JPWO2015129242A1 - 無線通信制御装置、無線通信制御方法、プログラム、および無線通信制御システム - Google Patents
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Abstract
複数の無線通信方式を同時に使用する場合において、効果的に複数の無線通信方式間の干渉を防止することが出来ない、という問題を解決するために、本発明の無線通信制御装置は、第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御部と、第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御部と、を備え、第2通信方式制御部は、第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、第1の無線通信方式による無線通信期間中は第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する。
Description
本発明は、無線通信制御装置、無線通信制御方法、記憶媒体、および無線通信制御システムに関する。
現在の日本では、920MHz帯の無線通信規格の1つとして、IEEE802.15.4g/eを利用することが出来る。IEEE802.15.4g/eはサブギガ帯に対する規格であり、主にWPAN(Wireless Personal Area Network)において使用されている。上記において、IEEEは、Institute of Electrical and Electronics Engineersの略である。また、同じ920MHz帯を使用する国際標準規格の1つとして、サブギガ版WiFi(Wireless Fidelity)としての活用を期待されるIEEE802.11ahの策定が進んでいる。そのため、近い将来、これら2つの規格を活用した無線センサーネットワークによる監視システムが実現すると考えられる。
このように、IEEE802.15.4g/eに代表されるWPAN規格とIEEE802.11ahに代表されるWLAN(Wireless Local Area Network)規格とが共存した場合、異なる規格相互に干渉が生じることになる。その結果、配信遅延の増加や最大スループットの低下など通信品質が低下するという問題が生じることが懸念されている。
上記問題は、WPAN規格とWLAN規格との共存以外でも起こりうる。つまり、ある環境下において複数の無線通信方式が共存すると、当該複数の無線通信方式相互に干渉が生じることがあるという問題が生じることになる。そこで、異なる通信方式間の干渉を低減する技術の実現が望まれている。
このような干渉の低減を目的とする技術の一つとして、例えば、特許文献1が知られている。特許文献1には、共通の無線通信媒体を共有する異なる通信システム間の干渉の低減を目的とした技術が記載されている。具体的には、特許文献1は、干渉する2つの無線通信方式として、IEEE802.15.3およびIEEE802.11に相当する規格を想定している。そして、特許文献1では、IEEE802.15.3規格相当のCAP(Contention Access Period)とCFP(Contention Free Period)とを、IEEE802.11規格相当のCP(Contention Period)とCFPとに同期させている。このようにIEEE802.15.3規格相当のCAPとCFPとを、IEEE802.11規格相当のCPとCFPとに同期させることで、特許文献1によると、不要な通信の衝突を避けることが出来る。
また、関連する技術として特許文献2が知られている。特許文献2には、複数の無線デバイス間において無線通信に使用している周波数帯を別のものに効果的に切り替えるための技術が記載されている。特許文献2に記載されている方法において、一の無線デバイスは、第1周波数帯を別の第2周波数帯に切り替えるための要求を通知する。他の無線デバイスは、第2周波数帯へ切り替えを許可するための応答を通知し、スケジュール情報を通知し、当該スケジュール情報に基づいて無線通信を開始する。特許文献2によると、このような方法により無線通信に使用している周波数帯を別のものに効果的に切り替えることが可能となる。
また、関連する技術として特許文献3が知られている。特許文献3には、第1の周波数帯でセッションを動作させる一方で、第2の周波数帯でセッションを動作させる同意を設定して第2の周波数帯で物理リンクを構築し、第2の周波数帯にセッションを転送するという技術が記載されている。
しかしながら、特許文献1の技術では、IEEE802.11規格相当の通信ネットワークのCP/CFPの長さが、IEEE802.15.3規格相当のCAP/CFPの長さに制限されることになる。このため、IEEE802.11規格相当のCP期間(IEEE802.15.3規格相当のCAP期間)では、干渉を抑制することが出来ないという問題があった。また、IEEE802.11規格相当のCFP期間が存在するため、当該CFP期間はスケジュールに従って通信することとなる。そのため、最大スループットの低下を招くことが懸念されるという問題があった。
また、特許文献2、3に記載されている技術はいずれも、複数通信システム間の干渉による通信効率の低下を抑制するため複数のチャネルを使用する方式である。そのため、特許文献2、3に記載されている抑制方法はいずれも非効率的であるという問題があった。
このように、複数の無線通信方式を同時に使用する場合において、効果的に複数の無線通信方式間の干渉を防止することが出来ない、という問題が生じていた。
そこで、本発明の目的は、複数の無線通信方式を同時に使用する場合において、効果的に複数の無線通信方式間の干渉を防止することが出来ない、という問題を解決することが可能な無線通信制御装置、無線通信制御方法、記憶媒体、および無線通信制御システムを提供することにある。
本発明の無線通信制御装置は、第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御部と、第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御部と、を備え、前記第2通信方式制御部は、前記第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する。
本発明の無線通信制御方法は、第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御部と第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御部とを用いて複数の無線通信方式による無線通信を制御する方法であって、前記第2通信方式制御部は、第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は第2の無線通信方式による無線通信を行わないよう制御し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うよう制御することを特徴とする。
本発明の記憶媒体は、第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御部と第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御部とを用いて複数の無線通信方式による無線通信を制御する無線通信制御装置のコンピュータに、前記第2通信方式制御部に、前記第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出させ、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動させ、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動させる処理を実行させるためのプログラムを記憶する。
本発明の無線通信制御システムは、第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御装置と、第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御装置と、を備え、前記第2通信方式制御装置は、前記第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する。
本発明によれば、複数の無線通信方式を同時に使用する場合において、効果的に複数の無線通信方式間の干渉を防止することができる。
次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る無線センサーネットワーク1(WSN、Wireless Sensor Networks)の構成例を示す図である。無線センサーネットワーク1は、920MHz帯を使用して無線通信を行う無線センサーネットワークである。具体的には、無線センサーネットワーク1において、920MHz帯を使用して、WPAN規格に基づく無線通信とWLAN規格に基づく無線通信とが行われている。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る無線センサーネットワーク1(WSN、Wireless Sensor Networks)の構成例を示す図である。無線センサーネットワーク1は、920MHz帯を使用して無線通信を行う無線センサーネットワークである。具体的には、無線センサーネットワーク1において、920MHz帯を使用して、WPAN規格に基づく無線通信とWLAN規格に基づく無線通信とが行われている。
無線センサーネットワーク1は、ゲートウェイ2(無線通信制御装置)と、WPAN端末3(WPAN端末3a、3b、3c、…)と、WLAN端末4(WLAN端末4a、4b、4c、…)と、バックホールノード5と、を有している。後述するように、本実施形態においては、WPAN端末3とWLAN端末4とが無線センサーネットワーク1のセンサノードに相当する。また、ゲートウェイ2が無線センサーネットワーク1のシンクノードに相当する。
なお、図1では、WPAN端末3およびWLAN端末4の数がそれぞれ“3”である場合が例示されているが、これはあくまで一例であって、本実施形態は、WPAN端末3の数およびWLAN端末4の数に依存しない。例えば、WPAN端末3及びWLAN端末4の数は、2つでも構わないし4つ以上でも構わない。また、WPAN端末3の数とWLAN端末4の数とが異なっていても構わない。
ゲートウェイ2とWPAN端末3との間、及びゲートウェイ2とWLAN端末4との間では、電波による無線通信が実行可能である。具体的には、ゲートウェイ2とWPAN端末3との間ではWPAN規格(例えば、IEEE802.15.4g/e)に基づく無線通信が行われ、ゲートウェイ2とWLAN端末4との間ではWLAN規格(例えば、IEEE802.11ah)に基づく無線通信が行われる。
また、ゲートウェイ2とバックホールノード5ではWLAN規格(例えば、IEEE802.11ah)に基づく無線通信を行うことが出来るよう構成されている。そして、バックホールノード5は有線にてインターネット6と接続されている。なお、本実施形態においては、ゲートウェイ2とWPAN端末3の間、及び、ゲートウェイ2とWLAN端末4の間においてそれぞれ用いる通信チャネルの中心周波数は同一であるものとする(例えば、924MHz)。
また、図1で示すように、本実施形態における無線センサーネットワーク1は、ゲートウェイ2を中心とするスター型のネットワークトポロジを構成している。そのため、WPAN端末3及びWLAN端末4がセンシングしたデータ(センサデータ)はゲートウェイ2へと集約され、例えば、バックホールノード5を介してインターネット6へと送信されることになる。なお、本実施形態では、無線センサーネットワーク1がスター型のネットワークトポロジを構成している場合を例示しているが、無線センサーネットワーク1は、例えば、メッシュ型のネットワークトポロジを構成していても構わない。
ゲートウェイ2は、WPAN規格におけるコーディネータであると同時にWLAN規格におけるアクセスポイント(AP、Access Point)である。ここで、コーディネータとはWPAN規格においてネットワークの中心となって通信を制御するノードのことである。また、アクセスポイントとは、WLAN規格においてネットワークの中心となって通信を制御するノードのことである。つまり、ゲートウェイ2は、無線センサーネットワーク1において行われるWPAN規格を用いた無線通信とWLAN規格を用いた無線通信とを共に制御する機能を有している。
また、ゲートウェイ2は、上述したように、無線センサーネットワーク1におけるシンクノードを兼ねている。つまり、ゲートウェイ2は、センサノードであるWPAN端末3及びWLAN端末4がセンシングしたデータを収集する機能を有している。本実施形態においては、ゲートウェイ2は、WPAN端末3及びWLAN端末4から収集したデータを、バックホールノード5を介してインターネット6へと送信する。なお、ゲートウェイ2は、収集したデータをデータベース化する機能や収集したデータを用いて所定の計算処理を行う機能などを有していても構わない。
図2を参照すると、ゲートウェイ2は、ハーモナイズドコントローラ21(制御手段)と、WPAN通信制御部22(第1通信方式制御部)と、WLAN通信制御部23(第2通信方式制御部)と、を有している。
ハーモナイズドコントローラ21は、WPAN通信制御部22に対する所定の制御を行う機能やWLAN通信制御部23に対する所定の制御を行う機能などを有している。具体的には、本実施形態におけるハーモナイズドコントローラ21は、WPAN規格にて無線通信を行う際に用いるパラメータであるスーパーフレーム長SDとビーコン間隔BIとを制御する。また、ハーモナイズドコントローラ21は、WLAN規格にて無線通信を行う際に用いる(後述するCTS(Clear to send)フレームに含まれる)パラメータであるNAV(Network Allocation Vector)長DURを制御する。さらに、ハーモナイズドコントローラ21は、WPAN通信制御部22がビーコンを送出するタイミングやWLAN通信制御部23がCTSフレームを送信するタイミングの管理を行う。また、ハーモナイズドコントローラ21は、WLAN規格による無線通信の開始を指示する。そして、ハーモナイズドコントローラ21は、上述したように、WPAN端末3やWLAN端末4がセンシングしたデータを収集してバックホールノード5へと転送する。
このように、ハーモナイズドコントローラ21は様々な機能を有している。ハーモナイズドコントローラ21の役割を列挙すると、例えば、以下のようになる。
・WPANのSD、BIの管理
・WPANのビーコン送出タイミングの指示(WPANの通信開始の指示)
・WLANのNAV長の管理
・WLANのCTS送信タイミングの指示
・WLANの通信開始の指示
・収集したWPAN/WLAN通信データのバックホールノード5への転送
図3Aは、WPAN規格にて無線通信を行う際に用いるパラメータを説明するための図である。図3Bは、WLAN規格にて無線通信を行う際に用いるパラメータを説明するための図である。
・WPANのSD、BIの管理
・WPANのビーコン送出タイミングの指示(WPANの通信開始の指示)
・WLANのNAV長の管理
・WLANのCTS送信タイミングの指示
・WLANの通信開始の指示
・収集したWPAN/WLAN通信データのバックホールノード5への転送
図3Aは、WPAN規格にて無線通信を行う際に用いるパラメータを説明するための図である。図3Bは、WLAN規格にて無線通信を行う際に用いるパラメータを説明するための図である。
図3Aおよび図3Bを用いて、ハーモナイズドコントローラ21が制御するスーパーフレーム長SD、ビーコン間隔BI、NAV長DUR、CTSフレーム(活動期間を表す情報を含む無線通信信号)について詳細に説明する。
図3Aを参照すると、本実施形態におけるスーパーフレームは、同期信号であるビーコンとCAP期間(Contention Access Period)とCFP期間(Contention Free Period)との3つのパートで構成されている。ここで、CAP期間とは、CSMA/CA(Carrier Sense Multipule Access/Collision Avoidance)で通信権利を競い合う期間のことであり、チャネルを使用する権利を取得して通信する期間のことである。CAP期間においては、全てのWPAN端末3がチャネルにアクセスすることが出来ることになる。また、CFP期間とは、コーディネータであるゲートウェイ2が通信タイミングをスケジュール管理して通信する期間のことである。CFP期間においては、ゲートウェイ2が許可したWPAN端末3のみが通信を行うよう制御されることになる。このように、本実施形態におけるスーパーフレームは、ビーコンとCAP期間とCFP期間とから構成される。ハーモナイズドコントローラ21は、このようなスーパーフレームの長さであるスーパーフレーム長SDを、例えばCAP期間やCFP期間の長さを制御することで、制御する。
また、図3Aで示すように、ビーコン間隔BIとは、ビーコンが送出されてから次のビーコンを送出するまでの間隔のことである。スーパーフレーム長SDは、ビーコン間隔BIの一部を占めることになる。そのため、ハーモナイズドコントローラ21は、ビーコン間隔BIをスーパーフレーム長SDよりも長くなるように制御する。
このように、ハーモナイズドコントローラ21は、スーパーフレーム長SDと、ビーコン間隔BIと、を制御する。上述したように、ハーモナイズドコントローラ21が制御するスーパーフレーム長の間では、ビーコンの送出やCAP期間、CFP期間における無線通信が行われる。一方、スーパーフレーム長SDの経過後次のビーコン送出まで(ビーコン間隔BIからスーパーフレーム長SDを引いた期間)においては、WPAN規格を用いた無線通信は行われない。つまり、ハーモナイズドコントローラ21は、スーパーフレーム長SDとビーコン間隔BIとを制御することで、WPAN規格を用いて通信を行う期間であるアクティブ区間(活動期間)とWPAN規格を用いて通信を行わない期間であるインアクティブ区間(非活動期間)とを制御することになる。
本実施形態においては、ハーモナイズドコントローラ21は、WPAN通信制御部22に対して、上記制御したスーパーフレーム長SDとビーコン期間BIとを通知する。つまり、ハーモナイズドコントローラ21は、WPAN通信制御部22に対してアクティブ区間とインアクティブ区間とを設定する。このため、WPAN通信制御部22は、後述するように、ハーモナイズドコントローラ21からの通知に従って、アクティブ区間に無線通信を行う一方で、インアクティブ区間では無線通信を行わないことになる。また、WPAN通信制御部22は、ハーモナイズドコントローラ21から受信したスーパーフレーム長SDとビーコン間隔BIとを示す情報を含めてビーコンを送出する。このため、WPAN端末3は、WPAN通信制御部22が送出したビーコンを受信することによりスーパーフレーム長SDとビーコン間隔BIとを知ることが出来る。その結果、WPAN端末3はアクティブ区間に無線通信を行う一方で、インアクティブ区間では無線通信を行わないことになる。このように、ハーモナイズドコントローラ21は、WPAN通信制御部22に対してスーパーフレーム長SDとビーコン期間BIとを通知することで、WPAN規格を用いた無線通信の制御を行う。
CTSフレームとは、送信を許可するための信号である。CTSフレームは、一般に、RTS(Request To Send)フレームに対する返答として送信される信号である。CTSフレームには、送信を行う際のチャネルを占有する期間を示す情報が含まれている。このチャネルを占有する期間がNAV長DURとなる。
図3Bを参照すると、CTSフレームを送信することで、CTSフレームに含まれる情報が示すNAV長DURの分だけ、WLAN規格を用いた無線通信が行われないことになる。具体的には、後述するように、WLAN通信制御部23はハーモナイズドコントローラ21からの指示に従ってCTSフレームを送信すると、当該CTSフレームに含まれる情報が示すNAV長の分だけ非通信モードに遷移する。また、CTSフレームを受信したWLAN端末4は、当該受信したCTSフレームに含まれる情報が示すNAV長DURの分だけ通信を行わない非通信モードに遷移する。その結果、NAV長DURの分だけWLAN規格を用いた無線通信が制御されることになる。このように、ハーモナイズドコントローラ21は、WLAN通信制御部23に対してCTSフレームの送信の指示を行うことで、WLAN規格による無線通信を行わない期間を制御する。
ここで、本実施形態におけるチャネルを占有する期間(無線通信を行う期間)とは、WPAN規格における無線通信でチャネルが使用される期間のことをいう。従って、上記チャネルを占有する期間(NAV長DUR)は、スーパーフレーム長SDやWPAN規格のアクティブ区間と同じ長さになることになる。
また、本実施形態におけるハーモナイズドコントローラ21は、WPAN通信がアクティブ区間に遷移する直前に、WLAN通信制御部23に対してCTSフレームを送信するように指示する。具体的には、ハーモナイズドコントローラ21は、WPAN通信制御部22に対してWPAN規格を用いた無線通信を開始するよう指示した後ビーコン間隔BI分経過した段階で、WLAN通信制御部23に対してCTSフレームを送信するように指示する。または、ハーモナイズドコントローラ21は、CTSフレームを送信するよう指示した後ビーコン間隔BIが経過した段階で、WLAN通信制御部23に対してCTSフレームを送信するよう指示する。上述したように、WPAN規格では、ビーコン間隔BIが経過する毎にビーコンが送出される(アクティブ区間に遷移する)ことになる。そのため、ビーコン間隔BIに応じてCTSフレーム送信の指示を行うことで、WPAN通信がアクティブ区間に遷移するタイミングと同期して(直前に)CTSフレーム送信の指示を行うことが出来るようになる。また、上記のように、NAV長DURはスーパーフレーム長SDやWPAN規格のアクティブ区間と同じ長さに制御されている。そのため、WPAN通信がインアクティブ区間へと遷移するタイミングと同じタイミングでNAV長DURは経過することになる。つまり、WPAN通信がインアクティブ区間へと遷移するタイミングで、WLAN通信が通信モードへと遷移することが出来ることになる。
このようにCTSフレームの送信タイミングとNAV長DURの制御とを行うことで、ハーモナイズドコントローラ21は、WPAN規格を用いた無線通信期間(アクティブ区間)中はWLAN規格を用いた無線通信を行わない、という制御を行うことが出来る。また、ハーモナイズドコントローラ21は、上記のようにWLAN規格を用いた無線通信を制限する一方で、WPAN規格を用いた無線通信を行わない期間(インアクティブ区間)にWLAN規格を用いた無線通信を行う、という制御を行うことが出来る。
なお、上記NAV長DURが含まれている無線フレームであれば、ハーモナイズドコントローラ21が送信を指示する無線フレームは必ずしもCTSフレームでなくても構わない。
WPAN通信制御部22は、WPAN規格(第1の無線通信方式)にてWPAN端末3と無線通信を行う機能を有している。図2で示すように、WPAN通信制御部22はアンテナ部を備えており、当該アンテナ部を介してWPAN端末3と無線通信を行うことになる。また、本実施形態におけるWPAN通信制御部22は、920MHz帯を使用して無線通信を行っている。
上述したように、WPAN通信制御部22には、ハーモナイズドコントローラ21からスーパーフレーム長SDとビーコン間隔BIとが通知される。つまり、WPAN通信制御部22は、ハーモナイズドコントローラ21によりアクティブ区間とインアクティブ区間とを設定される。このため、WPAN通信制御部22は、アクティブ区間に無線通信を行う一方で、インアクティブ区間には無線通信を行わないように作動することになる。
具体的には、WPAN通信制御部22は、ハーモナイズドコントローラ21からの指示に応じて、又は、ビーコン間隔BIが経過する毎にビーコンを送出する。その後、WPAN通信制御部22は、アクティブ期間中であるCAP期間及びCFP期間においてWPAN端末3と無線通信を行う。そして、アクティブ区間の経過後次のビーコン送出のタイミングまでインアクティブ区間に遷移する。また、本実施形態におけるWPAN通信制御部22は、アクティブ区間においては電力を消費して無線通信を行う通信モードになる一方で、インアクティブ区間においては無線通信を行わずに消費電力を低減する省電力モードに遷移する。
WLAN通信制御部23は、WLAN規格(第2の無線通信方式)にてWLAN端末4やバックホールノード5と無線通信を行う機能を有している。図2で示すように、WLAN通信制御部23はアンテナ部を備えており、当該アンテナ部を介してWLAN端末4やバックホールノード5と無線通信を行うことになる。また、本実施形態におけるWLAN通信制御部23は、920MHz帯を使用して無線通信を行っている。
上述したように、WLAN通信制御部23には、ハーモナイズドコントローラ21から通信開始の指示やCTSフレームを送信する旨の指示が行われる。WLAN通信制御部23は、ハーモナイズドコントローラ21からの指示に従って無線通信を開始する(通信モードに遷移する)。その後、WLAN通信制御部23は、ハーモナイズドコントローラ21からCTSフレームを送信するよう指示される毎に、CTSフレームを送信してNAV長DUR分非通信モードに遷移する。
つまり、WLAN通信制御部23は、ハーモナイズドコントローラ21からCTSフレームを送信する旨の指示を受けることで、WPAN規格による無線通信の開始を検出する。また、WLAN通信制御部23は、ハーモナイズドコントローラ21の制御の下で(CTSフレームを送信する旨の指示を受けることで)、WPAN規格による無線通信期間中はWLAN規格による無線通信を行わないように作動する。一方で、WLAN通信制御部23は、ハーモナイズドコントローラ21の制御の下で(CTSフレームに含まれるNAV長DURに従って)、WPAN規格による無線通信期間外にWLAN規格による無線通信を行うように作動する。なお、WLANの通信モード中は、WLAN規格に規定されている任意のアクセス方式(PCF(Point Coordination Function)、DCF(Distributed Coordination Function)、HCF(Hybrid Coordination Function)など)を使用することが出来る。また、WLANの通信モード中は、CP、CFPのどちらを使用して無線通信を行っても構わない。
WPAN端末3は、WPAN規格を用いてゲートウェイ2のWPAN通信制御部22と無線通信を行う機能を有している。また、WPAN端末3は、センサノードとしての一般的な機能を有している。
図4を参照すると、WPAN端末3は、例えば、無線通信部31と、制御部32と、センサー33と、を有している。なお、WPAN端末3の構成は上記場合に限定されない。
WPAN端末3は、WPAN規格を用いて通信を行う機能とセンサノードとしての機能とを備えていれば、その具体的な構成は特に限定しなくても構わない。
WPAN端末3は、WPAN規格を用いて通信を行う機能とセンサノードとしての機能とを備えていれば、その具体的な構成は特に限定しなくても構わない。
無線通信部31は、WPAN規格を使用して無線通信を行う機能を有している。無線通信部31はアンテナ部を備えており、当該アンテナ部を介してWPAN通信制御部22と無線通信を行うことになる。なお、本実施形態における無線通信部31は、920MHz帯を使用してWPAN通信制御部22と無線通信を行っている。
制御部32は、WPAN端末3全体の制御を行う機能を有している。制御部32は、例えば、センサー33からのセンサデータの取得や取得したセンサデータの送信、経路構築などの際の制御を行う。また、制御部32は、WPAN通信制御部22から送出されるビーコンに含まれるスーパーフレーム長SDやビーコン間隔BIの情報に応じて、アクティブ区間への遷移とインアクティブ区間への遷移との制御を行う。制御部32は、例えば、インアクティブ区間の間は無線通信部31と制御部32とセンサー33との機能を停止させ、WPAN端末3を省電力モードに遷移するよう制御する。
センサー33は、温度や電力値などの所定のデータをセンシングする機能を有している。また、センサー33は、センシングしたデータ(センサデータ)を制御部32へと送信する。なお、WPAN端末3は、センサー33の代わりにモーターやスイッチといったアクチュエーターを実装していても構わない。
このような構成により、WPAN端末3の無線通信部31は、WPAN通信制御部22から送信されるビーコンを受信する。続いて、制御部32が、ビーコンに含まれるスーパーフレーム長SDやビーコン間隔BIの情報に応じて、アクティブ区間(スーパーフレーム長SDの間)とインアクティブ区間(スーパーフレーム長SDの経過後次のビーコンの送出までの間)との制御を行う。つまり、制御部32は、アクティブ区間においては無線通信を行う一方で、インアクティブ区間においては無線通信を行わないようにWPAN端末3を制御する。この結果、WPAN端末3は、WPAN通信制御部22がアクティブ区間とインアクティブ区間とに遷移するタイミングと同期してアクティブ区間とインアクティブ区間とに遷移することになる。
WLAN端末4は、WLAN規格を用いてゲートウェイ2のWLAN通信制御部23と無線通信を行う機能を有している。また、WLAN端末4は、センサノードとしての一般的な機能を有している。
図5を参照すると、WLAN端末4は、例えば、無線通信部41と、制御部42と、センサー43と、を有している。なお、WLAN端末4の構成は上記場合に限定されない。WLAN端末4は、WLAN規格を用いて通信を行う機能とセンサノードとしての機能とを備えていれば、その具体的な構成は特に限定しなくても構わない。
無線通信部41は、WLAN規格を使用して無線通信を行う機能を有している。無線通信部41はアンテナ部を備えており、当該アンテナ部を介してWLAN通信制御部23と無線通信を行うことになる。なお、本実施形態における無線通信部41は、920MHz帯を使用してWLAN通信制御部23と無線通信を行うことになる。
制御部42は、WLAN端末4全体の制御を行う機能を有している。制御部42は、例えば、センサー43からのセンサデータの取得や取得したセンサデータの送信、経路構築などの際の制御を行う。また、制御部42は、WLAN通信制御部23から送信されるCTSフレームに含まれるNAV長DURの分だけ、WLAN端末4を非通信モードに遷移させる制御を行う。また、制御部42は、NAV長DURが経過すると、WLAN端末4を通信モードに遷移させる制御を行う。
センサー43の構成は、上述したWPAN端末3が備えるセンサー33の構成と同様である。そのため、説明は省略する。
このような構成により、WLAN端末4の無線通信部41は、WLAN通信制御部23から送信されるCTSフレームを受信する。続いて、制御部42が、CTSフレームに含まれるNAV長DURの分だけ、WLAN端末4を非通信モードに遷移させる制御を行う。この結果、WLAN端末4は、WLAN通信制御部23が非通信モードに遷移するタイミングと同期して非通信モードに遷移することになる。また、制御部42は、NAV長DURが経過すると、WLAN端末を通信モードへと遷移させる。この結果、WLAN端末4は、WLAN通信制御部23が通信モードに遷移するタイミングと同期して通信モードに遷移することになる。つまり、WLAN端末4は、WPAN規格による無線通信期間(アクティブ区間)中は無線通信を行わない一方で、WPAN規格による無線通信期間外(インアクティブ区間中)に無線通信を行うよう制御されることになる。
バックホールノード5は、ゲートウェイ2が収集したセンサデータをインターネット6に中継するノードである。本実施形態におけるバックホールノード5は、上述したように、WLAN規格を用いてゲートウェイ2のWLAN通信制御部23と無線通信を行う。なお、バックホールノード5とゲートウェイ2とは、有線にて接続されていても構わない。
図6を参照すると、バックホールノード5は、バックホールコントローラ51と、WLAN通信制御部52と、インターネット通信制御部53と、を有している。
バックホールコントローラ51は、WLAN通信制御部52と、インターネット通信制御部53と、を制御する機能を有している。バックホールコントローラ51は、WLAN通信制御部52がゲートウェイ2と通信して取得したセンサデータを、例えば、インターネット通信制御部53及びインターネット6を介してユーザへと転送する。
WLAN通信制御部52は、WLAN規格を使用してゲートウェイ2のWLAN通信制御部23と無線通信を行う機能を有している。図6で示すように、WLAN通信制御部52はアンテナ部を備えており、当該アンテナ部を介してゲートウェイ2のWLAN通信制御部23と無線通信を行うことになる。また、本実施形態におけるWLAN通信制御部52は、920MHz帯を使用して無線通信を行っている。
インターネット通信制御部53は、有線でインターネット6と接続されている。インターネット通信制御部53は、インターネット6との通信を行う際に使用される。例えば、上述したように、インターネット通信制御部53は、センシングしたセンサデータをインターネットを介してユーザへと転送する際に使用される。
次に、無線センサーネットワーク1の動作について説明する。
まずは、図7を用いて、ハーモナイズドコントローラ21による制御の流れ(ハーモナイズドコントローラ21とWPAN通信制御部22とWLAN通信制御部23との動作)について説明する。
ハーモナイズドコントローラ21は、まず、所定のパラメータを決定する。具体的には、ハーモナイズドコントローラ21は、スーパーフレーム長SDとビーコン間隔BIとNAV長DURとを決定する(ステップS001)。例えば、ハーモナイズドコントローラ21は、上記パラメータとして、スーパーフレーム長SD=t1と、ビーコン間隔BI=t2と、NAV長DUR=t1と、を決定する。
ハーモナイズドコントローラ21は、スーパーフレーム長SDとビーコン間隔BIとをWPAN通信制御部22に通知する(ステップS002)。つまり、ハーモナイズドコントローラ21は、アクティブ区間とインアクティブ区間とをWPAN通信制御部22に設定する。
ハーモナイズドコントローラ21は、WPAN通信制御部22に対して、WPAN通信を開始するよう指示する(ステップS003)。
ハーモナイズドコントローラ21は、WPAN通信を開始するよう指示した後、スーパーフレーム長SD(t1)分待機する(ステップS004)。
ハーモナイズドコントローラ21は、スーパーフレーム長SD分待機した後に、WLAN通信制御部23に対してWLAN通信を開始するように指示する(ステップS005)。
その後、ハーモナイズドコントローラ21は、ビーコン間隔BIからスーパーフレーム長SDを引いた時間の分(t2−t1分)だけ待機する(ステップS006)。つまり、ハーモナイズドコントローラ21は、WPAN通信を開始するよう指示したタイミングからビーコン間隔BI分経過するまで待機する。
ハーモナイズドコントローラ21は、WLAN通信制御部23に対してCTSフレームを送信するように指示する(ステップS007)。以降、ハーモナイズドコントローラ21は、ビーコン間隔BI(t2)分待機(ステップS008)した後に、WLAN通信制御部23に対してCTSフレームの送信指示(ステップS009)を行うという動作を繰り返す(ステップS010、…)。
WPAN通信制御部22は、まず、ハーモナイズドコントローラ21からスーパーフレーム長SDとビーコン間隔BIとを通知される(ステップS002)。つまり、WPAN通信制御部22は、ハーモナイズドコントローラ21から、アクティブ区間とインアクティブ区間とを設定される。
次に、WPAN通信制御部22は、ハーモナイズドコントローラ21からWPAN通信の開始の指示(ステップS003)を受ける。すると、WPAN通信制御部22は、通信モードに遷移する(ステップS021)。通信モードに遷移したWPAN通信制御部22は、ビーコンを送出してCAP期間とCFP期間に応じた無線通信を行う。
ここで、上記のように、WPAN通信制御部22は、アクティブ区間とインアクティブ区間とが設定されている。そのため、WPAN通信制御部22は、アクティブ区間の間無線通信を行った後にインアクティブ区間へと遷移する。つまり、WPAN通信制御部22は、スーパーフレーム長SD(t1)の間無線通信を行った後、インアクティブ区間(省電力モード)に遷移する(ステップS022)。そして、WPAN通信制御部22は、ビーコン間隔BIからスーパーフレーム長SDを引いた時間の分(t2−t1分)だけ待機する。つまり、WPAN通信制御部22は、前回ビーコンを送出してからビーコン間隔BI時間分経過するまで待機する。
その後、WPAN通信制御部22は、通信モードへと遷移してビーコンを送出する(ステップS023)。以降、WPAN通信制御部22は、スーパーフレーム長SD(t1)の間無線通信を行った(アクティブ区間)後、省電力モード(インアクティブ区間)へ遷移する(ステップS024)。そして、ビーコン間隔BI―スーパーフレーム長SD(t2−t1)分だけ待機して再度通信モードへ遷移してビーコンを送出する(ステップS025)、という動作を繰り返す(ステップS026、…)。
WLAN通信制御部23は、まず、ハーモナイズドコントローラ21からの通信の開始の指示(ステップS005)を受ける。すると、WLAN通信制御部23は、通信モードへと遷移する(ステップS031)。WLAN通信制御部23は、通信モードにおいては、CP/CFPのどちらを使用しても構わない。
WLAN通信制御部23は、ハーモナイズドコントローラ21から、CTSフレームを送信するよう指示を受信する(ステップS007)。すると、WLAN通信制御部23は、当該指示を受けてCTSフレームを送信する。また、WLAN通信制御部23は、CTSフレームを送信した後、NAV長DURの(t1)分だけ非通信モードへと遷移する(ステップS032)。
そして、WLAN通信制御部23は、NAV長DUR(t1)の経過した後、通信モードへと遷移する(ステップS033)。以降、WLAN通信制御部23は、ハーモナイズドコントローラ21からのCTSフレームの送信の指示を受けてCTSフレーム送信後非通信モードに遷移する動作(ステップS034)と、NAV長DUR経過後通信モードへと遷移する動作(ステップS035)と、を繰り返す。
次に、図8を用いて、WPAN端末3の動作について説明する。
WPAN端末3は、WPAN通信制御部22が送信したビーコン(ステップS021)を受信する(ステップS041)。ここで、ビーコンには、スーパーフレーム長SDとビーコン間隔BIとを示す情報が含まれている。そのため、WPAN端末3は、ビーコンを受信した後、スーパーフレーム長SDの間分無線通信を行う。その後、WPAN端末3は、インアクティブ区間(省電力モード)へと遷移する(ステップS042)。
続いて、WPAN端末3は、ビーコン間隔BIからスーパーフレーム長SDを引いた分が経過した後(前回ビーコンを受信してからビーコン間隔BI分経過した後)に、通信モードへと遷移する。そして、WPAN端末3は、WPAN通信制御部22が送出するビーコン(ステップS023)を受信する(ステップS043)。以降、WPAN端末3は、ビーコンに含まれるスーパーフレーム長SD分無線通信を行った後、省電力モードへと遷移する(ステップS044)。その後、ビーコン間隔BIからスーパーフレーム長SDを引いた分が経過した後に、WPAN端末3は、通信モードへと遷移してビーコンを受信する(ステップS045)、という動作を繰り返す(ステップS046、…)。
次に、図9を用いて、WLAN端末4の動作について説明する。
WLAN端末4は、WLAN通信制御部23が送信するCTSフレーム(ステップS032)を受信する。すると、WLAN端末4はCTSフレームに含まれるNAV長DURの分だけ非通信モードへと遷移する(ステップS051)。
WLAN端末4は、NAV長DURが経過した後通信モードへと遷移する(ステップS052)。以降、WLAN端末4は、WLAN通信制御部23が送信するCTSフレームを受信すると、非通信モードへと遷移する(ステップS053)。そして、WLAN端末4は、NAV長DUR経過した後に通信モードへと遷移する(ステップS054)、という動作を繰り返す。
このように、本実施形態におけるゲートウェイ2は、ハーモナイズドコントローラ21と、WPAN通信制御部22と、WLAN通信制御部23と、を有している。このような構成により、ハーモナイズドコントローラ21は、WPAN通信制御部22に対してアクティブ区間とインアクティブ区間とを設定することが出来る(スーパーフレーム長SDとビーコン間隔BIとを設定することが出来る)。また、ハーモナイズドコントローラ21は、WPAN通信制御部22がアクティブ区間へと遷移する直前に、WLAN通信制御部23に対して、アクティブ区間と等しい長さのNAV長DURを含むCTSフレームを送信する旨の指示を行うことが出来る。その結果、ハーモナイズドコントローラ21は、WPAN規格による無線通信期間中はWLAN規格による無線通信を行わないように制御する一方で、WPAN規格による無線通信の期間外にWLAN規格による無線通信を行うように制御することが出来る。
これにより、WPAN規格による通信とWLAN規格による通信との間に干渉が生じることを防ぐ事が出来る。すなわち、複数の無線通信方式(WPAN規格による無線通信方式および無線LAN規格による無線通信方式)を同時に使用する場合において、効果的に複数の無線通信方式間の干渉を防止することができる。
具体的には、上記構成を備えることにより、WPAN規格による通信期間中は、WLAN規格からの干渉がないことになる。そのため、WLAN規格からの干渉による最大スループットの低下を抑止することが出来る。また、省電力モードである期間を長くとることにより無線センサーネットワーク1のライフタイムを長くすることに寄与することになる。さらに、WLAN規格による通信期間中は、WPAN規格からの干渉がないことになる。そのため、WPAN規格からの干渉による最大スループットの低下を抑止することが出来る。さらに、WLAN規格による通信期間中はCP/CFPのどちらで通信を行っても構わないため、CP/CFPの制限を考慮せず無線通信を利用することが出来る。
上記説明した、ハーモナイズドコントローラ21の制御の下で行われるWPAN規格による無線通信とWPAN規格による無線通信との一例として、図10を示す。
図10を参照すると、WPAN規格による無線通信は、ビーコンとCAP期間とCFP期間とからなるアクティブ区間(通信モード、スーパーフレーム長SD)と、無線通信を行わない期間であるインアクティブ区間(省電力モード)と、を繰り返す。また、WLAN規格による無線通信は、WPAN規格による無線通信がインアクティブ区間にある間に行われる。そして、WPAN規格による無線通信がアクティブ区間へと遷移する直前にCTSフレームが送信されることで、WLAN規格による無線通信はWPAN規格による無線通信がアクティブ区間にある間非通信モードへと遷移する。このように、WPAN規格による無線通信を行う期間とWLAN規格による無線通信を行う期間とを分けることで、WPAN規格による無線通信とWLAN規格による無線通信との間に干渉が生じることを防ぐことが出来る。
なお、本実施形態においては、ビーコンにスーパーフレーム長SDとビーコン間隔BIとに関する情報が含まれている場合について説明した。しかしながら、本発明は上記場合に限定されず実施可能である。例えば、ビーコンにスーパーフレーム長SDに関する情報のみを含ませることも考えられる。このように構成した場合、ハーモナイズドコントローラ21は、例えば、WLAN通信制御部23に対するCTSフレームの送信の指示を出す際に、WPAN通信制御部22に対して、ウェイクアップ信号を送信するように指示することになる。この場合、WPAN端末3は、ウェイクアップ信号を受信することができる。
また、WPAN規格のスーパーフレーム長SD中のCFP期間は、緊急データ伝送(火災警報など)のような、不規則に生じる高優先度の通信のために使用する事の出来る期間である。そのため、緊急データ伝送がない場合は、CFP期間をWPAN通信に使用せず、WLAN通信に使用することも出来る。
図11を参照すると、ハーモナイズドコントローラ21は、ビーコンとCAP期間とからなるスーパーフレームを設定している。このように、ハーモナイズドコントローラ21が設定するスーパーフレームの構成は、必ずしもビーコンとCAP期間とCFP期間とから構成されていなくても構わない。また、図11では、CFP期間分、WPAN規格のインアクティブ区間が長くなっている一方で、WLAN規格の通信モード期間が長くなっている。このように、ハーモナイズドコントローラ21は、WPAN規格のアクティブ区間にCFP期間を設定しないことで、WLAN規格が通信モードである時間を長くするように制御しても構わない。
また、本実施形態では、本発明の実施の一例として、本発明を無線センサーネットワークに用いる場合について説明した。しかしながら、本発明は、無線センサーネットワークに用いる場合に限定されず実施可能である。本発明は、例えば、位置情報に基づいた広域の防犯システムに適用することが考えられる。また、本発明は、例えば、農業において農作物を任意の環境(温度・湿度・日照量など)に制御する農業ITシステムに適用することも考えられる。本発明は、例えば、無線LAN通信と無線PAN通信とが共存する環境に適用するなど、無線センサーネットワーク以外の一般的な無線通信システムに適用しても構わない。また、本発明の実施は、920MHz帯以外を用いていても構わない。
また、本実施形態では、ゲートウェイ2がWPAN規格に対する制御とWLAN規格に対する制御との両方の制御を行う機能を備えるとした。しかしながら、本発明の実施は、上記場合に限定されない。例えば、WPAN規格に対する制御を行うノードとWLAN規格に対する制御を行うノードとの2つのノードを有することによっても、本発明は実施することが出来る。
[第2の実施形態]
次に本発明の第2の実施形態について図面を参照して説明する。第2の実施形態では、バックホールノードがWLAN AP(Access Point)となり、ゲートウェイがSTA(Station)となる場合について説明する。なお、基本的な構成は第1の実施形態と同様になる。そのため、以下においては、本実施形態に特徴的な部分について説明する。
[第2の実施形態]
次に本発明の第2の実施形態について図面を参照して説明する。第2の実施形態では、バックホールノードがWLAN AP(Access Point)となり、ゲートウェイがSTA(Station)となる場合について説明する。なお、基本的な構成は第1の実施形態と同様になる。そのため、以下においては、本実施形態に特徴的な部分について説明する。
図12を参照すると、本実施形態における無線センサーネットワーク7は、ゲートウェイ9と、WPAN端末3と、WLAN端末4と、バックホールノード8と、を有している。なお、本実施形態では、無線センサーネットワーク7が有するゲートウェイ9の数は1つに限られない。無線センサーネットワーク7は、1つのゲートウェイ9を有していても構わないし、多数のゲートウェイ9を有していても構わない。また、本実施形態においては、第1の実施形態と同じ構成については同じ符号を付すこととする。以下、本実施形態において特徴的な部分について説明する。
本実施形態におけるバックホールノード8は、WLAN規格におけるアクセスポイントである。つまり、バックホールノード8は、WLAN規格を用いた無線通信を制御する機能を有している。
図13を参照すると、バックホールノード8は、バックホールコントローラ81と、WLAN通信制御部82と、インターネット通信制御部53と、を有している。なお、インターネット通信制御部53の構成は既に説明したものと同様である。そのため、以下においては、バックホールコントローラ81とWLAN通信制御部82の特徴的な部分について説明する。
本実施形態におけるバックホールコントローラ81は、ゲートウェイ9と通信することで、後述するゲートウェイ9のハーモナイズドコントローラ91とバックホールコントローラ81とのタイミングを同期する機能を有している。また、バックホールコントローラ81は、スーパーフレーム長SD,ビーコン間隔BI、NAV長DURの決定・管理を行う機能を有している。さらに、バックホールコントローラ81は、バックホールノード8のWLAN通信制御部82とゲートウェイ9のWPAN通信制御部83に対して適切なタイミングで指示を与えるよう構成されている。
本実施形態におけるバックホールコントローラ81の役割を列挙すると、例えば、以下のようになる。
・WPANのSD、BIの管理、およびハーモナイズドコントローラ91への通知
・WPANのビーコン送出タイミングとゲートウェイ9のハーモナイズドコントローラ91との同期
・WLAMのNAV長DURの管理
・WLANのCTS送出のタイミングの指示
・WLANの通信開始の管理
このように、本実施形態におけるバックホールコントローラ81は、WLAN通信制御部82に対してCTSフレームの送信を指示したり、WLANの通信開始を指示したりする。つまり、バックホールコントローラ81は、WLAN規格の管理を行うことが出来る。なお、WPAN規格の管理はゲートウェイ9を介して行われることになる。
・WPANのSD、BIの管理、およびハーモナイズドコントローラ91への通知
・WPANのビーコン送出タイミングとゲートウェイ9のハーモナイズドコントローラ91との同期
・WLAMのNAV長DURの管理
・WLANのCTS送出のタイミングの指示
・WLANの通信開始の管理
このように、本実施形態におけるバックホールコントローラ81は、WLAN通信制御部82に対してCTSフレームの送信を指示したり、WLANの通信開始を指示したりする。つまり、バックホールコントローラ81は、WLAN規格の管理を行うことが出来る。なお、WPAN規格の管理はゲートウェイ9を介して行われることになる。
WLAN通信制御部82は、WLAN規格にてWLAN端末4やゲートウェイ9と無線通信を行う機能を有している。図13で示すように、WLAN通信制御部82は、アンテナ部を備えており、当該アンテナ部を介してWLAN端末4やゲートウェイ9と無線通信を行う。また、本実施形態におけるWLAN通信制御部82は、920MHz帯を使用して無線通信を行っている。WLAN通信制御部82は、バックホールコントローラ81からの指示に従って、CTSフレームを送信したり、WLAN規格による無線通信を開始したりする。
本実施形態におけるゲートウェイ9は、WPAN規格におけるコーディネータである。つまり、ゲートウェイ9は、WPAN規格を用いた無線通信を制御する機能を有している。
図14を参照すると、本実施形態におけるゲートウェイ9は、ハーモナイズドコントローラ91と、WPAN通信制御部22と、WLAN通信制御部23と、を有している。なお、WPAN通信制御部22、WLAN通信制御部23、の構成は既に説明したものと同様である。そのため、以下においては、ハーモナイズドコントローラ91の特徴的な部分について説明する。
本実施形態におけるハーモナイズドコントローラ91は、バックホールノード8(バックホールコントローラ81)からのタイミング指示に同期してWPAN通信制御部22を制御する機能を有している。
本実施形態におけるハーモナイズドコントローラ91の役割を列挙すると、例えば、以下のようになる。
・WPANのSD、BIの管理
・WPANのビーコン送出タイミングの指示
・収集したWPAN/WLAN通信データのバックホールノード8への転送
このように、本実施形態におけるハーモナイズドコントローラ91は、WPAN通信制御部22に対してビーコン送出タイミングを指示する。また、ハーモナイズドコントローラ91は、バックホールコントローラ81が決定したスーパーフレーム長SDとビーコン間隔BIとを取得して管理する。つまり、ハーモナイズドコントローラ91は、WPAN規格の管理を行うことが出来る。なお、上述したように、WLAN規格の管理はバックホールノード8を介して行われる。
・WPANのSD、BIの管理
・WPANのビーコン送出タイミングの指示
・収集したWPAN/WLAN通信データのバックホールノード8への転送
このように、本実施形態におけるハーモナイズドコントローラ91は、WPAN通信制御部22に対してビーコン送出タイミングを指示する。また、ハーモナイズドコントローラ91は、バックホールコントローラ81が決定したスーパーフレーム長SDとビーコン間隔BIとを取得して管理する。つまり、ハーモナイズドコントローラ91は、WPAN規格の管理を行うことが出来る。なお、上述したように、WLAN規格の管理はバックホールノード8を介して行われる。
以上のように、本実施形態における無線センサーネットワーク7は、バックホールコントローラ81を備えるバックホールノード8とハーモナイズドコントローラ91を備えるゲートウェイ9を備えている。また、バックホールコントローラ81はWLAN規格の管理を行うことが出来る。そして、ハーモナイズドコントローラ91はWPAN規格の管理を行うことが出来る。
このような構成により、WPAN規格による無線通信期間中はWLAN規格による無線通信を行わないように制御する一方で、WPAN規格による無線通信の期間外にWLAN規格による無線通信を行うように制御することが出来る。
これにより、WPAN規格による通信とWLAN規格による通信との間に干渉が生じることを防ぐ事が出来る。すなわち、複数の無線通信方式(WPAN規格による無線通信方式および無線LAN規格による無線通信方式)を同時に使用する場合において、効果的に複数の無線通信方式間の干渉を防止することができる。
さらに、本実施形態によれば、WPANとWLANの管理を同一ノードで実現せず、例えば、ゲートウェイとバックホールノードとの2つの別のノード上で実現することも可能である。
[第3の実施形態]
次に本発明の第3の実施形態について図面を参照して説明する。
[第3の実施形態]
次に本発明の第3の実施形態について図面を参照して説明する。
図15を参照すると、本実施形態における無線通信制御装置10は、第1通信方式制御部101と、第2通信方式制御部102と、を有している。
第1通信方式制御部101は、第1の無線通信方式を用いて無線通信を行うことが出来る。
第2通信方式制御部102は、第2の無線通信方式を用いて無線通信を行うことが出来る。また、第2通信方式制御部102は、第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出する機能を有している。第2通信方式制御部102は、第1の無線通信方式による(第1通信方式制御部101による)無線通信の開始を検出すると、第1の無線通信方式による無線通信期間中は第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動する。また、第2通信方式制御部102は、第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する。
上記構成により、無線通信制御装置10は、第1の無線通信方式による無線通信期間中は第2の無線通信方式による無線通信を行うことを避ける一方で、第1の無線通信方式による無線通信期間外に第2の無線通信方式による無線通信を行うことが出来る。
その結果、複数の無線通信方式(第1の無線通信方式および第2の無線通信方式)を同時に使用する場合において、効果的に複数の無線通信方式間の干渉を防止することができる。
また、上述した無線通信制御装置10は、当該無線通信制御装置10に所定のプログラムが組み込まれることで実現できる。具体的に、本発明の他の形態であるプログラムは、無線通信制御装置に、第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御部と、第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御部と、を実現させ、第2通信方式制御部は、第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、第1の無線通信方式による無線通信期間中は第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、第1の無線通信方式による無線通信期間外に第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動するプログラムである。
また、上述した無線通信制御装置10が作動することにより実行される無線通信方法は、第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、第1の無線通信方式による無線通信期間中は第2の無線通信方式による無線通信を行わないよう制御し、第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うよう制御する、という方法である。
また、本実施形態では、1つの無線通信制御装置が第1通信方式制御部101と第2通信方式制御部102と備えている場合について説明した。しかしながら、本発明は、上記場合に限定されず実施可能である。本発明は、例えば、第1通信方式制御部101としての機能を備えるノードと第2通信方式制御部102としての機能を備えるノードとの2つのノードを備える無線通信制御システムであっても構わない。 上述した構成を有する、プログラム、又は、無線通信方法、又は、無線通信制御システム、の発明であっても、上記無線通信制御装置10と同様の作用を有するために、上述した本発明の目的を達成することが出来る。
また、以上説明した第1−第3の実施形態の全部又は一部の機能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て、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。
「コンピュータシステム」の例としては、例えば、CPU(Central Processing Unit)を挙げることができる。
「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、例えば、非一時的な記憶装置である。非一時的な記憶装置の例としては、例えば、光磁気ディスク、ROM(Read Only Memory)、不揮発性半導体メモリ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクを挙げることができる。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、一時的な記憶装置であってもよい。一時的な記憶装置の例としては、例えば、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を送信する場合の通信線、あるいは、コンピュータシステム内部の揮発性メモリを挙げることができる。
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く、更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であってもよい。
<付記>
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうる。
(付記1)
第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御部と、
第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御部と、
を備え、
前記第2通信方式制御部は、前記第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する、
無線通信制御装置。
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうる。
(付記1)
第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御部と、
第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御部と、
を備え、
前記第2通信方式制御部は、前記第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する、
無線通信制御装置。
この構成によると、無線通信制御装置が第1通信方式制御部と第2通信方式制御部とを備えている。また、第2通信方式制御部は、第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、第1の無線通信方式による無線通信期間中は第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動するよう構成されている。さらに、第2通信方式制御部は、第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動するよう構成されている。このような構成により、無線通信制御装置は、第1の無線通信期間中は第2の無線通信方式による無線通信を行うことを避ける一方で、第1の無線通信方式による無線通信期間外に第2の無線通信方式による無線通信を行うよう、第1の無線方式による通信と第2の無線方式による通信とを制御することが出来る。その結果、第1の無線通信方式による通信と第2の無線通信方式による通信との間に干渉が生じることを防ぐことが出来る。
(付記2)
付記1に記載の無線通信制御装置であって、
前記第1通信方式制御部は、無線通信を行う期間である活動期間と無線通信を行わない期間である非活動期間とを設定され、当該設定された期間に従って作動するよう構成され、
前記第2通信方式制御部は、前記第1通信方式制御部の前記活動期間の開始を検出し、前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記非活動期間に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する、
無線通信制御装置。
(付記3)
付記2に記載の無線通信制御装置であって、
前記第2通信方式制御部は、前記第1通信方式制御部の前記活動期間の開始及び長さを検出し、当該検出した前記活動期間の長さに応じた前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動する、
無線通信制御装置。
(付記4)
付記3に記載の無線通信制御装置であって、
前記第1通信方式制御部と前記第2通信方式制御部との動作を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記第1通信方式制御部が前記活動期間に遷移する直前に前記第2通信方式制御部に対して前記活動期間を表す情報を含む無線通信信号を送信するよう指示し、
前記第2通信方式制御部は、前記指示を受けることで前記活動期間の開始及び長さを検出し、前記指示に応じて前記活動期間を表す情報を含む無線通信信号を外部に送信した後、前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動する、
無線通信制御装置。
(付記5)
付記4に記載の無線通信制御装置であって、
前記制御手段は、前記第1通信方式制御部の前記活動期間と前記非活動期間を設定するよう構成された、
無線通信制御装置。
(付記6)
付記5に記載の無線通信制御装置であって、
前記制御手段は、前記活動期間として、ビーコン送信期間と前記第1の無線通信方式を用いて無線通信を行う無線通信端末を制限しないコンテンションアクセス期間とを少なくとも指定するよう構成された、
無線通信制御装置。
(付記7)
付記5又は6に記載の無線通信制御装置であって、
前記第1の無線通信方式はWPAN(Wireless Personal Area Network)規格であり、前記第2の無線通信方式はWLAN(Wireless Local Area Network)規格であり、
前記制御手段は、前記第1通信方式制御部に対してスーパーフレーム長とビーコン間隔とを設定することで、前記活動期間と前記非活動期間を設定するよう構成された、
無線通信制御装置。
(付記8)
付記3乃至7の何れかに記載の無線通信制御装置であって、
前記第1通信方式制御部の活動期間を表す情報を含む無線通信信号はCTS(Clear To Send)信号である、
無線通信制御装置。
(付記9)
付記1乃至8の何れかに記載の無線通信制御部であって、
前記第1の無線通信方式はWPAN(Wireless Personal Area Network)規格であり、前記第2の無線通信方式はWLAN(Wireless Local Area Network)規格である、
無線通信制御装置。
(付記10)
第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御部と第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御部とを用いて複数の無線通信方式による無線通信を制御する方法であって、
前記第2通信方式制御部は、第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は第2の無線通信方式による無線通信を行わないよう制御し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うよう制御する、
無線通信制御方法。
(付記11)
付記10に記載の無線通信制御方法であって、
前記第1通信方式制御部は、無線通信を行う期間である活動期間と無線通信を行わない期間である非活動期間とを設定され、当該設定された期間に従って作動し、
前記第2通信方式制御部は、前記第1通信方式制御部の前記活動期間の開始を検出し、前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記非活動期間に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する、
無線通信制御方法。
(付記12)
第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御部と、第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御部を用いて無線通信方式による無線通信を制御する無線通信制御装置のコンピュータに、
前記第2通信方式制御部に、前記第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出させ、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動させ、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動させる処理
を実行させるためのプログラムを記憶する記憶媒体。
(付記13)
付記12に記載の記憶媒体であって、
前記プログラムが、
前記第1通信方式制御部に、無線通信を行う期間である活動期間と無線通信を行わない期間である非活動期間とを設定させ、当該設定された期間に従って作動させ、
前記第2通信方式制御部に、前記第1通信方式制御部の前記活動期間の開始を検出させ、前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動させ、前記活動期間外である前記非活動期間に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動させる処理
を含む記憶媒体。
(付記14)
第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御装置と、
第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御装置と、
を備え、
前記第2通信方式制御装置は、前記第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する、
無線通信制御システム。
(付記15)
付記14に記載の無線通信制御システムであって、
前記第1通信方式制御部は、無線通信を行う期間である活動期間と無線通信を行わない期間である非活動期間とを設定され、当該設定された期間に従って作動するよう構成され、
前記第2通信方式制御部は、前記第1通信方式制御部の前記活動期間の開始を検出し、前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記活動期間外である前記非活動期間に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する、
無線通信制御システム。
(付記2)
付記1に記載の無線通信制御装置であって、
前記第1通信方式制御部は、無線通信を行う期間である活動期間と無線通信を行わない期間である非活動期間とを設定され、当該設定された期間に従って作動するよう構成され、
前記第2通信方式制御部は、前記第1通信方式制御部の前記活動期間の開始を検出し、前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記非活動期間に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する、
無線通信制御装置。
(付記3)
付記2に記載の無線通信制御装置であって、
前記第2通信方式制御部は、前記第1通信方式制御部の前記活動期間の開始及び長さを検出し、当該検出した前記活動期間の長さに応じた前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動する、
無線通信制御装置。
(付記4)
付記3に記載の無線通信制御装置であって、
前記第1通信方式制御部と前記第2通信方式制御部との動作を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記第1通信方式制御部が前記活動期間に遷移する直前に前記第2通信方式制御部に対して前記活動期間を表す情報を含む無線通信信号を送信するよう指示し、
前記第2通信方式制御部は、前記指示を受けることで前記活動期間の開始及び長さを検出し、前記指示に応じて前記活動期間を表す情報を含む無線通信信号を外部に送信した後、前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動する、
無線通信制御装置。
(付記5)
付記4に記載の無線通信制御装置であって、
前記制御手段は、前記第1通信方式制御部の前記活動期間と前記非活動期間を設定するよう構成された、
無線通信制御装置。
(付記6)
付記5に記載の無線通信制御装置であって、
前記制御手段は、前記活動期間として、ビーコン送信期間と前記第1の無線通信方式を用いて無線通信を行う無線通信端末を制限しないコンテンションアクセス期間とを少なくとも指定するよう構成された、
無線通信制御装置。
(付記7)
付記5又は6に記載の無線通信制御装置であって、
前記第1の無線通信方式はWPAN(Wireless Personal Area Network)規格であり、前記第2の無線通信方式はWLAN(Wireless Local Area Network)規格であり、
前記制御手段は、前記第1通信方式制御部に対してスーパーフレーム長とビーコン間隔とを設定することで、前記活動期間と前記非活動期間を設定するよう構成された、
無線通信制御装置。
(付記8)
付記3乃至7の何れかに記載の無線通信制御装置であって、
前記第1通信方式制御部の活動期間を表す情報を含む無線通信信号はCTS(Clear To Send)信号である、
無線通信制御装置。
(付記9)
付記1乃至8の何れかに記載の無線通信制御部であって、
前記第1の無線通信方式はWPAN(Wireless Personal Area Network)規格であり、前記第2の無線通信方式はWLAN(Wireless Local Area Network)規格である、
無線通信制御装置。
(付記10)
第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御部と第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御部とを用いて複数の無線通信方式による無線通信を制御する方法であって、
前記第2通信方式制御部は、第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は第2の無線通信方式による無線通信を行わないよう制御し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うよう制御する、
無線通信制御方法。
(付記11)
付記10に記載の無線通信制御方法であって、
前記第1通信方式制御部は、無線通信を行う期間である活動期間と無線通信を行わない期間である非活動期間とを設定され、当該設定された期間に従って作動し、
前記第2通信方式制御部は、前記第1通信方式制御部の前記活動期間の開始を検出し、前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記非活動期間に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する、
無線通信制御方法。
(付記12)
第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御部と、第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御部を用いて無線通信方式による無線通信を制御する無線通信制御装置のコンピュータに、
前記第2通信方式制御部に、前記第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出させ、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動させ、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動させる処理
を実行させるためのプログラムを記憶する記憶媒体。
(付記13)
付記12に記載の記憶媒体であって、
前記プログラムが、
前記第1通信方式制御部に、無線通信を行う期間である活動期間と無線通信を行わない期間である非活動期間とを設定させ、当該設定された期間に従って作動させ、
前記第2通信方式制御部に、前記第1通信方式制御部の前記活動期間の開始を検出させ、前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動させ、前記活動期間外である前記非活動期間に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動させる処理
を含む記憶媒体。
(付記14)
第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御装置と、
第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御装置と、
を備え、
前記第2通信方式制御装置は、前記第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する、
無線通信制御システム。
(付記15)
付記14に記載の無線通信制御システムであって、
前記第1通信方式制御部は、無線通信を行う期間である活動期間と無線通信を行わない期間である非活動期間とを設定され、当該設定された期間に従って作動するよう構成され、
前記第2通信方式制御部は、前記第1通信方式制御部の前記活動期間の開始を検出し、前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記活動期間外である前記非活動期間に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する、
無線通信制御システム。
以上、各実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、2014年2月28日に出願された日本出願特願2014−038077号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
1、7 無線センサーネットワーク
2、9 ゲートウェイ
21、91 ハーモナイズドコントローラ
22 WPAN通信制御部
23 WLAN通信制御部
3 WPAN端末
31 無線通信部
32 制御部
33 センサー
4 WLAN端末
41 無線通信部
42 制御部
43 センサー
5、8 バックホールノード
51、81 バックホールコントローラ
52、82 WLAN通信制御部
53 インターネット通信制御部
6 インターネット
10 無線通信制御装置
101 第1通信方式制御部
102 第2通信方式制御部
2、9 ゲートウェイ
21、91 ハーモナイズドコントローラ
22 WPAN通信制御部
23 WLAN通信制御部
3 WPAN端末
31 無線通信部
32 制御部
33 センサー
4 WLAN端末
41 無線通信部
42 制御部
43 センサー
5、8 バックホールノード
51、81 バックホールコントローラ
52、82 WLAN通信制御部
53 インターネット通信制御部
6 インターネット
10 無線通信制御装置
101 第1通信方式制御部
102 第2通信方式制御部
Claims (10)
- 第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御手段と、
第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御手段と、
を備え、
前記第2通信方式制御手段は、前記第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する、
無線通信制御装置。 - 請求項1に記載の無線通信制御装置であって、
前記第1通信方式制御手段は、無線通信を行う期間である活動期間と無線通信を行わない期間である非活動期間とを設定され、当該設定された期間に従って作動するよう構成され、
前記第2通信方式制御手段は、前記第1通信方式制御手段の前記活動期間の開始を検出し、前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記非活動期間に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する、
無線通信制御装置。 - 請求項2に記載の無線通信制御装置であって、
前記第2通信方式制御手段は、前記第1通信方式制御手段の前記活動期間の開始及び長さを検出し、当該検出した前記活動期間の長さに応じた前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動する、
無線通信制御装置。 - 請求項3に記載の無線通信制御装置であって、
前記第1通信方式制御手段と前記第2通信方式制御手段との動作を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記第1通信方式制御手段が前記活動期間に遷移する直前に前記第2通信方式制御手段に対して前記活動期間を表す情報を含む無線通信信号を送信するよう指示し、
前記第2通信方式制御手段は、前記指示を受けることで前記活動期間の開始及び長さを検出し、前記指示に応じて前記活動期間を表す情報を含む無線通信信号を外部に送信した後、前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動する、
無線通信制御装置。 - 請求項4に記載の無線通信制御装置であって、
前記制御手段は、前記第1通信方式制御手段の前記活動期間と前記非活動期間を設定するよう構成された、
無線通信制御装置。 - 請求項5に記載の無線通信制御装置であって、
前記制御手段は、前記活動期間として、ビーコン送信期間と前記第1の無線通信方式を用いて無線通信を行う無線通信端末を制限しないコンテンションアクセス期間とを少なくとも指定するよう構成された、
無線通信制御装置。 - 第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御部と第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御部とを用いて複数の無線通信方式による無線通信を制御する方法であって、
前記第2通信方式制御部は、第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は第2の無線通信方式による無線通信を行わないよう制御し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うよう制御する、
無線通信制御方法。 - 請求項7に記載の無線通信制御方法であって、
前記第1通信方式制御部は、無線通信を行う期間である活動期間と無線通信を行わない期間である非活動期間とを設定され、当該設定された期間に従って作動し、
前記第2通信方式制御部は、前記第1通信方式制御部の前記活動期間の開始を検出し、前記活動期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記非活動期間に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する、
無線通信制御方法。 - 第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御部と第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御部とを用いて複数の無線通信方式による無線通信を制御する無線通信制御装置のコンピュータに、
前記第2通信方式制御部に、前記第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出させ、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動させ、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動させる処理
を実行させるためのプログラムを記憶する記憶媒体。 - 第1の無線通信方式による無線通信を行う第1通信方式制御装置と、
第2の無線通信方式による無線通信を行う第2通信方式制御装置と、
を備え、
前記第2通信方式制御装置は、前記第1の無線通信方式による無線通信の開始を検出し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間中は前記第2の無線通信方式による無線通信を行わないように作動し、前記第1の無線通信方式による無線通信期間外に前記第2の無線通信方式による無線通信を行うように作動する、
無線通信制御システム。
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