WO2005117352A1

WO2005117352A1 - ネットワークシステム

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Publication number: WO2005117352A1
Application number: PCT/JP2004/007386
Authority: WO
Inventors: Leping Huang
Original assignee: Nokia Corporation
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2005-12-08
Also published as: CN1954552A; EP1758302A4; JP3915007B2; US20070242788A1; JPWO2005117352A1; EP1758302A1; US7903622B2

Abstract

　本願発明は、第１の通信機と前記第１の通信機と通信を行なう第２の通信機とを備えるネットワークシステムの消費電力調節方法であって、前記第１の通信機が前記第１の通信機が有する第1情報処理ＩＣの動作に関するＩＣ動作情報を作成すると共に前記ＩＣ動作情報を前記第２の通信機に送信するステップと、前記第２の通信機が前記送信されたＩＣ動作情報の全部又は一部を承認すると共に前記承認したＩＣ動作情報を前記第１の通信機に送信するステップと、前記第１の通信機が前記承認されたＩＣ動作情報に従って前記第1情報処理ＩＣの動作周波数及び／又は供給電圧を調節することを特徴とする。

Description

明細書

ネットワークシステム

技術分野

[0001] 本発明は、ネットワークシステム関し、より具体的にはネットワークシステムの消費電力の削減と通信品質に関するものである。

背景技術

[0002] ネットワーク技術は、近年、価格の低下や通信速度の向上が著しぐ非常に一般的なものになった。ほとんどのオフィスでは複数のコンピュータを有し、互いにネットヮークで接続することが当たり前になってきている。またワイヤレス LAN技術は、オフィスや家庭のみならず、図書館や喫茶店など公共の場所からインターネットへのアクセスを可能とするサービスの出現をもたらした。現在では、多数のユーザーが、ホットスポットと呼ばれるワイヤレス LANのアクセスポイントが設置されて!、る場所から、インターネットを閲覧したり、メールを送受信したりしている。

[0003] ワイヤレス LAN技術はラップトップコンピュータや PDAには広く用いられている力携帯電話に組み込まれて用いられることは、今のところ非常に少ない。これは主に、ワイャレス LANは消費電力が大きいためである。消費電力を節約するために、ワイヤレス LANの標準規格である IEEE802.il仕様では、節電プロトコル (PSP)と呼ばれる方法を規定している。この方法では、アクセスポイントではない通信局は、 N個のビーコン間隔の間に 1度だけネットワークの監視を行なえばよいことになつている。ネットワークの監視を行なっていない間、通信局はスリープモードに移行するため、消費電力を節約できる。スリープモードの間にアクセスポイントに到着したデータは、アクセスポイントが一時的に保管しておき、通信が再開したときに該通信局へ渡すことになつている。また現在策定中の IEEE802.11eにおいては、 Automatic

Power Save Delivery (APSD)と呼ばれる新しい方法を規定している。 APSDも基本的なアイディアは PSPと同様であり、ワイヤレス LAN機器がネットワークを監視する時間をできるだけ減らし、ネットワークを監視していない時間は、ワイヤレス LAN機器をスリープモードにしておくことによって、消費電力を節約しょうというものである。 [0004] 一方、ワイヤレス LAN技術とはあまり関係がな!、低電力 LSI設計と、う技術分野では、情報処理回路の消費電力を節約するために、全く別のアプローチ力研究が進められている。この技術は電圧ホッピングと呼ばれ、負荷に応じて情報処理用 ICの動作周波数と供給電圧を変化させるというものである。 ICの消費電力は、動作周波数に比例すると共に供給電圧の二乗にも比例するため、これらを動的に制御することで、効果的に消費電力を節減することができる。

[0005] 次世代のワイヤレス LANでは、 VoIP(Voice over IP)技術や VOD(Video On Demand) 技術などの、リアルタイムアプリケーションが広く利用されると考えられている。リアルタイムアプリケーションでは、通信のサービス品質 (QoS)を確保することが重要である。従って次世代のワイヤレス LAN技術においては、通信品質を確保しつつシステムの消費電力を削減するという、困難な課題を解決することが求められている。

[0006] 非特許文献 1 : IEEE802.11eドラフト

非特許文献 2 :川口博他著「低電力実時間組込システムのための OS,アプリケーション，ハードウェア協調による CVS(Cooperative VoltageScaling)と電圧ホッピング」信学技報 2001年 5月

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 本発明は、ネットワークシステムにおいて、要求される通信品質を満たしつつ消費電力を節減しょうとするものである。

課題を解決するための手段

[0008] 本願発明を 1つの側面力見ると、本願発明は、第 1の通信機と前記第 1の通信機と通信を行なう第 2の通信機と前記通信に用いるプロトコル群とを備えるネットワークシステムであって、前記プロトコル群は、前記第 1の通信機が有する第 1情報処理 IC の動作に関する IC動作情報を前記第 1の通信機力前記第 2の通信機に伝える第 1 方向 IC動作情報伝達手段と、前記 IC動作情報を前記第 2の通信機から前記第 1の通信機に伝える第 2方向 IC動作情報伝達手段とを備え、前記第 1の通信機は、前記 IC動作情報を作成すると共に前記第 1方向 IC動作情報伝達手段を用いて前記 IC 動作情報を前記第 2の通信機に送信し、前記第 2の通信機は、前記送信された IC動作情報の全部又は一部を承認すると共に前記第 2方向 IC動作情報伝達手段を用いて前記承認した IC動作情報を前記第 1の通信機に送信し、前記第 1の通信機は、前記承認された IC動作情報に従って前記第 1情報処理 ICの動作周波数及び Z又は供給電圧を調節することを特徴とする、ネットワークシステムである。もし前記第 2の通信機が前記送信された IC動作情報の全部を承認しなヽときは、新 Uヽ IC動作情報を作成して前記第 1の通信機に送信するように構成してもよい。また前記第 2の通信機力前記送信された IC動作情報の全部又は一部を承認するにあたっては、前記第 1の通信機との通信及び Z又は前記第 1の通信機以外の通信機との通信に要求される通信品質、前記通信に要求されるスループット、前記通信におけるチャネルァクセス遅延のうち、少なくとも 1つ以上を考慮するように構成することが望ましい。また前記 IC動作情報は、前記第 1情報処理 ICの最大処理速度に関する情報を含むことができ、前記第 2の通信機は、前記最大処理速度を考慮して、前記送信された IC動作情報の全部又は一部を承認するように構成することができる。

[0009] 本願発明のある実施態様においては、前記 IC動作情報は、前記第 1情報処理 IC が取り得る動作周波数及び Z又は供給電圧に関することを特徴とする。この場合において前記第 1の通信機は、前記通信に要求される通信品質、前記通信に要求されるスループット、前記通信におけるチャネルアクセス遅延のうち、少なくとも 1つ以上を考慮して、前記 IC動作情報を作成することが好ましい。前記 IC動作情報が前記第 1 情報処理 ICの動作周波数を含む場合に、前記第 1の通信機は、前記第 2の通信機に承認された前記動作周波数に従って前記第 1情報処理 ICの動作周波数を調節すると共に、その動作周波数に適した前記第 1情報処理 ICの供給電圧を計算し、前記第 1情報処理 ICの供給電圧を前記計算した供給電圧に設定するように構成することができる。

[0010] 本願発明のある実施態様においては、前記 IC動作情報は、前記通信に要求される通信品質に関する品質情報であることを特徴とすることができる。前記品質情報は例えば、 1つの PDU (Protocol Data Unit)などの単位データを処理するための制限時間に関するものである。特に本願発明を IEEE802.11e規格の通信に適用した場合においては、前記 IC動作情報として、 TSPECパラメータ群を用いるように構成することができる。前記第 1の通信機は、前記第 1情報処理 icが取り得る動作周波数及び Z 又は供給電圧の中で、前記第 2の通信機に承認された品質情報に関する前記制限時間内に要求される処理を遂行可能な最低の動作周波数及び Z又は供給電圧に、前記第 1情報処理 ICを調節するように構成することができる。さらに、前記第 1の通信機は前記第 1情報処理 icが取り得る動作周波数及び Z又は供給電圧の中で前記第

2の通信機に承認された品質情報に関する前記制限時間内に要求される処理を遂行可能な動作周波数及び Z又は供給電圧を計算すると共に該計算した動作周波数及び Z又は供給電圧の情報を含む第 2の IC動作情報を前記第 2の通信機に送信し、前記第 2の通信機は前記送信された第 2の IC動作情報の全部又は一部を承認すると共に前記第 2方向 IC動作情報伝達手段を用いて前記承認した第 2の IC動作情報を前記第 1の通信機に送信し、前記第 1の通信機はさらに前記承認された第 2の I C動作情報に従って前記第 1情報処理 ICの動作周波数及び Z又は供給電圧を調節するように、本願発明によるネットワークシステムを構成することができる。なお本願発明を IEEE802.11e規格の通信に適用した場合に、前記第 1の通信機が前記第 1情報処理 ICの供給電圧を変化させることによって、前記第 1の通信機の物理層の処理遅延時間が変わる場合は、 IEEE802.11e規格に準拠するために、前記物理層の処理遅延時間を推定して保持すると共に、 MACフレームを送信する前に MACフレームの Timestampフィールドの値を前記推定した処理遅延時間に更新するように構成する必要がある。

[0011] 本願発明によるネットワークシステムにおいて、前記第 2の通信機は、前記第 1の通信機との通信に必要な通信品質の変化、前記第 1の通信機との通信に必要なスル一プットの変化、前記第 1の通信機以外の通信機との通信に必要な通信品質の変化、前記第 1の通信機以外の通信機との通信に必要なスループットの変化、のいずれ力 1つ以上の変化に応じて、一度承認しな力つた前記 IC動作情報を新たに承認すると共に前記新たに承認した IC動作情報を前記第 1の通信機に送信し、前記第 1の通信機は前記新たに承認した IC動作情報に従って前記第 1情報処理 IC動作周波数及び Z又は供給電圧を調節するように構成することができる。

[0012] 本願発明のある実施態様においては、前記第 1の通信機は前記第 1の通信機が用いる電源に関する電源情報を作成する手段を有し、前記プロトコル群は、前記第 1の通信機力前記第 2の通信機へ前記電源情報を伝える手段を有することを特徴とする。この場合において前記第 2の通信機は、前記電源情報を伝える手段を通じて得た前記電源情報も考慮して、前記承認を行なうように構成することができる。

[0013] 本願発明のある実施態様においては、前記第 2の通信機は、前記第 1の通信機から送信された IC動作情報を考慮して、前記第 2の通信機が有する第 2情報処理 ICの供給電圧及び Z又は動作周波数を調節することを特徴とする。また前記第 2の通信機は、前記電源情報を考慮して、前記第 2情報処理 ICの供給電圧及び Z又は動作周波数を調節するように構成することができる。また前記第 2の通信機は、前記調節された第 2情報処理 ICの供給電圧及び Z又は動作周波数も考慮して、前記 IC動作情報の全部又は一部を承認するように構成することができる。

[0014] 前記 IC動作情報は、前記第 1の通信機と前記第 2の通信機とが通信設定を行なう際に、前記第 1の通信機から前記第 2の通信機へと送信されるように構成してもよいし、前記第 1の通信機と前記第 2の通信機とが通信を開始した後でも、前記第 1の通信機カゝら前記第 2の通信機へと送信できるように構成してもよい。前記第 1方向 IC動作情報伝達手段と、前記第 2方向 IC動作情報伝達手段は、前記プロトコル群のうち、レイヤ 2のプロトコルに組み込むように構成することができる。また前記通信は、 IEEE802. lie規格の通信であることができる。

[0015] 本願発明のある実施態様においては、前記品質情報は、前記通信の種類を示すシンボルであってもよい。このシンボルの例は、 VoIPや VODなどのサービスを表すシンボルである。この場合、前記第 1の通信機及び Z又は前記第 2の通信機は、前記シンボルに対応した、単位データを処理するための制限時間を知って、るように構成することが望ましい。

[0016] 本願発明のある実施態様においては、前記第 1の通信機と前記第 2の通信機の少なくとも一方は、 LANに接続された端末、アクセスポイント、ルータ、ゲートウェイのいずれかであることができる。また本願発明のある実施態様においては、前記第 1の通信機と前記第 2の通信機の少なくとも一方は、 PTSN網に接続された端末であることができる。また本願発明のある実施態様においては、前記第 1の通信機と前記第 2の通信機の少なくとも一方は、携帯電話ネットワークに接続された端末、基地局、その他前記携帯電話ネットワークに接続される機器のいずれかであることができる。さらに本願発明のある実施態様においては、前記第 1の通信機と前記第 2の通信機の少なくとも一方は、携帯端末であることができる。

[0017] 本願発明を別の側面から見ると、本願発明は他の通信機と通信を行なう通信機であって、前記通信機は、前記通信機が有する処理装置の動作に関する IC動作情報を作成すると共に、前記 IC動作情報の全部又は一部の承認を前記他の通信機に求め、前記承認を受けた ic動作情報に従って、前記処理装置の動作周波数及び Z又は供給電圧を調節することを特徴とする。

[0018] 本願発明をさらに別の側面から見ると、本願発明は他の通信機と通信を行なう通信機であって、前記通信機は、前記他の通信機が有する処理装置の動作に関する IC 動作情報を受け取ると共に、前記通信に要求される通信品質，前記通信に要求されるスループット，前記通信におけるチャネルアクセス遅延のうち、少なくとも 1つ以上考慮して前記受け取った IC動作情報の全部又は一部を承認し、前記承認した IC動作情報を前記他の通信機に送信することを特徴とする。

[0019] 本願発明をさらに別の側面から見ると、本願発明は、第 1の通信機と前記第 1の通信機と通信を行なう第 2の通信機とを備えるネットワークシステムの消費電力調節方法であって、前記第 1の通信機が前記第 1の通信機が有する第 1情報処理 ICの動作に関する IC動作情報を作成すると共に前記 IC動作情報を前記第 2の通信機に送信するステップと、前記第 2の通信機が前記送信された IC動作情報の全部又は一部を承認すると共に前記承認した IC動作情報を前記第 1の通信機に送信するステップと、前記第 1の通信機が前記承認された IC動作情報に従って前記第 1情報処理 ICの動作周波数及び Z又は供給電圧を調節することを特徴とする。

発明の効果

[0020] 本願発明によるネットワークシステムは、要求される通信品質を保ちながら消費電力を節減することができる。さらに本願発明の一態様においては、通信相手の一方のみならず、送信局と受信局の情報処理 ICを協調して制御することで、送信局と受信局の両方の消費電力を節減することができる。図面の簡単な説明

[0021] [図 1]本発明によるネットワークシステムの外観図である。

[図 2]本発明によるネットワークシステムに用いられる通信機の概要を示した説明図である。

[図 3]本発明によるネットワークシステムに用いられる通信機の概要を示した説明図である。

[図 4]本発明によるネットワークシステムの動作を説明する説明図である（実施例 1)。

[図 5]本発明によるネットワークシステムに用いられるプロトコルの例を説明する図である。

[図 6]本発明によるネットワークシステムの動作を説明する説明図である（実施例 2)。符号の説明

[0022] 1 ネットワークシステム

22 PHYJC

24 MACJC

26 MCU

30 周波数'電圧コントローラ

32 電圧コンバータ

発明を実施するための最良の形態

[0023] 以下、 2つの実施例を用いて本願発明の好適な実施の形態を説明する。

実施例 1

[0024] 図 1は、本実施例におけるネットワークシステムの外観を示す図である。ネットワークシステム 1は、無線通信局（STA) 2と、無線 LANアクセスポイント (AP)4とを備え、 STA2 と AP4は無線 LANで通信している。 STA2は、無線 LANネットワークアダプタを装備した携帯電話、 PDA,ラップトップコンピュータなどの携帯通信端末であることができる。 STA2はディスプレイ 10、操作部 12、無線 LANアンテナ 14等を備えている。 AP4は、 ST A2と電波媒体 6によって接続されていると共に、有線の LANケーブル 16でインターネット 8と接続されている。 [0025] 図 2は、 STA2のハードウェア構成の概略を示す図である。本発明による無線通信局 (STA)2は、物理層の情報処理を担当する ICである PHYJC22、 MAC層の下位副層の情報処理を担当する ICである MACJC24、 MAC上位副層より上の階層の情報処理を担当する MCU26を有する。 PHYJC22と MACJC24は ASICである。 MCU26は、 CPU 、記憶装置、ソフトウェア等を搭載し、 MAC層より上の階層のネットワーク処理を担当する。 MCU26は。 STA2の携帯電話機能や PDA機能などの制御も担当する。

[0026] STA2はさらに、周波数'電圧コントローラ 30と電圧コンバータ 32を備える。周波数'電圧コントローラ 30は、 PHYJC22, MACJC24, MCU26が有する CPUの動作周波数を適切な値に設定する。電圧コンバータ 32は、電源電圧 V0を適切な電圧に変換して、 PHYJC22, MACJC24, MCU26に供給する。さらに周波数 ·電圧コントローラ 30は、 MCU26の制御を受けて、 MACJC24と、 MCU26の CPUの動作周波数を、 STA2の動作中に動的に変更することができる。また電圧コンバータ 32は、周波数'電圧コント口ーラ 30の制御を受けて、 MACJC24や MCU26に供給される電圧を、 STA2の動作中に動的に変更することができる。

[0027] 図 3は、 AP4のハードウェア構成の概略を示す図である。本発明によるアクセスポィン KAP にも、図 2における、 PHYJC22, MACJC24, MCU26,周波数'電圧コント口ーラ 30,電圧コンバータ 32に相当するハードウェアが組み込まれており、それぞれ PHYJC34, MACJC36, MCU38,周波数'電圧コントローラ 40,電圧コンバータ 42で図 3に表されている。この他 AP4は、有線 LAN用の物理層及び MAC層の情報処理を担当する、 PHY_MACJC44を備えている。

[0028] ついで図 4を用いてネットワークシステム 1の動作を説明する。本発明によるネットヮークシステム 1は、要求される通信品質を確保しつつ STA2や AP4が備える CPUや ASICなどの情報処理 ICの供給電圧や動作周波数を低下させることにより、ネットヮークシステムの消費電力を節減する機能を有する。図 4はこのような機能に関するネットワークシステム 1の動作を示すフローチャートである。

[0029] まず、ステップ S2は動作の開始である。ステップ S4では、 STA2が、 MACJC24や

MCU26の動作に関する IC動作情報を作成する。この IC動作情報は、 MACJC24や、 MCU26の CPUが取り得る供給電圧や動作周波数、及び、最大処理速度などに関する情報を含むことができる。また、通信に要求される品質、例えば、 1フレームの処理に要する処理時間のようなものでもよい。この場合は、処理時間に対応する

MACJC24や MCU26の CPUの動作周波数等を、 MCU26が知って!/、ることが望まし!/ヽ。さらに IC動作情報は、「VoIP」「VOD」のようなシンボルである実施例も存在し得る。このような場合は、「VoIP」「VOD」に対応して要求される、 MACJC24などの情報処理用 ICの動作周波数の制限を、 MCU26が知って!/、ることが望まし!/、。

[0030] 本実施例では、前記 IC動作情報は、 MACJC24の最大処理速度に関する情報

WCETと、 MACJC24が取り得る動作周波数に関する情報 OpModeとを含むものとする。 WCETは、 MACJC24が、特定のアプリケーションの下で、 MAC層で用いられる最も大きなフレームを最大の動作周波数で処理した場合の処理時間として定義される。いわゆる WCET(Worst Case Execute Time,最悪時処理時間)である。 OpModeは 1または 2以上の整数であって、それぞれ MACJC24が最大動作周波数の 1/OpModeで動作できることを示す。例えば OpMode=(l,2,3)ならば、 MACJC24が、最大動作周波数の 1/2及び 1/3で動作できることを示す。その場合、最大フレームの処理時間はそれぞれ 2倍、 3倍になる。しかし、供給電圧も最大動作電圧の 1/2、 1/3で済ませることができ、消費電力が供給電圧の二乗に比例することから、供給電圧を下げれば消費電力を削減することができる。

[0031] なおステップ S4において、 MCU26が STA2と AP4との通信に要求される通信品質やスループットを知っている場合は、あらかじめそのことを考慮して、可能な OpMode値を AP4に伝えるように構成してもよ、。

[0032] ステップ S6では、ステップ S4で作成された IC動作情報を、 STA2から AP4へと伝達する。このような伝達が可能であるためには、予め適切なプロトコルを定めておく必要がある。

[0033] ステップ S8では、 AP4の MCU38が、 STA2から受け取った STAの IC動作情報を解析して、適切な IC動作情報を選ぶ。選ばれた IC動作情報は、ステップ S14で MACJC24 の動作周波数を調節するために用いられる。従って最も単純には、 MCU38は、 OpModeの中で最も大きヽ値を最適 IC動作情報として STA2に送信すれば、

MACJC24は最も低、動作周波数及び供給電圧で動作することになり、消費電力の削減効果が最も大きくなる。しかし、単純に言うと、動作周波数が半分になれば、データを処理する時間は倍になってしまう。すなわち最大サイズのフレームの処理時間が WCETの倍になる。一方、 STA2と AP4の通信には、通信に要求されるスループットや、通信に要求される品質によって、 1フレームの処理時間が所定時間以内に収まらなければならな!/ヽと、う制限がある場合が多、。さらに AP4はアクセスポイントであるから、 STA2以外の他の無線通信局との通信に要求される通信品質及び Z又はスル一プットをも考慮して、 STA2との通信時間に制限を設けねばならない場合もある。 MCU38は、このような制限の中で、可能な最も遅い動作周波数すなわち最も大きい OpMode値を求め、求めた値を承認する（ステップ S 10)。本実施例では、 OpMode=2 が承認されたものとして、後の説明を続ける。なお、 STA2から受け取った OpMode値力つしかない場合は、その 1つを承認するか、さもなければ却下する。なお、図 4ではステップ 8の後にステップ S 16が示されている力これは後で説明する。

[0034] ステップ S12では、 AP4の MCU38が承認した IC動作情報を、 AP4から STA2へと伝達する。この伝達においては、承認された情報のみを伝達すればよぐ WCETや承認されな力つた OpModeの値を伝達する必要はな、。このような伝達が可能であるためには、予め適切なプロトコルを定めておく必要がある。

[0035] ステップ S14では、承認された IC動作情報に従って、 MACJC24の動作周波数及び供給電圧が調節される。承認された IC動作情報である" OpMode=2"を MCU26が認識すると、 MCU26は、 MACJC24の動作周波数を、最大動作周波数の 1/2に設定するように、周波数'電圧コントローラ 30に指示を出す。また周波数'電圧コントローラ 30 は、 MAC JC24の動作周波数に適した MAC JC24の供給電圧を記憶しており、電圧コンバータ 32に指示を出して、 MACJC24の動作周波数が最大動作周波数の 1/2に必要な供給電圧に設定する。 ICの消費電力は動作周波数に比例して大きくなると共に、供給電圧の二乗に比例して大きくなるため、 ICの動作周波数と供給電圧を低下させることができれば消費電力を大きく削減することができる。

[0036] 一つの実施態様では、 MACJC24や MCU26など STA2に備わる情報処理用 ICだけではなぐ AP4の情報処理用 ICの動作周波数や供給電圧をも調節するように構成することができる。ステップ S8で、 AP4の MCU38が、 STA2の IC動作情報を解析する際に、 AP4の ICの動作情報も合わせて調査し、可能であれば MACJC36の動作周波数 Z 供給電圧を低下させてもよい (ステップ S16)。 MAC層において、通信に要求されるスループットや通信に要求される品質によって定められる 1フレームの処理時間制限を T 、当該フレームに必要な STA2の物理層と MAC層の処理時間を T 、 AP4の物 bound STA

理層と MAC層の処理時間を T 、とすれば、 T とは、

AP STA TAP

[0037] [数 1]

TsTA + 、の関係を満たさなくてはならない。なお、 Cはチャネルアクセスや媒体の伝搬に力かる時間である。

[0038] MAC IC24の動作周波数を遅くすれば T が大きくなり、 MAC IC36の動作周波数

STA

を遅くすれば T が大きくなる。どちらを優先すべきかについては様々な状況があるだ

AP

ろうが、通常は、電池で駆動している通信機の情報処理 icを優先して遅くすることが好ましい。そこで STA2は、電源の種類（電池力 AC電源力や、電源が電池である場合は電池の残量などの電源情報も AP4に伝達し、 AP4の MCU38は、 STA2の電源情報と、 AP4の電源情報を考慮に入れて、最適な STA2の IC動作情報を承認するよう〖こ構成することが好ましい。例えば、もし STA2が電池駆動であれば、 STA2の ICの動作周波数が最低になるような IC動作情報を承認する。もし AP4が電池駆動であれば、 AP4の ICの動作周波数を優先的に低く設定する。両者ともに電池駆動であれば、電池残量によって優先度を変化させる。ステップ S18は、動作の終了である。

[0039] なお、ステップ S8と S 10において、ー且は通信品質やスループットの要求を満たすことができなかったため、ある OpMode値を却下した場合であっても、その後、 STA2との通信に必要な通信品質の変化や STA2との通信に必要なスループットの変ィ匕、 AP2 と他の通信機との通信に必要な通信品質の変化、 AP2と他の通信機以外の通信機との通信に必要なスループットの変化、 AP4と他の無線通信局との通信が終了等の理由で、以前に却下した OpMode値でも、要求される通信品質等を満たすことができるようになる場合がある。そのような場合は、新たに要求を満たすことになつた OpMode 値を承認し、新たに承認した OpMode値を STA2に伝えるように AP2やネットワークシステム 1を構成することができる。その場合 STA2は、新たに承認された OpMode値に従つて、情報処理 ICの動作周波数及び Z又は供給電圧を調節することができる。

[0040] 次に、図 5に情報処理用 ICの動作周波数'供給電圧の調節に係るプロトコルの例を示す。 ICの動作周波数'供給電圧の調節は、 STA2の MCU26によって発議される。この発議を MAC層へ伝えるためのメッセージが必要である。本実施例では、 HM_PS.requestというメッセージを定義した（引用符号 50)。次に、この発議を MAC層のプロトコルに組み込んで AP4へ伝達するメッセージが必要である。本例では PS.requestというメッセージを定義した（引用符号 52)。ついで AP4の MAC層から高次層へのインタフェースが必要である。本例では、 HM_PS. indicationというメッセージを定義した（引用符号 54)。 HM_PS.request, PS.request, HM_PS.indicationのいずれも、パラメータとして WCETと 1又は複数の OpMode値を有する。これらのメッセージにより、 STA2の IC動作情報が AP4の MCU38へと伝えられる。 MCU38が承認した IC動作情報は、 HM_PS.reply (引用符号 56) , PS.reply (引用符号 58) , HM_PS.confirm (引用符号 60)により、 STA2の MCU26へと伝えられる。 HM_PS.reply, PS.reply, HM.PS.c onfirmは、いずれもパラメータとして、 OpModeを有する。この OpMode値は、 MCU38 が承認した OpMode値である。

[0041] これらのメッセージは、 STA2と AP4のアソシエーション時に交換されてもよいし、通信が開始された後に交換されてもよ!、。

実施例 2

[0042] 実施例の 2では、本発明を IEEE802.11e規格の通信に適用する例を示す。

IEEE802.11eでは、データの性質や要求される伝送条件を表す TSPECというパラメ一タ群が、送信局と受信局の間に交換される。 TSPECは通信品質に関するパラメータを含んでいる力このパラメータ力も通信機の CPUや ASICが取り得る動作周波数を計算することができるので、 TSPECパラメータ群を情報処理用 ICの動作情報として用いることができる。以下、 MAC層の下位副層の情報処理を行なう ASICである MACJCの最適な動作周波数を求める方法を説明する。

[0043] まず、あるフレームの最初のビットが送信局の MAC層に届いてから、同じフレームの最後のビットが受信局の MAC層を離れるまでの時間を T とすると、 T は次のように表される。

[0044] [数 2] ele = MAC+PHY ⁺ ^UAC+PHY ^{+ SUr}P ^{US X} ^exchange ここで T は、 MAC層と物理層で 1つのフレームを処理するために必要な時間で AC+PHY

ある。肩の rと sの表示は、それぞれ受信側と送信側の通信機であることを示している。また、 surplus X T の項は、媒体の伝搬時間やチャネルアクセスに必要な時間を excnange

表す。 T には 2つの拘束条件がある。 1つは 1つのフレームを処理するために発生 e2e

する遅延時間の許容量であり、これは TSPECパラメータ群の Delay

Bound (遅延許容時間）パラメータに記述される。もう一つは通信システムのスループットであり、これはこれは TSPECパラメータ群の Minimum

Service Interv パラメータに関係する。 T は、これら 2つの値以下でなくてはならな e2e

いことから、送信側 MACJCの動作周波数を以下のように求めることができる。

[0045] まず、 WCET (最悪時処理時間）を次の式で求める。

[0046] [数 3] し L " ― S_max^_msdu ff_{ram e} ここで、 S は最大フレームサイズであり、 TSPECのパラメータ Maximum MSDN

AX. SDN

Sizeに記述されてヽる。また f は、送信側 MACJCが 1バイトを処理するために必要 frame

な時間である。

[0047] 受信局の MACJCの動作周波数が変わらな、とすれば、遅延許容時間の条件から求められる最低の動作周波数 fは、以下のようになる。

1

[0048] [数 4]

ここで f は送信側 MACJCの最大の動作周波数である。また、分母のカツコは小数 max

点以下を切り捨てるという意味のカツコである。

[0049] スループットの条件力求められる最低の動作周波数 fは、以下のようになる。 [0050] [数 5]

T は Minimum Service Intervalパラメータの値であり、システムのスループットに関係する。また、（surplus-1) T の項はチャネルアクセス遅延を示す。この 2つの条件より、送信側 MACJCの最適動作周波数 f と最適供給電圧 V は、以下のように求められる。

[0051] 園

V は最大の供給電圧である。

[0052] 以上説明したように、 TSPECパラメータ群力も送信局の情報処理用 ICが取り得る動作周波数を計算することができるので、 TSPECパラメータ群を情報処理用 ICの動作情報として用いることができる。実際には、送信局の情報処理用 ICは連続的な値をとることはできないので、 f より大きく且つ最も f に近い動作周波数に調節される

[0053] CPUや ASICなど ICの消費電力は、動作周波数に比例して大きくなると共に供給電圧の二乗に比例して大きくなるため、これらの ICの動作周波数と供給電圧を低下させることができれば消費電力を大きく削減することができる。

[0054] なお、物理層の処理を担当する ASICの動作周波数や供給電圧も調節する場合、その調節によって、物理層の処理遅延時間が変わる恐れがある場合は、 802.11規格の条項 11.1.2の要請により、通信局は物理層の処理遅延時間を推定して保持しておき、フレームを送信する前に、 Timestampフィールドの値を更新しなければならない。

[0055] 上記で説明した例では、送信側 MAC JC (より具体的には MAC下位副層の情報処理を担当する ASIC)の最適動作周波数'最適供給電圧を求めたが、受信局の

MACJCの最適動作周波数 ·最適供給電圧も同様に求めることができる。また、以下の図 6の説明の中で詳しく説明するように、送信局の MACJCと受信局の MACJCとの両方の動作周波数'供給電圧を最適に調節することができる。

[0056] 受信局の MAC JCの動作周波数'供給電圧も調節する場合は、送信局の MACJC が取り得る動作周波数のうち、数式 6で求める f より大きな動作周波数に関する情

optimal

報を送信局の WCETである WCETと共に IC動作情報として受信局へ送信する。受信局は、以下の条件の下、最適な動作周波数及び供給電圧を決定する。

[0057] [数 7]

T_e2e = surplus χ T_exchange + WCET _r ^ OpMode_r + WCET„ x OpMode^ < delay bound ここで WCETは受信局 MACJCの WCET、 OpModeは送信局 MACJCの動作周波数

r s

が最大動作周波数の何分の 1で動作するかを示す値で、送信局から受信局へ送信される。 OpMode =2ならば、送信局 MACJCは、最大動作周波数の 2分の 1で動作する

s

ことを示す。 OpModeは受信局において OpModeに対応する量である。数式 7の条件

r s

と、数式 4及び数式 5における送信局 MACJCを受信局 MACJCに置き換えて用いることで、受信局の最適な動作周波数を求めることができる。受信局は、送信局及び受信局の電源に関する情報 (電源の種類、電池残量)などを基に、送信局と受信局のどちらの供給電圧を優先的に下げればよいか判断することが好ましい。受信局は、判断の結果、送信局の MACJCが取るべき動作周波数に関する OpModeを送信局に送

s

信する。送信局は受け取つたに OpMode従って、 MACJCの動作周波数及び供給電圧を設定する。

[0058] 図 6は、上記説明した内容をまとめて説明するためのフローチャートである。図 6は、実施例 2に係るネットワークシステムにおいて、通信局及びアクセスポイントが備える MACJC (MAC下位副層の情報処理を担当する ASIC)の、動作周波数及び供給電圧を調節する動作に関するフローチャートである。

[0059] ステップ S24は動作の開始である。ステップ S26では通信局力TSPECの承認をァクセスポイントに要求する（ADDTS Request) oステップ S28では、アクセスポイントが要求された TSPECを満たすリソースがあるかな、かを調べ、リソースがある場合には要求された TSPECを承認し、リソースがない場合には別の TSPECを提案する（ステップ S32) 。ステップ S32では、アクセスポイントが ADDTS Requestを通信局に返す。

[0060] ステップ S34では上に説明したように、通信局が TSPECのパラメータと数式 2— 6を用いて、 MAC JCの最適な動作周波数と供給電圧を求める。もしアクセスポイントの MAC JCの動作周波数'供給電圧の調節を行なわな、場合は、ステップ S36で求めた最適動作周波数'最適供給電圧に送信局の MAC JCを設定し、動作は終了となる (ステツプ S50)。

[0061] アクセスポイントの MACJCの動作周波数'供給電圧の調節も行なう場合は、ステツプ S34からステップ S40へと進む。ステップ S40では、通信局の MACJCが取り得る動作周波数のうち、数式 6で求める f より大きな動作周波数に関する情報を WCETと共

optimal

に IC動作情報としてアクセスポイントへ送信する。さらにステップ S40では、通信局の電源に関する情報 (電源の種類、電池残量など)も、アクセスポイントに送信することが好ましい。ステップ S42では、アクセスポイントが通信品質やスループット、通信局及びアクセスポイントの電源情報などを考慮して、望まし、アクセスポイントの情報処理用 ICの動作周波数を計算する。上記に説明したように、数式 4,数式 5,数式 7を用

V、ることができる。ステップ S44では計算した動作周波数及びその動作周波数に最適な供給電圧に、アクセスポイントの MACJCを設定する。ステップ S46では、数式 7の条件の下、送信局力送られてきた動作周波数の候補に関する情報のうち、最も遅

V、動作周波数に関する候補を承認する。ステップ S48では承認された候補が通信局に送信され、通信局は承認された動作周波数に通信局の MACJCを設定する (ステツプ S36)。ステップ S50は動作の終了である。

[0062] 以上で本発明の実施例の説明を終わるが、本発明の実施形態はこれらの実施例にとどまらず、本発明の範囲を逸脱しない範囲で様々な実施形態が可能である。例えば、実施例 1において、 IC動作情報に承認を与える機器は、ネットワーク上のルータやゲートウェイ、携帯電話網の基地局や RNC等である実施形態が考えられる。さらに実施例 1にお、て IC動作情報に承認を与える機器は、別のネットワークや PTSN網に接続され、 STA2と通信を行なっている無線端末でもよい。特に携帯端末で VoIPがー般ィ匕する時代には、通信品質の確保と電池の節約が非常に重要になると考えられ、本発明のように通信を行なう通信機間で消費電力すなわち情報処理 ICの動作周波数や動作電圧を交渉しながら適切な値に設定する技術は、大きな有用性を持つことが予想できる。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1の通信機と、前記第 1の通信機と通信を行なう第 2の通信機と、前記通信に用いるプロトコル群とを備えるネットワークシステムであって、

前記プロトコル群は、前記第 1の通信機が有する第 1情報処理 ICの動作に関する I C動作情報を、前記第 1の通信機から前記第 2の通信機に伝える第 1方向 IC動作情報伝達手段と、前記 IC動作情報を、前記第 2の通信機から前記第 1の通信機に伝える第 2方向 IC動作情報伝達手段とを備え、

前記第 1の通信機は、前記 IC動作情報を作成すると共に、前記第 1方向 IC動作情報伝達手段を用いて前記 IC動作情報を前記第 2の通信機に送信し、

前記第 2の通信機は、前記送信された IC動作情報の全部又は一部を承認すると共に、前記第 2方向 IC動作情報伝達手段を用いて前記承認した IC動作情報を前記第 1の通信機に送信し、

前記第 1の通信機は、前記承認された IC動作情報に従って、前記第 1情報処理 IC の動作周波数及び Z又は供給電圧を調節することを特徴とする、ネットワークシステム。

[2] 前記第 2の通信機は、前記送信された IC動作情報の全部を承認しな、ときは、新しい IC動作情報を作成して前記第 1の通信機に送信することを特徴とする、請求項 1 に記載のネットワークシステム。

[3] 前記第 2の通信機は、前記通信に要求される通信品質、前記通信に要求されるスループット、前記通信におけるチャネルアクセス遅延のうち、少なくとも 1つ以上を考慮して、前記送信された IC動作情報の全部又は一部を承認することを特徴とする、請求項 1又は 2に記載のネットワークシステム。

[4] 前記第 2の通信機は、前記第 1の通信機以外の通信機との通信に要求される通信品質及び Z又は前記通信に要求されるスループットを考慮して、前記送信された IC 動作情報の全部又は一部を承認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ネットワークシステム。

[5] 前記 IC動作情報は、前記第 1情報処理 ICの最大処理速度に関する情報を含むことを特徴とする、請求項 4に記載のネットワークシステム。

[6] 前記第 2の通信機は、前記最大処理速度を考慮して、前記送信された IC動作情報の全部又は一部を承認することを特徴とする、請求項 5に記載のネットワークシステム

[7] 前記 IC動作情報は、前記第 1情報処理 ICが取り得る動作周波数及び Z又は供給電圧に関することを特徴とする、請求項 1から 6のいずれかに記載のネットワークシステム。

[8] 前記第 1の通信機は、前記通信に要求される通信品質、前記通信に要求されるスループット、前記通信におけるチャネルアクセス遅延のうち、少なくとも 1つ以上を考慮して、前記 IC動作情報を作成することを特徴とする、請求項 7に記載のネットワークシステム。

[9] 前記 IC動作情報が前記動作周波数の場合に、前記第 1の通信機は、前記承認された IC動作情報に従って前記第 1情報処理 ICの動作周波数を調節すると共に、前記第 1情報処理 ICの供給電圧を前記調節された動作周波数に適した供給電圧に調節することを特徴とする、請求項 7又は 8に記載のネットワークシステム。

[10] 前記 IC動作情報は、前記通信に要求される通信品質に関する品質情報であることを特徴とする、請求項 1から 6のいずれかに記載のネットワークシステム。

[11] 前記品質情報は、単位データを処理するための制限時間に関する、請求項 10に記載のネットワークシステム。 [12] 前記第 1の通信機は、前記第 1情報処理 ICが取り得る動作周波数及び Z又は供給電圧の中で、前記承認された品質情報に関する前記制限時間内に要求される処理を遂行可能な最低の動作周波数及び Z又は供給電圧に、前記第 1情報処理 icを調節することを特徴とする、請求項 11に記載のネットワークシステム。

[13] 前記第 1の通信機は、前記第 1情報処理 ICが取り得る動作周波数及び Z又は供給電圧の中で、前記承認された品質情報に関する前記制限時間内に要求される処理を遂行可能な動作周波数及び Z又は供給電圧を計算すると共に、該計算した動作周波数及び Z又は供給電圧の情報を含む第 2の IC動作情報を、前記第 2の通信機に送信し、

前記第 2の通信機は、前記送信された第 2の IC動作情報の全部又は一部を承認すると共に、前記第 2方向 IC動作情報伝達手段を用いて前記承認した第 2の IC動作情報を前記第 1の通信機に送信し、

前記第 1の通信機は、前記承認された第 2の IC動作情報に従って、前記第 1情報処理 ICの動作周波数及び Z又は供給電圧を調節することを特徴とする、請求項 10 力も 12のいずれかにネットワークシステム。

[14] 前記第 2の通信機は、前記第 1の通信機との通信に必要な通信品質の変化、前記第 1の通信機との通信に必要なスループットの変化、前記第 1の通信機以外の通信機との通信に必要な通信品質の変化、前記第 1の通信機以外の通信機との通信に必要なスループットの変化、のいずれ力 1つ以上の変化に応じて、一度承認しなかつた前記 IC動作情報を新たに承認すると共に前記新たに承認した IC動作情報を前記第 1の通信機に送信し、前記第 1の通信機は前記新たに承認した IC動作情報に従つて前記第 1情報処理 ic動作周波数及び Z又は供給電圧を調節することを特徴とする

、請求項 1から 13のいずれかに記載のネットワークシステム。 [15] 前記第 1の通信機は前記第 1の通信機が用いる電源に関する電源情報を作成する手段を有し、前記プロトコル群は、前記第 1の通信機から前記第 2の通信機へ前記電源情報を伝える手段を有することを特徴とする、請求項 1から 14のいずれかに記載のネットワークシステム。前記第 2の通信機は、前記電源情報を伝える手段を通じて得た前記電源情報も考慮して、前記承認を行なうことを特徴とする、請求項 16に記載のネットワークシステム

[17] 前記第 2の通信機は、前記送信された IC動作情報を考慮して、前記第 2の通信機が有する第 2情報処理 ICの供給電圧及び Z又は動作周波数を調節することを特徴とする、請求項 1から 16のいずれかに記載のネットワークシステム。

[18] 前記第 2の通信機は、前記送信された電源情報を考慮して、前記第 2情報処理 IC の供給電圧及び Z又は動作周波数を調節することを特徴とする、請求項 15から 17 の！、ずれかに記載のネットワークシステム。

[19] 前記第 2の通信機は、前記調節された第 2情報処理 ICの供給電圧及び Z又は動作周波数も考慮して、前記承認を行なうことを特徴とする、請求項 17又は 18に記載のネットワークシステム。

[20] 前記 IC動作情報は、前記第 1の通信機と前記第 2の通信機とが通信設定を行なう際に、前記第 1の通信機力も前記第 2の通信機へと送信されることを特徴とする、請求項 1から 19のいずれかに記載のネットワークシステム。

[21] 前記 IC動作情報は、前記第 1の通信機と前記第 2の通信機とが通信を開始した後でも、前記第 1の通信機から前記第 2の通信機へと送信されることを特徴とする、請求項 1から 20のいずれかに記載のネットワークシステム。 [22] 前記第 1方向 IC動作情報伝達手段と、前記第 2方向 IC動作情報伝達手段は、前記プロトコル群のうち、レイヤ 2のプロトコルに組み込まれることを特徴とする、請求項 1から 21のいずれかに記載のネットワークシステム。

[23] 前記通信は、 IEEE801. 22e規格の通信であることを特徴とする、請求項 1から 22 の！、ずれかに記載のネットワークシステム。

[24] 前記 IC動作情報として、 TSPECパラメータ群を用いる事を特徴とする、請求項 23 の！、ずれかに記載のネットワークシステム。

[25] 前記第 1の通信機は、前記第 1情報処理 ICの供給電圧を変化させることによって、前記第 1の通信機の物理層の処理遅延時間が変わる場合は、前記物理層の処理遅延時間を推定して保持すると共に、 MACフレームを送信する前に MACフレームの Timestampフィールドの値を前記推定した処理遅延時間に更新することを特徴とする、請求項 23又は 24に記載のネットワークシステム。

[26] 前記品質情報は、前記通信の種類を示すシンボルであることを特徴とする、請求項 10から 13のいずれかに記載のネットワークシステム。

[27] 前記第 1の通信機及び Z又は前記第 2の通信機は、前記シンボルに対応した、単位データを処理するための制限時間を知っていることを特徴とする、請求項 26に記載のネットワークシステム。

[28] 前記第 1の通信機と前記第 2の通信機の少なくとも一方は、 LANに接続された端末、アクセスポイント、ルータ、ゲートウェイのいずれかであることを特徴とする、請求項 1から 27のいずれかに記載のネットワークシステム。

[29] 前記第 1の通信機と前記第 2の通信機の少なくとも一方は、 PTSN網に接続された端末であることを特徴とする、請求項 1から 27のいずれかに記載のネットワークシステム。

[30] 前記第 1の通信機と前記第 2の通信機の少なくとも一方は、携帯電話ネットワークに接続された端末、基地局、その他前記携帯電話ネットワークに接続される機器のいずれかであることを特徴とする、請求項 1から 27のいずれかに記載のネットワークシステム。

[31] 前記第 1の通信機と前記第 2の通信機の少なくとも一方は、携帯端末であることを特徴とする、請求項 1から 27のいずれかに記載のネットワークシステム。

[32] 他の通信機と通信を行なう通信機であって、前記通信機は、前記通信機が有する処理装置の動作に関する IC動作情報を作成すると共に、前記 IC動作情報の全部又は一部の承認を前記他の通信機に求め、前記承認を受けた IC動作情報に従って、前記処理装置の動作周波数及び Z又は供給電圧を調節することを特徴とする通信機。

[33] 他の通信機と通信を行なう通信機であって、前記通信機は、前記他の通信機が有する処理装置の動作に関する IC動作情報を受け取ると共に、前記通信に要求される通信品質，前記通信に要求されるスループット，前記通信におけるチャネルアクセス遅延のうち、少なくとも 1つ以上考慮して前記受け取った IC動作情報の全部又は一部を承認し、前記承認した IC動作情報を前記他の通信機に送信することを特徴とする通信機。

[34] 第 1の通信機と、前記第 1の通信機と通信を行なう第 2の通信機とを備えるネットヮークシステムの消費電力調節方法であって、

前記第 1の通信機が、前記第 1の通信機が有する第 1情報処理 ICの動作に関する I C動作情報を作成すると共に、前記 IC動作情報を前記第 2の通信機に送信するステップと、

前記第 2の通信機が、前記送信された IC動作情報の全部又は一部を承認すると共に、前記承認した IC動作情報を前記第 1の通信機に送信するステップと、前記第 1の通信機が、前記承認された IC動作情報に従って、前記第 1情報処理 IC の動作周波数及び Z又は供給電圧を調節することを特徴とする、ネットワークシステムの消費電力調節方法。