本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイス２０のマイコン２３の処理手順を示すフローチャートである。図１０において、無線通信デバイス２０のマイコン２３は、キャリアセンスを実行し（ステップＳ１００１）、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する（ステップＳ１００２）。具体的には、第１の衝突判断手段６０１はキャリアセンス実行手段６０２を備えており、データの送信を開始する前に無線通信する電波の周波数帯（チャネル）が使用されているかを判断する。
マイコン２３が、送信する電波の周波数帯が競合する他の通信システムに使用されていない、すなわちアイドル状態であると判断した場合（ステップＳ１００２：ＮＯ）、マイコン２３は、所定時間経過したか否かを判断する（ステップＳ１００３）。マイコン２３が、所定時間経過していないと判断した場合（ステップＳ１００３：ＮＯ）、マイコン２３がデータの送信待ち状態となる。
マイコン２３が、所定時間経過したと判断した場合（ステップＳ１００３：ＹＥＳ）、マイコン２３は、先行データを送信する（ステップＳ１００４）。なお、先行データは、図５に示す先行データ５２であり、ヘッダ情報５４であっても良いし、ダミーデータ５６であっても良い。また、キャリアセンスを実行する前に先行データを生成しておいても良いし、送信時に分割しても良い。
マイコン２３は、先行データの送信が完了したか否かを判断する（ステップＳ１００５）。マイコン２３が、送信が完了していないと判断した場合（ステップＳ１００５：ＮＯ）、マイコン２３は、完了待ち状態となる。マイコン２３が、送信が完了したと判断した場合（ステップＳ１００５：ＹＥＳ）、マイコン２３は、キャリアセンスを実行し（ステップＳ１００６）、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する（ステップＳ１００７）。
マイコン２３が、送信する電波の周波数帯が使用されていないと判断した場合（ステップＳ１００７：ＮＯ）、マイコン２３は、所定時間経過したか否かを判断する（ステップＳ１００８）。マイコン２３が、所定時間経過していないと判断した場合（ステップＳ１００８：ＮＯ）、マイコン２３がデータの送信待ち状態となる。
マイコン２３が、所定時間経過したと判断した場合（ステップＳ１００８：ＹＥＳ）、マイコン２３は、データ本体部分を送信する（ステップＳ１００９）。これにより、送信対象となるすべてのデータ列の送信が完了する。
マイコン２３が、送信する電波の周波数帯が競合する他の通信システムに使用されていると判断した場合（ステップＳ１００２：ＹＥＳ、ステップＳ１００７：ＹＥＳ）、マイコン２３は、周波数帯の競合を回避する（ステップＳ１０１０）。具体的には、データ送信をキャンセルする。
以上のように本実施の形態１によれば、データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データについて、キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してから送信し、その後キャリアセンスを実行して、周波数帯が競合していないことを確認してからデータ本体部分を送信するので、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。また、周波数帯が競合している場合であっても送信のキャンセルにより失われるデータ量が少なく、無線通信機器、例えば無線通信デバイスの電力消費量を低減することが可能となる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る無線通信デバイス２０を含む無線通信システムは、実施の形態１に係る無線通信デバイス２０を含む無線通信システムと基本的な構成は同じである。しかし、送信する電波の周波数が他の通信システムに使用されているか否かを判断する最小待ち時間が、無線ＬＡＮシステムの規約に基づく最小待ち時間よりも短くなるよう設定している点で、実施の形態１とは相違する。
図１１は、本発明の実施の形態２に係る無線通信デバイス２０におけるデータの送受信動作の概要を示すタイムチャートである。図１１に示すように、無線通信デバイス２０は、ＣＳＭＡ／ＣＡを用いており、一定時間間隔で間欠的にデータ送信する周波数帯（チャネル）が他の無線通信システムで使用されているか否かを調べるＣＣＡ（Ｃｌｅａｒ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）を実行する（キャリアセンスを実行する）。
そして、データ送信する周波数帯が他の無線通信システムで使用されていない、すなわち周波数帯の空きが検知された場合には、キャリアセンスの実行時間を含む一定の待ち時間経過後に、空きが検知された周波数帯でデータ送信を実行する。
図１１の例では、データ列を先行データ１１３とデータ本体部分１１４とに分割し、まず先行データ１１３を送信する前にＣＣＡ１１１を実行し、周波数帯の空きが検知された時点で、先行データ１１３を送信し、先行データ１１３の送信が完了した時点で再度ＣＣＡ１１２を実行している。今一度、周波数帯の空きが検知された時点で、残りのデータ本体部分１１４を送信している。
データ列全体の送信が完了した場合、他の無線ＬＡＮ端末においてキャリアセンスが実行されているときには、キャリアセンスの実行時間に加えて所定の待ち時間が発生する。待ち時間が経過した後、周波数帯に空きが存在する場合、すなわちデータ通信をしていない場合には、他の無線ＬＡＮ端末が送信したデータを受信する。
そして、無線ＬＡＮ端末の待ち時間と無線通信デバイスの待ち時間とのタイミングによって、通信パケットが衝突するケースが生じることがないよう、本実施の形態２では、送信する電波の周波数帯が他の通信システムに使用されているか否かを判断する最小待ち時間を、無線ＬＡＮシステムの規約に基づく最小待ち時間よりも短くなるように設定している。
図１２は、本発明の実施の形態２に係る無線通信デバイス２０における、同一の周波数帯における通信パケットの送信タイミングの説明図である。図９と同様、図１２（ａ）は、図１における無線ＬＡＮサーバ１０のデータ送信のタイムチャート例を、図１２（ｂ）、図１２（ｄ）は、図１における無線ＬＡＮ端末１１ｂ、１１ｃのデータ送信のタイムチャート例を、それぞれ示している。図１２（ｃ）は、図１における無線通信デバイス（無線システムネットワーク端末）２０のデータ送信のタイムチャート例を示している。
図１２の例では、まず無線ＬＡＮサーバ１０（図１２（ａ））がＣＣＡ１２１を実行した後にデータ送信を実行している。この間に例えば無線ＬＡＮ端末１１ｂ、１１ｃ（図１２（ｂ）、（ｄ））がデータ送信を試みるべくＣＣＡ１２２、１２３を実行しても、周波数帯に空きが存在しないので、データ送信の待機状態となる。また、無線通信デバイス２０（図１２（ｃ））は、センサ３０で検出されたデータを送信するので、ＣＣＡ１２４は一定時間間隔で間欠的に実行される。
図１２に示すように、無線ＬＡＮ端末１１ｃ（図１２（ｄ））は、ＣＣＡ１２３を実行した時点で周波数帯の空きを検知することができないのでデータ送信することなく待機状態となる。また、無線ＬＡＮサーバ１０（図１２（ａ））のデータ送信が完了した場合、無線ＬＡＮ端末１１ｂ（図１２（ｂ））は、その時点から無線ＬＡＮの規約で定められたＤＩＦＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ＩｎｔｅｒＦｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）時間までＣＣＡが実行される。
そして、実施の形態２では、ＤＩＦＳ時間よりも、無線通信デバイス２０（図１２（ｃ））が送信する電波の周波数帯が他の通信システムに使用されているか否かを判断する最小待ち時間、言い換えればキャリアセンスを実行するのに要する時間の方が短くなるように設定されている。したがって、無線ＬＡＮサーバ１０（図１２（ａ））のデータ送信が完了した時点から一定時間キャリアセンスが実行されるので、無線ＬＡＮ端末１１ｂ（図１２（ｂ））よりも無線通信デバイス２０（図１２（ｃ））の方が、待ち時間が早く終了する。
これにより、無線通信デバイス２０（図１２（ｃ））が先行データ１２７を送信し、無線ＬＡＮ端末１１ｂ（図１２（ｂ））は、先行データ１２７の送信により周波数帯の空きを検知することができないので、データ送信することなく待機状態となる。したがって、通信パケットが衝突することがなく、データを再送信する必要がなくなる。
また、無線通信デバイス２０（図１２（ｃ））は先行データ１２７の送信を完了した後、再度ＣＣＡ１２６を実行して、データ本体部分１２８を送信する。したがって、通信ロスが発生しないことから、データ通信に係る電力消費量を抑制することができ、ひいては図１２（ｃ）に示すようにボタン型電池のような小型の電源２６（図２参照）を備えている無線通信デバイス２０であっても、電池の寿命を延伸させることが可能となる。
以上のように本実施の形態２によれば、タイミングを固定（上記のとおり規定）することにより通信ロスが発生しないようにすることで、データ通信に係る電力消費量を抑制することができ、ひいては無線通信デバイス２０（図１２（ｃ））のようにボタン型電池のような小型の電源（電池）２６を備えている無線通信デバイスであっても、電池の寿命を延伸させることが可能となる。
なお、実施の形態２では、送信する電波の周波数帯が他の通信システムに使用されているか否かを判断する最小待ち時間を、無線ＬＡＮの規約に基づく最小待ち時間よりも短くなるように設定しているが、例えば無線ＬＡＮの国際標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１１で定義されている最短のフレーム送信間隔であるＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ ＩｎｔｅｒＦｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）より長いことが好ましい。ＳＩＦＳは、無線ＬＡＮのデータ送信先からのＡＣＫ信号の返信待ち時間であり、ＳＩＦＳ以上の待ち時間とすることで、データ送信が正常に終了するはずの無線ＬＡＮ端末との競合を回避することができる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る無線通信デバイス２０を含む無線通信システムは、実施の形態１及び２に係る無線通信デバイス２０を含む無線通信システムと基本的な構成は同じである。しかし、送信対象となるデータ列を二以上の部分データ列に分割する点で、実施の形態１及び２とは相違する。
図１３は、本発明の実施の形態３に係る無線通信デバイス２０におけるデータの送受信動作の概要を示すタイムチャートである。図１３に示すように、無線通信デバイス２０は、ＣＳＭＡ／ＣＡを用いており、一定時間間隔で間欠的にデータ送信する周波数帯（チャネル）が他の無線通信システムで使用されているか否かを調べるＣＣＡ（Ｃｌｅａｒ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）を実行する（キャリアセンスを実行する）。
そして、データ送信する周波数帯が他の無線通信システムで使用されていない、すなわち周波数帯の空きが検知された場合には、キャリアセンスの実行時間を含む一定の待ち時間経過後に、空きが検知された周波数帯でデータ送信を実行する。
図１３の例では、データ列を先行データとデータ本体部分とではなく、一律にｎ（ｎは自然数）等分に分割した部分データ列を生成し、まず最初の部分データ列１５１を送信する前にＣＣＡ１３１を実行し、周波数帯の空きが検知された時点で、最初の部分データ列１５１を送信する。次に、部分データ列１５１の送信が完了した時点で再度ＣＣＡ１３２を実行している。今一度、周波数帯の空きが検知された時点で、次の部分データ列１５２を送信している。以下、順次ＣＣＡ１３３、・・・、１３ｎの実行と部分データ列１５３、・・・、１５ｎの送信を繰り返す。
データ列全体の送信が完了した場合、他の無線ＬＡＮ端末においてキャリアセンスが実行されているときには、キャリアセンスの実行時間に加えて所定の待ち時間が発生する。待ち時間が経過した後、周波数帯に空きが存在する場合、すなわちデータ通信をしていない場合には、他の無線ＬＡＮ端末が送信したデータを受信する。
そして、無線通信デバイス２０のＣＣＡ実行のタイミングが頻繁になるので、例えば無線ＬＡＮに接続されている無線ＬＡＮ端末がデータ送信しながら接近してきた場合等であっても、通信ロスの発生を最小限に抑制することができる。
図１４は、本発明の実施の形態３に係る無線通信デバイス２０における、同一の周波数帯における通信パケットの送信タイミングの説明図である。図９と同様、図１４（ａ）は、図１における無線ＬＡＮサーバ１０のデータ送信のタイムチャート例を、図１４（ｂ）は、図１における無線ＬＡＮ端末１１ｂのデータ送信のタイムチャート例を、それぞれ示している。図１４（ｃ）は、図１における無線通信デバイス（無線システムネットワーク端末）２０のデータ送信のタイムチャート例を示している。
そして、図１４（ｄ）は、無線ＬＡＮでデータを送信しながら接近してきた移動端末である無線ＬＡＮ端末のデータ送信のタイムチャート例を示している。図１４の例では、まず無線ＬＡＮサーバ１０（図１４（ａ））がＣＣＡ１４１を実行した後にデータ送信を実行している。この間に例えば無線ＬＡＮ端末１１ｂ（図１４（ｂ））がデータ送信を試みるべくＣＣＡ１４２を実行しても、周波数帯に空きが存在しないので、データ送信の待機状態となる。また、無線通信デバイス２０（図１４（ｃ））は、センサ３０で検出されたデータを送信するので、ＣＣＡ１４４は一定時間間隔で間欠的に実行される。
無線通信デバイス２０は、送信するデータ列をｎ分割している。したがって、分割された部分データ列１５１〜１５ｎをそれぞれ送信する前に、それぞれキャリアセンス（ＣＣＡ１４４〜１４ｎ）を実行している。図１４の例では、無線ＬＡＮ端末１１ｂ（図１４（ｂ））は、ＣＣＡ１４２を実行した時点で周波数帯の空き（所定時間以上の空き）を検知することができないのでデータ送信することなく待機状態となる。
そして、無線通信デバイス２０は、ＣＣＡ１４５、１４６を実行してから部分データ列１５１、１５２を送信している。ここで、部分データ列１５２の送信中に無線ＬＡＮ端末（図１４（ｄ））が送信データ１６０を送信しながら接近してきた場合、ＣＣＡ１４７を実行することで、周波数帯の空きを検知することができない。したがって、これ以降の部分データ列１５３、・・・、１５ｎは、送信されることなくキャンセルされる。
これにより、無線ＬＡＮ端末（図１４（ｄ））が接近してきた場合、ＣＣＡを実行することにより、部分データ列の送信キャンセルになる。しかし、データ列は分割されているので、部分データ列のみ送信キャンセルになり、通信ロスの発生が最小限に抑制される。したがって、データ通信に係る電力消費量を抑制することができ、ひいては図１４（ｃ）に示すようにボタン型電池のような小型の電源２６（図２参照）を備えている無線通信デバイス２０であっても、電池の寿命を延伸させることが可能となる。
以上のように本実施の形態３によれば、送信対象となるデータ列を二以上の部分データ列に分割するので、より精緻に周波数帯が競合しているか否かを確認することができ、周波数帯が競合しているにも関わらず送信対象となるデータ列全体を送信する必要がなく、通信負荷を低減することができる。
その他、上述した実施の形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができることは言うまでもない。
１０ 無線ＬＡＮサーバ（ＷＬＡＮ ＡＰ）
１１ａ〜１１ｅ 無線ＬＡＮ端末（ＷＬＡＮ端末）
１２ａ、１２ｂ、２０ 無線システムネットワーク端末（無線通信デバイス）
２３ マイコン
２６ 電源（電池）

Claims (16)

  1. キャリアセンス方式を用いて複数の通信システムの競合状態を制御する無線通信デバイスにおいて、
    送信対象となるデータ列は、データ本体部分と、該データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データとで構成されており、
    キャリアセンスを実行して、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第１の衝突判断手段と、
    該第１の衝突判断手段で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記先行データを送信する先行データ送信手段と、
    前記先行データの送信完了後にキャリアセンスを実行して、前記周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第２の衝突判断手段と、
    該第２の衝突判断手段で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記データ本体部分を送信するデータ本体部分送信手段と、
    前記第１の衝突判断手段及び／又は前記第２の衝突判断手段で、前記周波数帯が使用されていると判断した場合、前記周波数帯の競合を回避する競合回避手段と
    を備え、
    前記データ列は、ヘッダ情報と本体部分とで構成されており、
    前記先行データは、送信対象となる前記データ列の前記ヘッダ情報であることを特徴とする無線通信デバイス。
  2. キャリアセンス方式を用いて複数の通信システムの競合状態を制御する無線通信デバイスにおいて、
    送信対象となるデータ列は、データ本体部分と、該データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データとで構成されており、
    キャリアセンスを実行して、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第１の衝突判断手段と、
    該第１の衝突判断手段で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記先行データを送信する先行データ送信手段と、
    前記先行データの送信完了後にキャリアセンスを実行して、前記周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第２の衝突判断手段と、
    該第２の衝突判断手段で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記データ本体部分を送信するデータ本体部分送信手段と、
    前記第１の衝突判断手段及び／又は前記第２の衝突判断手段で、前記周波数帯が使用されていると判断した場合、前記周波数帯の競合を回避する競合回避手段と
    を備え、
    送信対象となる前記データ列と独立したダミーデータを付与し、前記先行データとして機能させることを特徴とする無線通信デバイス。
  3. 前記データ列を前記先行データと前記データ本体部分とに分割する送信データ分割手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信デバイス。
  4. 前記送信データ分割手段は、送信対象となる前記データ列を二以上の部分データ列に分割することを特徴とする請求項３に記載の無線通信デバイス。
  5. 前記先行データは、送信元及び／又は送信先を識別する識別情報を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
  6. 前記他の通信システムは、無線ＬＡＮシステムであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
  7. 前記第１の衝突判断手段及び前記第２の衝突判断手段は、送信する電波の周波数帯が前記他の通信システムに使用されているか否かを判断する最小待ち時間が、無線ＬＡＮシステムの規約に基づく最小待ち時間よりも短いことを特徴とする請求項６に記載の無線通信デバイス。
  8. 前記データ列は、センサから一定時間間隔で入力を受け付けたデータ列であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
  9. キャリアセンス方式を用いて複数の通信システムの競合状態を制御する無線通信デバイスで実行することが可能な無線通信方法において、
    送信対象となるデータ列は、データ本体部分と、該データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データとで構成されており、
    前記無線通信デバイスは、
    キャリアセンスを実行して、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第１の工程と、
    該第１の工程で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記先行データを送信する第２の工程と、
    前記先行データの送信完了後にキャリアセンスを実行して、前記周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第３の工程と、
    該第３の工程で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記データ本体部分を送信する第４の工程と、
    前記第１の工程及び／又は前記第３の工程で、前記周波数帯が使用されていると判断した場合、前記周波数帯の競合を回避する第５の工程と
    を含み、
    前記データ列は、ヘッダ情報と本体部分とで構成されており、
    前記先行データは、送信対象となる前記データ列の前記ヘッダ情報であることを特徴とする無線通信方法。
  10. キャリアセンス方式を用いて複数の通信システムの競合状態を制御する無線通信デバイスで実行することが可能な無線通信方法において、
    送信対象となるデータ列は、データ本体部分と、該データ本体部分よりもデータ量が小さい先行データとで構成されており、
    前記無線通信デバイスは、
    キャリアセンスを実行して、送信する電波の周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第１の工程と、
    該第１の工程で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記先行データを送信する第２の工程と、
    前記先行データの送信完了後にキャリアセンスを実行して、前記周波数帯が、競合する他の通信システムに使用されているか否かを判断する第３の工程と、
    該第３の工程で、前記周波数帯が使用されていないと判断した場合、所定時間経過後に前記データ本体部分を送信する第４の工程と、
    前記第１の工程及び／又は前記第３の工程で、前記周波数帯が使用されていると判断した場合、前記周波数帯の競合を回避する第５の工程と
    を含み、
    送信対象となる前記データ列と独立したダミーデータを付与し、前記先行データとして機能させることを特徴とする無線通信方法。
  11. 前記無線通信デバイスは、
    前記データ列を前記先行データと前記データ本体部分とに分割する第６の工程を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の無線通信方法。
  12. 前記第６の工程は、送信対象となる前記データ列を二以上の部分データ列に分割することを特徴とする請求項１１に記載の無線通信方法。
  13. 前記先行データは、送信元及び／又は送信先を識別する識別情報を含むことを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の無線通信方法。
  14. 前記他の通信システムは、無線ＬＡＮシステムであることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか一項に記載の無線通信方法。
  15. 前記第１の工程及び前記第３の工程は、送信する電波の周波数帯が前記他の通信システムに使用されているか否かを判断する最小待ち時間が、無線ＬＡＮシステムの規約に基づく最小待ち時間よりも短いことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信方法。
  16. 前記データ列は、センサから一定時間間隔で入力を受け付けたデータ列であることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか一項に記載の無線通信方法。
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