WO2010007743A1 - 制御装置、通信端末、制御方法、および通信方法 - Google Patents

制御装置、通信端末、制御方法、および通信方法 Download PDF

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WO2010007743A1
WO2010007743A1 PCT/JP2009/003185 JP2009003185W WO2010007743A1 WO 2010007743 A1 WO2010007743 A1 WO 2010007743A1 JP 2009003185 W JP2009003185 W JP 2009003185W WO 2010007743 A1 WO2010007743 A1 WO 2010007743A1
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WO
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channel
beacon packet
active period
communication
control device
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/003185
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English (en)
French (fr)
Inventor
白方亨宗
中江宏典
今村幸司
Original Assignee
パナソニック株式会社
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Publication date
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Priority to JP2010520755A priority patent/JP5331807B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
    • H04W72/541—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria using the level of interference
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H04W72/23—Control channels or signalling for resource management in the downlink direction of a wireless link, i.e. towards a terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks

Definitions

  • the present invention relates to a control device, a communication terminal, a control method, and a communication method used in a wireless communication system, and more specifically, a plurality of channels in a wireless communication network using a sensor network or an active RF (Radio Frequency) tag.
  • the present invention relates to a control device, a communication terminal, a control method, and a communication method for avoiding interference generated by using the.
  • WPAN Wireless Personal Area Network
  • sensor networks have attracted attention.
  • a system similar to this there is a system such as an active RF tag that transmits a radio signal by itself.
  • FIG. 13 is a diagram showing a conventional wireless communication system 10.
  • a wireless communication system 10 includes a control device (AP: Access Point) 11 and first to third communication terminals (STA: Stations) 12-1 to 12-3.
  • the first to third communication terminals 12-1 to 12-3 exist within the communication area 15 of the control device 11.
  • the control device 11 periodically broadcasts a beacon packet to the first to third communication terminals 12-1 to 12-3, which are all communication terminals existing within the communication area 15.
  • the beacon packet includes control information.
  • the first to third communication terminals 12-1 to 12-3 receive the beacon packet from the control device 11, and communicate with the control device 11 based on the control information included in the beacon packet.
  • the access methods include CSMA (Carrier Sense Multiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access), and SDMA (Space Access).
  • CSMA Carrier Sense Multiple Access
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • FDMA Frequency Division Multiple Access
  • SDMA Space Access
  • each of the communication terminals 12-1 to 12-3 is small in size and is characterized by low power consumption that can be driven by a battery for several years. For this reason, in order to reduce the power consumption of each of the communication terminals 12-1 to 12-3, the communication protocol and the frame format are devised. For example, a frame format composed of an active period in which each of the communication terminals 12-1 to 12-3 communicates and an inactive period in which no communication is performed is used.
  • the communication terminals 12-1 to 12-3 do not communicate during the inactive period, they can enter a sleep state. In other words, if the inactive period is set for a long time, each communication terminal 12-1 to 12-3 has a long sleep state, so that power consumption can be reduced.
  • FIG. 14 is a diagram showing a conventional frame format 50.
  • a frame 51 indicated by a frame format 50 is composed of an active period 52 and an inactive period 53.
  • the active period 52 is a period during which each of the communication terminals 12-1 to 12-3 communicates, and is composed of a plurality of time slots.
  • the plurality of time slots in the active period 52 are shared by all communication terminals existing in the network of the wireless communication system 10.
  • the first time slot among the plurality of time slots in the active period 52 is assigned as a period for transmitting and receiving the beacon packet 54.
  • the control device 11 broadcasts a beacon packet 54 to the first to third communication terminals 12-1 to 12-3, which are all communication terminals existing within the communication area 15.
  • the beacon packet 54 includes control information related to the frame 51 such as the number of time slots in the active period 52 and its allocation, the length of the active period 52, the length of the inactive period 53, and the time until the next beacon packet transmission. Yes.
  • the time slots other than the first time slot among the plurality of time slots in the active period 52 are used for communication between the control device 11 and each of the communication terminals 12-1 to 12-3.
  • the inactive period 53 is a period in which the communication terminals 12-1 to 12-3 do not communicate, and during this period, the power consumption is reduced by putting the communication terminals 12-1 to 12-3 in the sleep state. is doing.
  • FIG. 15 is a diagram showing a communication sequence between the control device 11 and each of the communication terminals 12-1 to 12-3 in the wireless communication system 10. Note that the third communication terminal 12-3 is omitted here for ease of explanation.
  • the control device 11 broadcasts a beacon packet 54-1 to each of the communication terminals 12-1 and 12-2.
  • Each of the communication terminals 12-1 and 12-2 receives the beacon packet 54-1 from the control device 11 and acquires control information included in the beacon packet 54-1.
  • the control device 11 communicates with each of the communication terminals 12-1 and 12-2.
  • the communication terminals 12-1 and 12-2 transmit data to the control device 11, and the control device 11 transmits response data to the communication terminals 12-1 and 12-2.
  • the control device 11 does not communicate with the communication terminals 12-1 and 12-2.
  • the control device 11 and each of the communication terminals 12-1 and 12-2 can reduce power consumption by setting the sleep state.
  • the length of the inactive period 53-1 is notified in advance by the control information included in the beacon packet 54-1.
  • the control device 11 and each of the communication terminals 12-1 and 12-2 return from the sleep state to the operating state, and the next Prepare for frame communication.
  • the control device 11 In the active period 52-2, in the first time slot, the control device 11 broadcasts a beacon packet 54-1 to each of the communication terminals 12-1 and 12-2. Then, by repeating the same processing as described above, the control device 11 communicates with each of the communication terminals 12-1 and 12-2.
  • the control device 11 determines that the communication has failed because no response data is transmitted from the control device 11 even after a predetermined period of time has elapsed. Then, the first communication terminal 12-1 retransmits the data to the control device 11.
  • the control device 11 transmits response data for the retransmitted data to the first communication terminal 12-1, and the communication is normally completed.
  • FIG. 16 is a diagram showing a channel band of a radio channel.
  • the horizontal axis indicates the frequency mask of the channels CH1 to CH6, and the first to sixth channel bands 91 to 96 are channel bands of the channels CH1 to CH6.
  • the control device 11 selects a channel to be used for communication from the channels CH1 to CH6, and the first to third communication terminals 12-1 to 12-12, which are all communication terminals existing within the communication area 15. -3 broadcast a beacon packet. Each of the communication terminals 12-1 to 12-3 performs a channel scan and participates in the network of the channel that received the beacon packet. In this way, communication between the control device 11 and each of the communication terminals 12-1 to 12-3 existing within the communication area 15 managed by the control device 11 is started.
  • the frequency band used by such a network of the wireless communication system 10 is often shared with the frequency band used by other network systems. For this reason, interference between systems and between networks becomes a problem.
  • the passive RF tag and the active RF tag partially use the same channel.
  • more network systems such as a wireless LAN share a frequency band.
  • a wireless terminal using a small and simple high-frequency component such as an active RF tag selects a channel. There is also a possibility of receiving interference without obtaining the degree.
  • a channel is selected from a plurality of channels so as to avoid interference from other network systems, and the channels used by communication terminals in the network are switched. Is required.
  • FIG. 17 is a diagram showing a state in which the first communication terminal 12-1 switches the use channel using the frame 51 shown in the frame format 50 shown in FIG.
  • the frame 51-1 is communicated using the channel CH1.
  • the control device 11 determines that communication with the first communication terminal 12-1 cannot be normally performed on the channel CH1, and transmits information for switching the use channel from the channel CH1 to the channel CH2 using the beacon packet 54-2. .
  • the first communication terminal 12-1 receives the beacon packet 54-2 including information for switching the channel to be used from the channel CH1 to the channel CH2.
  • the control apparatus 11 and the first communication terminal 12-1 communicate using the channel CH1 in the active period 52-2, and the channel is transmitted in the inactive period 53-2 after the active period 52-2 ends. Switch the channel used to CH2.
  • next frame 51-3 communicates with the control device 11 and the first communication terminal 12-1 using the channel CH2. Further, in the active period 52-3, when it is determined that the influence of interference from another network system is large in the channel CH2, the channel to be used is further switched from the channel CH2 to the channel CH3.
  • control device 11 selects a channel to be used for communication from the channels CH1 to CH6 so as to avoid interference from other network systems in a frequency band where there is much interference from other network systems.
  • the channel used for each communication terminal in the network is switched.
  • Patent Document 1 when it is determined that the influence of interference from other network systems is large during the active period, the interference is caused by performing communication using the channel CH2 during the inactive period. A workaround is described.
  • each communication terminal receives the beacon packet from the control device only in the first time slot of the active period, even if the information related to channel switching included in the received beacon packet is acquired, the communication terminal actually switched Communication on the channel starts from the active period of the next frame. That is, the control apparatus and each communication terminal spend a long time until the channel is switched in order to avoid interference from other network systems and communication can be actually performed on the switched channel.
  • the inactive period is set for a long time in order to reduce the power consumption of each communication terminal, the period until the next active period is long. You will spend time.
  • FIG. 18 is a diagram showing a communication sequence between the control device 11 and each of the communication terminals 12-1 to 12-3 in the wireless communication system 10. Note that the third communication terminal 12-3 is omitted here for ease of explanation.
  • the control device 11 broadcasts a beacon packet 54-1 to each of the communication terminals 12-1 and 12-2.
  • Each of the communication terminals 12-1 and 12-2 receives the beacon packet 54-1 from the control device 11 and acquires control information included in the beacon packet 54-1.
  • the control device 11 communicates with each of the communication terminals 12-1 and 12-2.
  • the channel that is currently used is largely affected by interference from other network systems, and communication from the communication terminals 12-1 and 12-2 to the control device 11 has failed in the active period 52-1. Yes.
  • the control device 11 determines that communication with each of the communication terminals 12-1 and 12-2 cannot be normally performed on the currently used channel.
  • control device 11 notifies each communication terminal 12-1 and 12-2 in the next active period 52-2.
  • the control device 11 does not communicate with the communication terminals 12-1 and 12-2.
  • the control device 11 and each of the communication terminals 12-1 and 12-2 can reduce power consumption by setting the sleep state.
  • the length of the inactive period 53-1 is notified in advance by the control information included in the beacon packet 54-1.
  • the control device 11 and each of the communication terminals 12-1 and 12-2 return from the sleep state to the operating state, and the next Prepare for frame communication.
  • the control device 11 broadcasts a beacon packet 54-2 to each of the communication terminals 12-1 and 12-2.
  • the beacon packet 54-2 includes information for switching the use channel.
  • the communication terminals 12-1 and 12-2 communicate using the channel used in the previous active period 52-1 in the active period 52-2, the communication terminals 12-1 and 12-2 still have interference from other network systems. The communication from the communication terminals 12-1 and 12-2 to the control device 11 has failed.
  • the active period 52-2 ends, and in the inactive period 53-2, the control device 11 and each of the communication terminals 12-1 and 12-2 switch the channel to be used to the channel notified by the beacon packet 54-2. After performing the change process, the sleep mode is set.
  • Inactive period 53-2 ends, and in active period 52-3, control device 11 switches beacon packet 54-3 to each of communication terminals 12-1 and 12-2 in the first time slot. Broadcast using the selected channel.
  • control device 11 and each of the communication terminals 12-1 and 12-2 communicate with each other using the switched channel, thereby avoiding interference from other network systems. .
  • the information for switching the channel to be used is notified using a beacon packet, it takes a long time to complete the channel switching.
  • the situation in the network may have changed.
  • the same channel is used in the active period 52-2 even though it is determined that the channel currently used is greatly affected by interference from other network systems. Furthermore, if the communication terminals 12-1 and 12-2 repeat retransmission in the active period 52-2 for the communication that failed in the active period 52-1, congestion further increases. In the active period 52-1, a communication terminal (not shown) that has not participated in the network of the communication area 15 of the control device 11 is to newly participate in the network in the active period 52-2. If this is the case, the possibility of collision of communication packets increases, and congestion further increases.
  • beacon packet including information for switching the used channel during the inactive period and complete the switching of the used channel until the next active period starts. In this case, it is impossible to enter the sleep state for communication, and power consumption cannot be reduced.
  • an object of the present invention is to provide a plurality of channels so as to avoid interference from other network systems when the control device determines that the influence of interference from other network systems is large in communication with the communication terminal.
  • the communication terminal in the network is switched in a short period of time by selecting a channel from among the channels, and the communication between the control device and the communication terminal is reliably realized using the switched channel.
  • a control device of the present invention is a control device that manages communication terminals within a communication area and communicates with a communication terminal during an active period using a plurality of predetermined frequency channels.
  • a first beacon packet generator for generating a first beacon packet including information indicating an active period and one or more switching candidate channels that may be switched from the currently used channel; and a communication terminal
  • Determine whether to switch the use channel and generate a second beacon packet including information on whether to switch the use channel
  • the second beacon packet generator and the second beacon packet transmitter that transmits the second beacon packet at the end of the active period to the communication terminal, and the second beacon packet generator switches the use channel.
  • the used channel is switched to a channel that is different from the currently used channel by the start of the next active period, and the second beacon packet generator determines that the used channel is not switched. And a channel change processing unit that holds the used channel in the currently used channel.
  • the preferred second beacon packet includes the change channel when the second beacon packet generation unit determines to switch the use channel, and is currently used when the second beacon packet generation unit determines not to switch the use channel. It includes one or more switching candidate channels that may be switched from the current channel.
  • the change channel is any one of one or more switching candidate channels included in the first beacon packet, or the change channel is included in the first beacon packet.
  • the channel is different from one or more candidate channel for switching.
  • the preferable first beacon packet includes a plurality of switching candidate channels with specified priority levels.
  • a communication terminal of the present invention is a communication terminal that is managed by a control device in a participating communication area and communicates with the control device during an active period using any of a plurality of predetermined frequency channels.
  • a first beacon packet including information indicating an active period and one or more switching candidate channels that may be switched from the currently used channel is received from the control device at the beginning of the active period;
  • a channel change processing unit is a channel change processing unit.
  • the preferred second beacon packet includes a change channel when the used channel is switched, and includes one or more switching candidate channels that may be switched from the currently used channel when the used channel is not switched.
  • the change channel is any one of one or more switching candidate channels included in the first beacon packet, or the change channel is included in the first beacon packet.
  • the channel is different from one or more candidate channel for switching.
  • the first beacon packet includes a plurality of switching candidate channels with specified priority levels.
  • the channel change processing unit switches the used channel to a changed channel different from the currently used channel. It is characterized by.
  • the preferred change channel is characterized in that it is one or more switching candidate channels included in the first beacon packet or the second beacon packet that has been successfully received before.
  • the channel change processing unit switches the used channel to a changed channel different from the channel currently used. It is characterized by.
  • the preferred change channel is characterized in that it is one or more switching candidate channels included in the first beacon packet or the second beacon packet that has been successfully received before.
  • the wireless communication system of the present invention includes the control device and the communication terminal described above.
  • a control method of the present invention is executed by a control device that manages communication terminals within a communication area and communicates with a communication terminal during an active period using a plurality of predetermined frequency channels.
  • 1st beacon packet generation which is a control method and produces
  • a first beacon packet transmission step for transmitting a first beacon packet to the communication terminal at the beginning of the active period, and a communication terminal in the active period indicated by the transmitted first beacon packet. Based on the communication state, it is determined whether or not to change the use channel, and information including whether or not to change the use channel is included.
  • the generation unit determines to switch the use channel, after the active period ends, the use channel is switched to a change channel different from the channel currently used by the start of the next active period, and the second beacon packet generation unit A channel change processing step of holding the used channel in the currently used channel when it is determined that the used channel is not switched.
  • the communication method of the present invention is managed by a control device of a participating communication area, and a communication terminal that communicates with the control device during an active period using any of a plurality of predetermined frequency channels.
  • a communication method to be executed wherein a first beacon packet including information indicating an active period and one or more switching candidate channels that may be switched from a currently used channel is controlled at the beginning of the active period
  • a first beacon packet receiving step that is received from the device, and a second beacon packet receiving step that receives from the control device a second beacon packet that includes information on whether or not to switch the use channel. And information on whether or not to switch the use channel included in the second beacon packet.
  • the used channel When switching channels, after the active period ends, the used channel is switched to a channel that is different from the channel that is currently used by the start of the next active period. If the used channel is not switched, the used channel is currently used. And a channel change processing step held in the channel.
  • a series of control methods and communication methods performed by the control device and the communication terminal described above may be provided in the form of a program for causing a computer to execute this processing procedure.
  • This program may be installed in a computer in a form recorded on a computer-readable storage medium.
  • a plurality of control devices can avoid interference from the other network system.
  • selecting a channel from among the channels and causing the communication terminal in the network to switch the used channel in a short time it is possible to reliably realize communication between the control device and the communication terminal using the switched channel. it can.
  • FIG. 1A is a diagram showing a radio communication system 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a diagram showing the control device 110 and the communication terminals 120-1 to 120-3 that constitute the wireless communication system 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing each of the communication terminals 120-1 to 120-3.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating hardware blocks of the modulation unit 123, the demodulation unit 124, and the high frequency unit 125 illustrated in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the communication packet 400.
  • FIG. 5 is a diagram showing a frame format 500 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a diagram showing the first beacon packet 541.
  • FIG. 6B shows the second beacon packet 542.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the first communication terminal 120-1 switches the use channel using the frame 510 indicated by the frame format 500 illustrated in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing a communication sequence between the control device 110 and each of the communication terminals 120-1 to 120-3 in the wireless communication system 100.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a control flow of the control device 110.
  • FIG. 10 is a diagram showing a control flow of each of the communication terminals 120-1 to 120-3.
  • FIG. 11 is a diagram showing a control flow of each of the communication terminals 120-1 to 120-3 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing a communication sequence between the control device 110 and each of the communication terminals 120-1 to 120-3 in the wireless communication system 100 when reception of the second beacon packet fails.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a conventional wireless communication system 10.
  • FIG. 14 is a diagram showing a conventional frame format 50.
  • FIG. 15 is a diagram showing a communication sequence between the control device 11 and each of the communication terminals 12-1 to 12-3 in the wireless communication system 10.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a channel bandwidth of a radio channel.
  • FIG. 17 is a diagram showing a state in which the first communication terminal 12-1 switches the use channel using the frame 51 shown in the frame format 50 shown in FIG.
  • FIG. 18 is a diagram showing a communication sequence between the control device 11 and each of the communication terminals 12-1 to 12-3 in the wireless communication system 10.
  • FIG. 1A is a diagram showing a radio communication system 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • a radio communication system 100 includes a control device (AP: Access Point) 110 and first to third communication terminals (STA: Stations) 120-1 to 120-3.
  • the control device 110 periodically broadcasts a beacon packet to the first to third communication terminals 120-1 to 120-3, which are all communication terminals existing within the communication area 150.
  • the beacon packet includes control information.
  • the first to third communication terminals 120-1 to 120-3 receive the beacon packet from the control device 110, and communicate with the control device 110 based on the control information included in the beacon packet.
  • the wireless communication system 100 has basically the same configuration as the wireless communication system 10 shown in FIG.
  • FIG. 1B is a diagram showing the control device 110 and the communication terminals 120-1 to 120-3 constituting the wireless communication system 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the control device 110 includes a first beacon packet generation unit 1101, a first beacon packet transmission unit 1102, a data communication unit 1103, a second beacon packet generation unit 1104, and a second beacon packet.
  • a transmission unit 1105 and a channel change processing unit 1106 are provided.
  • the first communication terminal 120-1 includes a first beacon packet receiving unit 1201, a data communication unit 1202, a second beacon packet receiving unit 1203, and a channel change processing unit 1204.
  • the first communication terminal 120-1 will be described as an example, but the configurations and operations of the second communication terminal 120-2 and the third communication terminal 120-3 are the same as those of the first communication terminal 120-. This is the same as the configuration and operation of FIG.
  • the first beacon packet transmission unit 1102 of the control device 110 transmits the first beacon packet generated by the first beacon packet generation unit 1101 to the first communication terminal 120-1.
  • the first beacon packet receiving unit 1201 of the first communication terminal 120-1 receives the first beacon packet from the control device 110. Then, based on the first beacon packet, the data communication unit 1103 of the control device 110 communicates with the data communication unit 1202 of the first communication terminal 120-1.
  • the second beacon packet generation unit 1104 of the control device 110 switches the use channel from the currently used channel to another channel based on the communication state between the control device 110 and the first communication terminal 120-1. Determine whether or not. And the 2nd beacon packet generation part 1104 of the control apparatus 110 produces
  • the second beacon packet transmission unit 1105 of the control device 110 transmits the second beacon packet generated by the second beacon packet generation unit 1104 to the first communication terminal 120-1.
  • the second beacon packet receiving unit 1203 of the first communication terminal 120-1 receives the second beacon packet from the control device 110. Then, the channel change processing unit 1204 of the first communication terminal 120-1 switches the use channel based on information on whether or not to switch the use channel included in the second beacon packet.
  • the channel change processing unit 1106 of the control device 110 switches the use channel based on the determination as to whether or not to switch the use channel made by the second beacon packet generation unit 1104.
  • the details of the content and transmission timing of the first beacon packet, the content and transmission timing of the second beacon packet, and whether or not to switch the channel used will be described later.
  • FIG. 2 shows each of the communication terminals 120-1 to 120-3.
  • each of the communication terminals 120-1 to 120-3 includes a control unit 121, a memory 122, a modulation unit 123, a demodulation unit 124, a high frequency unit 125, and an antenna 126.
  • the control unit 121 processes transmission data and reception data based on the operation states of the communication terminals 120-1 to 120-3 held in the memory 122.
  • the control unit 121 generates transmission data.
  • the modulation unit 123 converts the transmission data generated by the control unit 121 into a transmission signal.
  • the high frequency unit 125 converts the transmission signal converted by the modulation unit 123 into a radio signal and transmits the radio signal from the antenna 126.
  • the radio signal received by the antenna 126 is converted into a received signal by the high frequency unit 125.
  • the demodulation unit 124 converts the reception signal converted by the high frequency unit 125 into reception data and outputs the reception data to the control unit 121.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating hardware blocks of the modulation unit 123, the demodulation unit 124, and the high frequency unit 125 illustrated in FIG.
  • the modulation unit 123 includes an encoding unit 131 and a digital modulation unit 132
  • the demodulation unit 124 includes a decoding unit 133 and a digital demodulation unit 134.
  • the high-frequency unit 125 includes a digital-analog conversion unit (DAC) 135, a low-pass filter (LPF) 136, a mixer 137, a band-pass filter (BPF) 138, a power amplifier (PA) 139, and a low-noise amplifier (LNA) 140.
  • DAC digital-analog conversion unit
  • LPF low-pass filter
  • BPF band-pass filter
  • PA power amplifier
  • LNA low-noise amplifier
  • a band-pass filter (BPF) 141 a mixer 142, a low-pass filter (LPF) 143, a variable gain amplifier (VGA) 144, an analog-digital converter (ADC) 145, and a local oscillator 146.
  • BPF band-pass filter
  • LPF low-pass filter
  • VGA variable gain amplifier
  • ADC analog-digital converter
  • the encoding unit 131 encodes the transmission data input from the control unit 121.
  • the digital modulation unit digitally modulates the transmission data encoded by the encoding unit 131 and outputs the transmission data to the high frequency unit 122 as a transmission signal.
  • the DAC 135 performs digital / analog conversion on the input transmission signal.
  • the frequency of the analog-converted transmission signal is adjusted by the mixer 137 via the LPF 136.
  • the frequency-adjusted transmission signal is amplified by PA 139 via BPF 138 and transmitted from antenna 126 as a radio signal.
  • the radio signal received by the antenna 126 is input to the high frequency unit 122.
  • the LNA 140 amplifies the power of the input received signal.
  • the frequency of the power-amplified reception signal is adjusted by the mixer 142 via the BPF 141.
  • the gain of the received signal whose frequency is adjusted is adjusted by the VGA 144 via the LPF 143.
  • the ADC 145 performs analog-to-digital conversion on the gain-adjusted reception signal and outputs the digitally converted reception signal to the demodulation unit 124.
  • the digital demodulator 134 digitally demodulates the input received signal.
  • Decoding section 133 decodes the digitally demodulated reception signal and outputs the received signal to control section 121 as reception data.
  • Mixers 137 and 142 are controlled by local oscillator 146.
  • modulation unit 123 and the demodulation unit 124 may be realized by a digital signal processing circuit, or signal processing may be realized by a processor such as a DSP (Digital Signal Processor).
  • DSP Digital Signal Processor
  • the control device 110 has the same configuration as each of the communication terminals 120-1 to 120-3 shown in FIGS. 2 and 3, and the operation of the control device 110 and each of the communication terminals 120-1 to 120-3. The difference is controlled by the control unit 121.
  • FIG. 4 is a diagram showing the communication packet 400.
  • a communication packet 400 includes a preamble 401, a PHY (Physical) header 402, a MAC (Media Access Control) header 403, and a payload 404.
  • the preamble 401 stores data for the demodulator 124 to perform time synchronization and frequency synchronization of communication packets.
  • the PHY header 402 stores parameters necessary for demodulation such as a data start position, modulation scheme, and data length.
  • the MAC header 403 stores parameters necessary for access such as an address and a control command.
  • the payload 404 stores transmission data and control data. Note that information indicating the type of data stored in the payload 404, for example, whether it is a beacon packet or a data packet, is stored in the MAC header 403.
  • the MAC header 403 and the payload 404 store control information of the beacon packet.
  • the control information of the beacon packet will be described in detail below.
  • the MAC header 403 includes a frame control field (FrameControl), a sequence number (Seq. No.), an address field (AddrField), and other fields (Aux).
  • the frame control field stores information indicating the type of data stored in the payload 404, that is, a beacon packet.
  • the sequence number stores information indicating the order of communication packets.
  • the address field stores information indicating the source address and destination address of the communication packet. Other fields store information on security and encryption.
  • the communication packet 400 is a beacon packet based on the frame control field of the MAC header 403 of the communication packet 400, it can be recognized that the control information of the beacon packet is stored in the payload 404.
  • the payload 404 includes a super frame field (SFspec), a slot reservation field (GTSfield), a pending address field (PendingAddr), a beacon payload field (BeaconPayload), and a frame check sequence field (FCS).
  • SFspec super frame field
  • GTSfield slot reservation field
  • PendingAddr pending address field
  • BeaconPayload beacon payload field
  • FCS frame check sequence field
  • the super frame field stores information on the frame configuration such as the transmission interval of beacon packets, the length of the active period, and the length of the inactive period.
  • the slot reservation field stores information related to time slot reservation.
  • the pending address field includes information regarding a notification indicating that there is data addressed to the communication terminal. For example, when the control device 110 creates data addressed to the first communication terminal 120-1, the address of the first communication terminal 120-1 is set in the pending address field and a beacon packet is broadcast. The first to third communication terminals 120-1 to 120-3 existing within the communication area 150 confirm the address set in the pending address field of the received beacon packet.
  • the first communication terminal 120-1 whose address set in the pending address field matches its own address makes a data request to the control device 110. As a result, the control device 110 transmits the created data addressed to the first communication terminal 120-1 to the first communication terminal 120-1.
  • the beacon payload field (BeaconPayload) stores control information related to other beacon packets.
  • FCS frame check sequence field
  • FIG. 5 is a diagram showing a frame format 500 according to the first embodiment of the present invention.
  • a frame 510 indicated by a frame format 500 includes an active period 520 and an inactive period 530.
  • the active period 520 is a period during which each of the communication terminals 120-1 to 120-3 communicates, and is composed of a plurality of time slots.
  • the plurality of time slots in the active period 520 are shared by all communication terminals existing in the network of the wireless communication system 100.
  • the first time slot among the plurality of time slots in the active period 520 is assigned as a period for transmitting and receiving the first beacon packet 541.
  • the control device 110 transmits the first beacon packet to the first to third communication terminals 120-1 to 120-3, which are all communication terminals existing within the communication area 150. 541 is broadcast.
  • the first beacon packet 541 includes the number of time slots in the active period 520 and its allocation, the length of the active period 520, the length of the inactive period 530, and the transmission until the next beacon packet transmission. Control information about the frame 510 such as time is included.
  • the time slots other than the first time slot among the plurality of time slots in the active period 520 are used for communication between the control device 110 and each of the communication terminals 120-1 to 120-3.
  • a communication protocol for example, Slotted-CSMA can be used.
  • a part of the plurality of time slots may be reserved for each communication terminal so that communication can be performed without colliding with other communication terminals.
  • the first half time slot is used for contention access
  • the second half time slot is reserved for contention free access.
  • the inactive period 530 is a period during which the communication terminals 120-1 to 120-3 do not communicate. During this period, the communication terminals 120-1 to 120-3 are put in a sleep state to reduce power consumption. is doing.
  • the frame format 500 according to the first embodiment and the conventional frame format 50 shown in FIG. 14 are the same.
  • the frame format 500 according to the first embodiment of the present invention assigns the last time slot among the plurality of time slots of the active period 520 as a period for transmitting and receiving the second beacon packet 542, as shown in FIG. This is different from the conventional frame format 50 shown in FIG.
  • the control device 110 is the first to third communication terminals 120-1 to 120-, which are all communication terminals existing within the communication area 150. 3, the second beacon packet 542 is broadcast.
  • the second beacon packet 542 includes the number of time slots in the active period 520 and the allocation of the active period 520, the length of the active period 52, and the inactive period 53. Control information regarding the frame 510 such as the length and the time until the next beacon packet transmission may be included.
  • first beacon packet 541 and the second beacon packet 542 will be described in detail.
  • FIG. 6A is a diagram showing the first beacon packet 541.
  • the first beacon packet 541 notifies information on a candidate channel for switching that may switch the channel to be used from the currently used channel (notice notification).
  • the first beacon packet 541 includes a channel page field (Ch. Page), a channel number field (Ch. No.), and a channel move field (Ch. Move).
  • the channel page field specifies a set of multiple channel numbers. For example, it indicates a difference in frequency bands to be used, and is used for selecting a frequency band of a communication terminal that can be used in multiple bands such as an 868 MHz band, a 915 MHz band, a 950 MHz band, and a 2.4 GHz band.
  • the channel page field is set as 5-bit binary data “00010”, and “2” is designated by a decimal number.
  • the channel number field specifies the channel number within the frequency band specified in the channel page field.
  • the channel bandwidth and the number of channels may be different for each frequency band, and the correspondence between the channel number and the actual channel frequency is determined in advance in the communication system.
  • the channel page field is represented by a 27-bit bitmap, where bit 0 corresponds to channel number 0, bit 1 corresponds to channel number 1, and bit 26 corresponds to channel number 26.
  • bit 4 is set to “1” in the channel number field, and channel number 4 corresponding to bit 4 is designated.
  • the channel move field specifies whether to switch the channel to the channel specified in the channel page field and the channel number field. For example, when “0” is set in the channel move field, it indicates that the used channel is not switched from the currently used channel. On the other hand, when “1” is set in the channel move field, it indicates that the used channel is switched from the currently used channel to the channel specified in the channel page field and the channel number field. In FIG. 6A, the channel move field is set to “0”, which indicates that the currently used channel is not switched from the currently used channel.
  • the first beacon packet 541 is a notice of notice that notifies information about the candidate channel for switching using the channel page field and the channel number field. In other words, since the first beacon packet 541 is a notice of notification that notifies information related to the switching candidate channel, the setting value of the channel move field is fixed at “0”.
  • FIG. 6B is a diagram showing the second beacon packet 542.
  • the configuration of the second beacon packet 542 is the same as that of the first beacon packet 541 shown in FIG. 6A.
  • the channel move field of the second beacon packet 542 is set to “1”, and the used channel is switched from the currently used channel to the channel specified by the channel page field and the channel number field. It is shown that. That is, the second beacon packet 542 is a determination notification that notifies the channel number 4 of the channel page 2 to switch the channel to be used.
  • the setting value of the channel move field is “1” when the use channel is switched, and the use channel is not switched. In this case, it is “0” and is variable.
  • the channel specified by the channel page field and the channel number field is the same as the channel specified by the channel page field and the channel number field in the first beacon packet 541. It may be different or different.
  • the first beacon packet 541 needs to include at least information on the switching candidate channel.
  • the information regarding the switching candidate channel is one or a plurality of channels that may switch the channel to be used from the currently used channel after the next frame.
  • the second beacon packet 542 needs to include at least information on whether to switch the channel to be used from the channel currently being used.
  • the designation of the channel number is expressed in the bitmap format, it is not limited to this.
  • a method of expressing channel numbers in binary numbers may be used.
  • the channel move field may be expressed in a bitmap format in order to notify whether or not the channel to be used is switched for each communication terminal.
  • the information on the candidate channel for switching and the information on whether to switch the channel to be used are one or a plurality of bit fields, and may be provided for each communication terminal. Furthermore, one or more bit fields may be included as part of the control information of the beacon packet shown in FIG. 4 or may be included as part of another control packet.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state in which the first communication terminal 120-1 switches the use channel using the frame 510 shown in the frame format 500 shown in FIG.
  • frame 510-1 is communicated using channel CH1.
  • the control device 110 transmits the first beacon packet 541-1 to the first communication terminal 120-1 in the first time slot of the active period 520-1, and the switching candidate As information about the channel, the channel CH2 is notified in advance.
  • control device 110 determines that communication with the first communication terminal 120-1 cannot be normally performed on the channel CH1.
  • control device 110 transmits second beacon packet 542-1 to first communication terminal 120-1 and currently uses it.
  • a notification of decision to switch the used channel from the channel CH1 to the channel CH2 that is the switching candidate channel is sent.
  • the first communication terminal 120-1 switches the use channel from the channel CH1 to the channel CH2 in the inactive period 530-1 after the active period 520-1 ends.
  • next frame 510-2 communicates with the control device 110 and the first communication terminal 120-1 using the channel CH2. Further, in the active period 520-2, when it is determined that the influence of interference from another network system is large in the channel CH2, the channel to be used is further switched from the channel CH2 to the channel CH3.
  • the second beacon is transmitted in the last time slot of the active period of the frame, which is determined by the control device 110 to have a large influence of interference from other network systems.
  • a notification of switching the channel to be used is sent using a packet.
  • the first communication terminal 120-1 switches the use channel to the channel notified of the decision to switch the use channel, and enters the sleep state.
  • the control device 110 according to the present embodiment and the first communication are compared.
  • the terminal 120-1 can reliably communicate using the switched channel in the frame next to the frame determined by the control device 110 as having a large influence of interference from other network systems.
  • FIG. 8 is a diagram showing a communication sequence between the control device 110 and each of the communication terminals 120-1 to 120-3 in the wireless communication system 100. Note that the third communication terminal 120-3 is omitted here for easy explanation.
  • the control device 110 broadcasts the first beacon packet 541-1 to the communication terminals 120-1 and 120-2.
  • Each of the communication terminals 120-1 and 120-2 receives the first beacon packet 541-1 from the control device 110, and acquires the control information included in the first beacon packet 541-1.
  • the first beacon packet 541-1 includes information regarding the switching candidate channel as described above.
  • control device 110 communicates with the communication terminals 120-1 and 120-2.
  • the channel currently used is greatly affected by interference from other network systems, and communication from the communication terminals 120-1 and 120-2 to the control device 110 has failed during the active period 520-1. Yes.
  • control device 110 determines that communication with each of communication terminals 120-1 and 120-2 cannot be performed normally on the currently used channel.
  • the control device 110 broadcasts the second beacon packet 542-1 to each of the communication terminals 120-1 and 120-2.
  • Each of the communication terminals 120-1 and 120-2 receives the second beacon packet 542-1 from the control device 110, and acquires control information included in the second beacon packet 542-1.
  • the second beacon packet 542-1 includes information on whether or not to switch the use channel as described above. Specifically, as shown in FIG. 6B, “1” is set in the channel move field, and the channel used from the currently used channel to the channel specified by the channel page field and the channel number field. Indicates switching.
  • the active period 520-1 ends, and in the inactive period 530-1, the control device 110 and each of the communication terminals 120-1 and 120-2 use the channel notified by the second beacon packet 542-1. After performing the channel change process for switching between, the sleep mode is set.
  • the control device 110 does not communicate with the communication terminals 120-1 and 120-2.
  • the control device 110 and each of the communication terminals 120-1 and 120-2 can reduce the power consumption by setting the sleep state.
  • the length of the inactive period 530-1 is notified in advance by the control information included in the beacon packet 540-1.
  • the control device 110 and each of the communication terminals 120-1 and 120-2 return from the sleep state to the operating state, and the next Prepare for frame communication.
  • the control device 110 broadcasts the first beacon packet 541-2 to each of the communication terminals 120-1 and 120-2 using the switched channel. . Since the control device 110 and each of the communication terminals 120-1 and 120-2 have already switched to the previously notified channel, the first beacon packet 541-2 has a switching candidate that may be switched next. Contains information about the channel.
  • the control device 110 and each of the communication terminals 120-1 and 120-2 communicate using the switched channel. Therefore, in the active period 520-2, the influence of interference from other network systems can be avoided, and communication from the communication terminals 120-1 and 120-2 to the control device 110 is successful. In this case, the control device 110 determines not to switch the use channel.
  • the control device 110 broadcasts the second beacon packet 542-2 to each of the communication terminals 120-1 and 120-2.
  • Each of the communication terminals 120-1 and 120-2 receives the second beacon packet 542-2 from the control device 110, and acquires control information included in the second beacon packet 542-2.
  • the second beacon packet 542-2 includes information indicating that the used channel is not switched as described above. Specifically, as shown in FIG. 6B, “0” is set in the channel move field, and the channel used from the currently used channel to the channel specified by the channel page field and the channel number field. Indicates not to switch.
  • the active period 520-2 ends, and in the inactive period 530-2, the control device 110 and each of the communication terminals 120-1 and 120-2 enter a sleep state. Thereafter, the above-described operation is repeated in the same manner.
  • the controller 110 changes the channel of the entire network in a short time after determining that the influence of interference from another network system is large. be able to.
  • the communication state in the network deteriorates and congestion further increases after the control device 110 determines that the influence of interference from other network systems is large and before the actual use channel is switched. The possibility can be reduced.
  • the control device 110 according to this embodiment and the first communication terminal 120-1 are In the frame next to the frame 110 determined that the influence of interference from another network system is large, the communication can be reliably performed using the switched channel.
  • FIG. 9 is a diagram showing a control flow of the control device 110.
  • the control device 110 selects a switching candidate channel that may switch the used channel from the currently used channel.
  • step S102 the control device 110 broadcasts the first beacon packet to all communication terminals within the communication area 150 in the first time slot of the active period.
  • the first beacon packet includes information regarding the switching candidate channel selected in step S101.
  • step S103 the control device 110 performs an active period process.
  • the control device 110 performs communication processing with communication terminals within the communication area 150.
  • step S104 the control device 110 determines the state of communication processing in step S103.
  • the control device 110 determines whether or not the number of communication errors has exceeded a predetermined threshold regarding communication processing with each communication terminal. If the number of communication errors exceeds a predetermined threshold (Yes in step S104), the process proceeds to step S109. If the number of communication errors is equal to or smaller than the predetermined threshold (No in step S104), the process proceeds to step S105. To do.
  • step S105 the control device 110 determines whether interference from another network system is detected based on information other than the number of communication errors. For example, when the reception level or the noise level exceeds a predetermined threshold in a time slot in which communication is not performed, it may be determined that some interference signal exists. If interference is detected (Yes in step S105), the process proceeds to step S109. If no interference is detected (No in step S105), the process proceeds to step S106.
  • each communication terminal detects a reception error with respect to a communication packet from the control device 110, it makes a retransmission request to the control device 110.
  • the determination of the communication state in step S104 and step S105 can also be determined based on the presence / absence of the retransmission request. Further, it is preferable that the determination of the communication state in step S104 and step S105 includes determination of the reception level information. For example, when the reception level is low and a reception error occurs, this is because the communication distance between the control device 110 and each communication terminal is long. Therefore, in this case, it may be determined that the communication failure is not caused by interference. On the other hand, if a reception error has occurred even though the reception level is high, it is determined that the reception level is high because the interference signal is superimposed, and it is determined that there is a communication failure due to interference. I do not care.
  • step S106 the control device 110 determines that the used channel is not switched, and sets “0” in the channel move field.
  • control device 110 determines that the used channel is to be switched, and determines the channel to be actually switched.
  • control device 110 sets “1” in the channel move field.
  • the channel to be actually switched is determined by various methods. For example, channel sensing may be performed during an inactive period to select a channel with less interference.
  • step S107 the control device 110 broadcasts the second beacon packet to all the communication terminals within the communication area 150 in the last time slot of the active period.
  • the second beacon packet includes information on the channel to be actually switched set in step S110 or step S106, or the candidate channel for switching.
  • step S108 the control device 110 performs an inactive period process.
  • the control device 110 performs a channel change process and then enters a sleep state.
  • the control device 110 enters the sleep state as it is.
  • the control device 110 ends one frame process.
  • FIG. 10 is a diagram showing a control flow of each of the communication terminals 120-1 to 120-3. Here, the control flow of the first communication terminal 120-1 will be described.
  • the first communication terminal 120-1 receives the first beacon packet from the control device 110 in the first time slot of the active period.
  • the first beacon packet includes a switching candidate channel that may switch the used channel from the currently used channel.
  • step S202 the first communication terminal 120-1 performs an active period process.
  • the first communication terminal 120-1 performs communication processing with the control device 110.
  • step S203 the first communication terminal 120-1 receives the second beacon packet from the control device 110 in the last time slot of the active period.
  • the second beacon packet includes information on whether to switch the use channel.
  • Step S204 when “1” is set in the channel move field included in the second beacon packet (Yes in Step S204), the first communication terminal 120-1 moves to the process of Step S206. To do. On the other hand, when “0” is set in the channel move field included in the second beacon packet (No in step S204), the process proceeds to step S205.
  • step S206 the first communication terminal 120-1 performs a channel change process for switching the use channel, and then moves to the process in step S205.
  • step S205 the first communication terminal 120-1 performs an inactive period process.
  • the first communication terminal 120-1 enters a sleep state in order to reduce power consumption.
  • the first communication terminal 120-1 ends one frame process.
  • the control device 110 transmits the active period to the first to third communication terminals 120-1 to 120-3.
  • the first beacon packet 541 is broadcast in the first time slot
  • the second beacon packet 542 is generated based on the communication state of the active period
  • the second beacon packet 542 is generated in the last time slot of the active period. Is broadcasting. Therefore, when the control device 110 determines that the influence of interference from another network system is large in communication with the first to third communication terminals 120-1 to 120-3, interference from the other network system.
  • a channel is selected from a plurality of channels, and the communication channel in the network is switched within the inactive period of the same frame.
  • the communication state in the network deteriorates and congestion further increases after the control device 110 determines that the influence of interference from other network systems is large and before the actual use channel is switched.
  • the possibility can be reduced, and in the frame next to the frame determined by the control device 110 that the influence of interference from other network systems is large, it is possible to reliably communicate using the switched channel. .
  • the time required for channel change processing varies from one communication terminal to another, and there are some communication terminals that take time to change the channel used.
  • the wireless communication system 100 since all communication terminals perform channel change processing during the inactive period, the switched channel is used at the start of the active period of the next frame. And reliable communication.
  • the control device 110 and each of the communication terminals 120-1 to 120-3 do not communicate during the inactive period, so the time of the sleep state is reduced. Can be secured. That is, the control device 110 and each of the communication terminals 120-1 to 120-3 can ensure low power consumption.
  • FIG. 11 is a diagram showing a control flow of each of the communication terminals 120-1 to 120-3 according to the second embodiment of the present invention.
  • steps S201 to S206 are the same as the processing of the first communication terminal 120-1 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG.
  • step S210 the first communication terminal 120-1 determines whether or not the first beacon packet has been received without error. If the reception is successful (Yes in step S210), the subsequent processing is the same as the processing of the first communication terminal 120-1 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. On the other hand, if reception has failed (No in step S210), the process proceeds to step S211.
  • the first communication terminal 120-1 switches the channel to be used to the switching candidate channel set in the beacon packet based on the beacon packet that has been successfully received last time.
  • the beacon packet that has been successfully received last time may be the first beacon packet or the second beacon packet. If a plurality of switching candidate channels are set in the beacon packet that has been successfully received last time, any one may be selected. If priority is set for a plurality of switching candidate channels, the channel with the highest priority may be selected.
  • step S212 the first communication terminal 120-1 determines whether or not the next beacon packet from the control device 110 has been received without error using the channel switched in step S211. If the reception is successful (Yes in step S212), the process proceeds to step S204, and the subsequent processes are the processes of the first communication terminal 120-1 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. It will be the same. On the other hand, if reception has failed (No in step S212), the process proceeds to step S213.
  • the first communication terminal 120-1 repeats the processes in steps S211 and S212 for a predetermined period or a predetermined number of times (No in step S213). That is, the first communication terminal 120-1 switches the use channel to the switch candidate channel set in the beacon packet based on the beacon packet that has been successfully received before, and uses the switched channel. This is repeated until the next beacon packet from the control device 110 can be received.
  • the used channels may be switched in order.
  • step 213 the first communication terminal 120-1 does not receive the next beacon packet from the control device 110 even after repeating the processes in steps S211 and S212 for a predetermined period or a predetermined number of times (in step S213). Yes), the process moves to step S214.
  • step S214 the first communication terminal 120-1 performs a process of detecting beacon packets from all channels and resynchronizing.
  • the control device 110 transmits the active period to the first to third communication terminals 120-1 to 120-3.
  • the first beacon packet 541 is broadcast in the first time slot
  • the second beacon packet 542 is generated based on the communication state of the active period
  • the second beacon packet 542 is generated in the last time slot of the active period. Is broadcasting. Even if each of the communication terminals 120-1 to 120-3 fails to receive the first beacon packet 541 from the control device 110, the first beacon packet 541 or the second beacon packet that has been successfully received last time. Since a switching candidate channel is set in 542, each of the communication terminals 120-1 to 120-3 can change the used channel to the switching candidate channel.
  • Each of the communication terminals 120-1 to 120-3 can search for a channel used by the control device 110 in a short time with a smaller number of channels to be scanned than when the switching candidate channel is not notified.
  • FIG. 12 is a diagram showing a communication sequence between the control device 110 and each of the communication terminals 120-1 to 120-3 in the wireless communication system 100 when reception of the second beacon packet fails.
  • the basic communication sequence is the same as the communication sequence according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. In the present embodiment, differences from the communication sequence according to the first embodiment shown in FIG. 8 will be described.
  • the control device 110 and each of the communication terminals 120-1 and 120-2 are communicating, but a communication error has occurred. Then, in the last time slot of the active period 520-1, the control device 110 broadcasts the second beacon packet 542-1 to each of the communication terminals 120-1 and 120-2.
  • the first communication terminal 120-1 has successfully received the second beacon packet 542-1.
  • the active period 520-1 ends, and in the inactive period 530-1, the first communication terminal 120-1 performs a channel change process for switching the use channel to the channel notified by the second beacon packet 542-1. After that, go to sleep.
  • the active period 520-2 the first communication terminal 120-1 communicates using the switched channel. Therefore, in the active period 520-2, the influence of interference from other network systems can be avoided, and communication from the first communication terminal 120-1 to the control device 110 is successful.
  • the second communication terminal 120-2 has failed to receive the second beacon packet 542-1.
  • the active period 520-1 ends, and in the inactive period 530-1, whether or not the second communication terminal 120-2 switches the use channel that should be notified by the second beacon packet 542-1 Is not acquired, the channel change processing is not performed and the sleep mode is set.
  • the control terminal 110 performs a channel change process for switching the used channel. Then, in the active period 520-2, the second communication terminal 120-2 tries to communicate using the channel that has not been switched, and the control terminal 110 uses the switched channel to transmit the first beacon packet 541-541. 2 is transmitted.
  • the second communication terminal 120-2 falls into a state where it cannot receive the first beacon packet 541-2. Therefore, the second communication terminal 120-2 executes the processes after step No in step S210 of FIG. 11 described in the second embodiment of the present invention.
  • the active period 520-1 ends, and in the inactive period 530-1, Change processing was not performed and the computer was in sleep mode.
  • the switching candidate set in the beacon packet based on the beacon packet that was successfully received last time The channel used may be switched to the channel.
  • the control device 110 transmits the active period to the first to third communication terminals 120-1 to 120-3.
  • the first beacon packet 541 is broadcast in the first time slot
  • the second beacon packet 542 is generated based on the communication state of the active period
  • the second beacon packet 542 is generated in the last time slot of the active period. Is broadcasting. Even if each of the communication terminals 120-1 to 120-3 fails to receive the second beacon packet 542 from the control device 110, the first beacon packet 541 or the second beacon packet that has been successfully received last time. Since a switching candidate channel is set in 542, each of the communication terminals 120-1 to 120-3 can change the used channel to the switching candidate channel.
  • Each of the communication terminals 120-1 to 120-3 can search for a channel used by the control device 110 in a short time with a smaller number of channels to be scanned than when the switching candidate channel is not notified.
  • Each configuration according to the first to third embodiments described above may be realized as an LSI (Large Scale Integration) that is an integrated circuit. These configurations may be made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them.
  • LSI is sometimes called IC (Integrated Circuit), system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, and circuit integration may be performed with a dedicated circuit or a general-purpose processor.
  • an FPGA Field Programmable GateArray
  • a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
  • these functional blocks can be calculated using, for example, a DSP or a CPU (Central Processing Unit). Further, these processing steps can be processed by being recorded on a recording medium as a program and executed.
  • control device and the communication terminal of the present invention are useful for a wireless communication system used for a wireless communication network using a sensor network or an active RF (Radio Frequency) tag.

Landscapes

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Abstract

　本発明の無線通信システムは、制御装置と通信端末とがアクティブ期間に通信し、制御装置は、１つ以上の切り替え候補チャネルを含む第１のビーコンパケットを生成し、アクティブ期間の最初に通信端末に対して第１のビーコンパケットを送信し、通信端末との通信状態に基づいて使用チャネルを切り替えるか否かを判断し、使用チャネルを切り替えるか否かの情報を含む第２のビーコンパケットを生成し、アクティブ期間の最後に通信端末に対して第２のビーコンパケットを送信し、使用チャネルを切り替えると判断した場合、アクティブ期間終了後、次のアクティブ期間開始までに使用チャネルを切り替え、通信端末は、制御装置から、アクティブ期間の最初に第１のビーコンパケットを受信し、アクティブ期間の最後に第２のビーコンパケットを受信し、第２のビーコンパケットに基づいて、アクティブ期間終了後、次のアクティブ期間開始までに使用チャネルを切り替える。

Description

制御装置、通信端末、制御方法、および通信方法
　本発明は、無線通信システムに用いられる制御装置、通信端末、制御方法、および通信方法に関し、より特定的には、センサーネットワークやアクティブＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）タグを用いる無線通信ネットワークにおいて、複数のチャネルを用いることによって発生する干渉を回避する制御装置、通信端末、制御方法、および通信方法に関する。
　近年、ＷＰＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）やセンサーネットワークといった小型低消費電力の無線端末によるネットワークが注目されている。また、これに類似するシステムとして自ら無線信号を発信するアクティブＲＦタグといったシステムがある。
　図１３は、従来の無線通信システム１０を示す図である。図１３において、無線通信システム１０は、制御装置（ＡＰ：Ａｃｃｅｓｓ　Ｐｏｉｎｔ）１１と、第１～第３の通信端末（ＳＴＡ：Ｓｔａｔｉｏｎ）１２－１～１２－３とを備える。なお、第１～第３の通信端末１２－１～１２－３は、制御装置１１の通信エリア１５の範囲内に存在している。制御装置１１は、通信エリア１５の範囲内に存在している全通信端末である第１～第３の通信端末１２－１～１２－３に対して、定期的にビーコンパケットをブロードキャストする。ビーコンパケットには制御情報が含まれている。第１～第３の通信端末１２－１～１２－３は、制御装置１１からのビーコンパケットを受信し、当該ビーコンパケットに含まれる制御情報に基づいて、制御装置１１と通信する。
　ここで、無線通信システム１０において、制御装置１１と、各通信端末１２－１～１２－３とのアクセス方式には様々な方式を用いることができる。例えば、アクセス方式には、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｓｅｎｓｅ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）、ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）、ＳＤＭＡ（Ｓｐａｃｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）などがある。
　また、このような無線通信システム１０のネットワークでは、伝送速度は低速（数ｋｂｐｓから数百ｋｂｐｓ）であって、無線信号の到達距離は短い（数ｍから数十ｍ程度）。一方、各通信端末１２－１～１２－３は、小型であって、電池で数年間駆動できる程、低消費電力であることが特徴である。このため、各通信端末１２－１～１２－３の消費電力を低減するために、通信プロトコルやフレームフォーマットに工夫がされている。例えば、各通信端末１２－１～１２－３が通信するアクティブ期間と、通信しないインアクティブ期間とから構成されるフレームフォーマットを用いる。各通信端末１２－１～１２－３は、インアクティブ期間では通信しないため、スリープ状態にできる。つまり、インアクティブ期間を長時間設定すれば、各通信端末１２－１～１２－３は、スリープ状態の時間が長いため、消費電力を低減することができる。
　図１４は、従来のフレームフォーマット５０を示す図である。図１４において、フレームフォーマット５０で示されるフレーム５１は、アクティブ期間５２とインアクティブ期間５３とから構成されている。
　アクティブ期間５２は、各通信端末１２－１～１２－３が通信する期間であり、複数の時間スロットで構成される。そして、アクティブ期間５２の複数の時間スロットは、無線通信システム１０のネットワーク内に存在する全ての通信端末で共用される。
　アクティブ期間５２の複数の時間スロットのうち最初の時間スロットは、ビーコンパケット５４を送受信する期間として割り当てられる。最初の時間スロットでは、制御装置１１が通信エリア１５の範囲内に存在している全通信端末である第１～第３の通信端末１２－１～１２－３に対して、ビーコンパケット５４をブロードキャストする。ビーコンパケット５４には、アクティブ期間５２の時間スロット数やその割り当て、アクティブ期間５２の長さ、インアクティブ期間５３の長さ、次のビーコンパケット送信までの時間などフレーム５１に関する制御情報が含まれている。
　アクティブ期間５２の複数の時間スロットのうち最初の時間スロット以外の時間スロットは、制御装置１１と各通信端末１２－１～１２－３との通信に使用される。
　一方、インアクティブ期間５３は、各通信端末１２－１～１２－３が通信しない期間であり、この期間では、各通信端末１２－１～１２－３はスリープ状態にすることによって消費電力を低減している。
　図１５は、無線通信システム１０における制御装置１１と各通信端末１２－１～１２－３との通信シーケンスを示す図である。なお、ここでは、説明し易いように、第３の通信端末１２－３は省略している。
　アクティブ期間５２－１の最初の時間スロットにおいて、制御装置１１は、各通信端末１２－１および１２－２に対して、ビーコンパケット５４－１をブロードキャストする。各通信端末１２－１および１２－２は、制御装置１１からのビーコンパケット５４－１を受信し、ビーコンパケット５４－１に含まれる制御情報を取得する。
　その後、アクティブ期間５２－１では、制御装置１１と、各通信端末１２－１および１２－２とは通信する。例えば、各通信端末１２－１および１２－２は、制御装置１１にデータを送信し、制御装置１１は、それに対する応答データを各通信端末１２－１および１２－２に送信する。
　インアクティブ期間５３－１では、制御装置１１と、各通信端末１２－１および１２－２とは通信しない。インアクティブ期間５３－１では、制御装置１１と、各通信端末１２－１および１２－２とは、スリープ状態にすることによって、消費電力を低減することができる。ここで、インアクティブ期間５３－１の長さは、ビーコンパケット５４－１に含まれる制御情報によって予め通知されている。
　インアクティブ期間５３－１が終了し、次のアクティブ期間５２－２の開始時には、制御装置１１と、各通信端末１２－１および１２－２とは、スリープ状態から動作状態に復帰し、次のフレームの通信に備える。
　アクティブ期間５２－２では、最初の時間スロットにおいて、制御装置１１は、各通信端末１２－１および１２－２に対して、ビーコンパケット５４－１をブロードキャストする。そして、上述した同様の処理を繰り返すことによって、制御装置１１と、各通信端末１２－１および１２－２とは通信する。
　なお、図１５に示すように、アクティブ期間５２－２において、第１の通信端末１２－１から制御装置１１への通信が失敗している。第１の通信端末１２－１から制御装置１１にデータが送信されているが、制御装置１１は、第１の通信端末１２－１から送信されたデータを正しく受信できていない。この場合、制御装置１１は、第１の通信端末１２－１に、第１の通信端末１２－１に対して応答データを送信できない。第１の通信端末１２－１は、所定期間を経過しても、制御装置１１からの応答データの送信がないため、通信に失敗したと判断する。そして、第１の通信端末１２－１は、制御装置１１へデータを再送する。ここでは、制御装置１１は、第１の通信端末１２－１から再送されたデータを正しく受信できたとする。この場合、制御装置１１は、再送されたデータに対する応答データを第１の通信端末１２－１に送信し、通信が正常に終了している。
　図１６は、無線チャネルのチャネル帯域を示す図である。図１６において、横軸を周波数としてチャネルＣＨ１～６のスペクトルマスクを示しており、第１～第６のチャネル帯域９１～９６は、チャネルＣＨ１～６のチャネル帯域である。
　制御装置１１は、チャネルＣＨ１～６の中から通信に使用するチャネルを選択し、通信エリア１５の範囲内に存在している全通信端末である第１～第３の通信端末１２－１～１２－３に対して、ビーコンパケットをブロードキャストする。各通信端末１２－１～１２－３は、チャネルスキャンを行って、ビーコンパケットを受信したチャネルのネットワークに参加することになる。このように、制御装置１１と、制御装置１１が管理する通信エリア１５の範囲内に存在している各通信端末１２－１～１２－３との通信が開始される。
　このような無線通信システム１０のネットワークが使用する周波数帯は、他のネットワークシステムが使用する周波数帯と共用する場合が多い。このため、システム間やネットワーク間での干渉が問題となる。
　例えば、９５０ＭＨｚ帯ではパッシブＲＦタグとアクティブＲＦタグとが一部で同じチャネルを使用する。また、２．４ＧＨｚ帯では無線ＬＡＮなどさらに多くのネットワークシステムが周波数帯域を共有している。さらに、隣接する周波数帯で送信電力の大きいシステムが使用されている場合、例えば、携帯電話などが使用されている場合、アクティブＲＦタグのような小型で簡素な高周波部品を用いる無線端末はチャネル選択度が得られずに干渉を受ける可能性もある。
　他のネットワークシステムからの干渉が多い周波数帯では、他のネットワークシステムからの干渉を回避するように複数のチャネルの中からチャネルを選択して、ネットワーク内の通信端末が使用するチャネルを切り替えさせることが必要となる。
　図１７は、図１４に示したフレームフォーマット５０で示されるフレーム５１を用いて、第１の通信端末１２－１が使用チャネルを切り替える様子を示す図である。図１７において、フレーム５１－１は、チャネルＣＨ１を用いて通信が行われている。ここで、アクティブ期間５２－１では、チャネルＣＨ１は他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいものとする。制御装置１１は、チャネルＣＨ１では、第１の通信端末１２－１との通信が正常にできないと判断し、ビーコンパケット５４－２を用いてチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２へ使用チャネルを切り替える情報を送信する。
　第１の通信端末１２－１は、アクティブ期間５２－２では、チャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２へ使用チャネルを切り替える情報を含むビーコンパケット５４－２を受信する。ところが、制御装置１１と第１の通信端末１２－１とは、アクティブ期間５２－２では、チャネルＣＨ１を用いて通信し、アクティブ期間５２－２が終了してからインアクティブ期間５３－２でチャネルＣＨ２へ使用チャネルを切り替える。
　そして、制御装置１１と第１の通信端末１２－１とは、次のフレーム５１－３は、チャネルＣＨ２を用いて通信する。また、アクティブ期間５２－３で、チャネルＣＨ２は他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいと判断された場合は、さらに、チャネルＣＨ２からチャネルＣＨ３へ使用チャネルを切り替えることになる。
　このように、制御装置１１は、他のネットワークシステムからの干渉が多い周波数帯では、他のネットワークシステムからの干渉を回避するように、チャネルＣＨ１～６の中から通信に使用するチャネルを選択して、ネットワーク内の各通信端末に使用するチャネルを切り替えさせている。
　また、特許文献１には、アクティブ期間に、チャネルＣＨ１は他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいと判断された場合は、インアクティブ期間に、チャネルＣＨ２を用いて通信を行うことによって干渉を回避する方法が記載されている。
特開２００７－１４３０９５号公報
　しかしながら、各通信端末は、アクティブ期間の最初の時間スロットでのみ、制御装置からのビーコンパケットを受信するため、当該受信したビーコンパケットに含まれるチャネル切り替えに関する情報を取得しても、実際に切り替えたチャネルで通信するのは、次のフレームのアクティブ期間からとなる。つまり、制御装置と各通信端末とは、他のネットワークシステムからの干渉を回避するためにチャネルを切り替えて、切り替えたチャネルで実際に通信ができるまでに長時間を費やしてしまう。
　なお、各通信端末の消費電力を低減させるためにインアクティブ期間を長期間設定しているシステムでは、次のアクティブ期間までの期間が長いため、切り替えたチャネルで実際に通信ができるまで、さらに長時間を費やすことになる。
　他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きい場合、ネットワーク内の各通信端末が使用チャネルを切り替える様子を具体的に説明する。
　図１８は、無線通信システム１０における制御装置１１と各通信端末１２－１～１２－３との通信シーケンスを示す図である。なお、ここでは、説明し易いように、第３の通信端末１２－３は省略している。
　アクティブ期間５２－１の最初の時間スロットにおいて、制御装置１１は、各通信端末１２－１および１２－２に対して、ビーコンパケット５４－１をブロードキャストする。各通信端末１２－１および１２－２は、制御装置１１からのビーコンパケット５４－１を受信し、ビーコンパケット５４－１に含まれる制御情報を取得する。
　その後、アクティブ期間５２－１では、制御装置１１と、各通信端末１２－１および１２－２とは通信する。ここで、現在使用しているチャネルは他のネットワークシステムからの干渉の影響が多く、アクティブ期間５２－１において、各通信端末１２－１および１２－２から制御装置１１への通信が失敗している。この場合、制御装置１１は、現在使用しているチャネルでは、各通信端末１２－１および１２－２との通信が正常にできないと判断する。
　しかし、現在使用しているチャネルから別のチャネルに使用チャネルを切り替える情報は、各通信端末１２－１および１２－２がスリープ状態であるインアクティブ期間には、通知することができない。このため、制御装置１１は、次のアクティブ期間５２－２に、各通信端末１２－１および１２－２に通知することになる。
　インアクティブ期間５３－１では、制御装置１１と、各通信端末１２－１および１２－２とは通信しない。インアクティブ期間５３－１では、制御装置１１と、各通信端末１２－１および１２－２とは、スリープ状態にすることによって、消費電力を低減することができる。ここで、インアクティブ期間５３－１の長さは、ビーコンパケット５４－１に含まれる制御情報によって予め通知されている。
　インアクティブ期間５３－１が終了し、次のアクティブ期間５２－２の開始時には、制御装置１１と、各通信端末１２－１および１２－２とは、スリープ状態から動作状態に復帰し、次のフレームの通信に備える。
　アクティブ期間５２－２では、最初の時間スロットにおいて、制御装置１１は、各通信端末１２－１および１２－２に対して、ビーコンパケット５４－２をブロードキャストする。ここで、ビーコンパケット５４－２には、使用チャネルを切り替える情報が含まれている。ただし、各通信端末１２－１および１２－２は、アクティブ期間５２－２では、前回のアクティブ期間５２－１で使用していたチャネルを用いて通信するため、依然として、他のネットワークシステムからの干渉の影響が多く、各通信端末１２－１および１２－２から制御装置１１への通信が失敗している。
　アクティブ期間５２－２が終了し、インアクティブ期間５３－２では、制御装置１１と各通信端末１２－１および１２－２とは、ビーコンパケット５４－２で通知されたチャネルへ使用チャネルを切り替えるチャネル変更処理を行った後、スリープ状態にする。
　インアクティブ期間５３－２が終了し、アクティブ期間５２－３では、最初の時間スロットにおいて、制御装置１１は、各通信端末１２－１および１２－２に対して、ビーコンパケット５４－３を、切り替えたチャネルを用いてブロードキャストする。
　そして、アクティブ期間５２－３では、制御装置１１と、各通信端末１２－１および１２－２とは、切り替えたチャネルを用いて通信することによって、他のネットワークシステムからの干渉を回避している。
　このように、アクティブ期間の最初の時間スロットで、ビーコンパケットを用いて使用チャネルを切り替える情報を通知すると、チャネルの切り替えが完了するまでに長時間を費やすため、実際に切り替えたチャネルで通信する際には、ネットワーク内の状況も変化している可能性がある。
　アクティブ期間５２－１で、現在使用しているチャネルは他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいと判断されたにもかかわらず、アクティブ期間５２－２でも同じチャネルを使用する。さらに、アクティブ期間５２－１で失敗した通信について、各通信端末１２－１および１２－２がアクティブ期間５２－２で再送を繰り返せば、さらに輻輳が増加する。また、アクティブ期間５２－１では、制御装置１１の通信エリア１５のネットワークに参加していなかった通信端末（図示せず）が、アクティブ期間５２－２で新たに当該ネットワークに参加することになっていれば、通信パケットが衝突する可能性は高くなって、さらに輻輳が増加する。
　また、インアクティブ期間に、使用チャネルを切り替える情報を含むビーコンパケットを送信し、次のアクティブ期間が開始するまでに使用チャネルの切り替えを完了しておけばよいが、各通信端末は、インアクティブ期間に通信するためにスリープ状態にすることができず、消費電力の低減が図れなくなる。
　それ故に、本発明の目的は、制御装置が通信端末との通信において、他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいと判断した場合、他のネットワークシステムからの干渉を回避するように複数のチャネルの中からチャネルを選択して、短時間でネットワーク内の通信端末が使用チャネルを切り替えさせることによって、切り替えたチャネルを用いて、確実に制御装置と通信端末との通信を実現することである。
　上記目的を達成するために、本発明の制御装置は、通信エリアの範囲内の通信端末を管理し、複数の所定の周波数チャネルを用いて、通信端末とアクティブ期間に通信する制御装置であって、アクティブ期間を示す情報と、現在使用しているチャネルから切り替える可能性のある１つ以上の切り替え候補チャネルとを含む第１のビーコンパケットを生成する、第１のビーコンパケット生成部と、通信端末に対して、アクティブ期間の最初に第１のビーコンパケットを送信する、第１のビーコンパケット送信部と、送信した第１のビーコンパケットで示されるアクティブ期間での通信端末との通信状態に基づいて、使用チャネルを切り替えるか否かを判断し、使用チャネルを切り替えるか否かの情報を含む第２のビーコンパケットを生成する、第２のビーコンパケット生成部と、通信端末に対して、アクティブ期間の最後に第２のビーコンパケットを送信する、第２のビーコンパケット送信部と、第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えると判断した場合、アクティブ期間終了後、次のアクティブ期間開始までに使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替え、第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えないと判断した場合、使用チャネルを現在使用しているチャネルに保持する、チャネル変更処理部とを備える、制御装置。
　好ましい第２のビーコンパケットは、第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えると判断した場合、変更チャネルを含み、第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えないと判断した場合、現在使用しているチャネルから切り替える可能性のある１つ以上の切り替え候補チャネルを含むことを特徴とする。
　さらに、好ましくは、変更チャネルは、第１のビーコンパケットに含まれる１つ以上の切り替え候補チャネルのいずれかであることを特徴とするか、または、変更チャネルは、第１のビーコンパケットに含まれる１つ以上の切り替え候補チャネルとは別のチャネルであることを特徴とする。
　さらに、好ましい第１のビーコンパケットは、優先順位が規定された複数の切り替え候補チャネルを含むことを特徴とする。
　さらに、好ましくは、アクティブ期間における通信端末との通信誤り数が、所定の閾値を超えた場合、使用チャネルを切り替えると判断することを特徴とする。
　上記目的を達成するために、本発明の通信端末は、参加する通信エリアの制御装置によって管理され、複数の所定の周波数チャネルのいずれかを用いて、制御装置とアクティブ期間に通信する通信端末であって、アクティブ期間を示す情報と、現在使用しているチャネルから切り替える可能性のある１つ以上の切り替え候補チャネルとを含む第１のビーコンパケットを、アクティブ期間の最初に制御装置から受信する、第１のビーコンパケット受信部と、使用チャネルを切り替えるか否かの情報を含む第２のビーコンパケットを、アクティブ期間の最後に制御装置から受信する、第２のビーコンパケット受信部と、第２のビーコンパケットに含まれる使用チャネルを切り替えるか否かの情報に基づいて、使用チャネルを切り替える場合、アクティブ期間終了後、次のアクティブ期間開始までに使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替え、使用チャネルを切り替えない場合、使用チャネルを現在使用しているチャネルに保持する、チャネル変更処理部とを備える。
　好ましい第２のビーコンパケットは、使用チャネルを切り替える場合、変更チャネルを含み、使用チャネルを切り替えない場合、現在使用しているチャネルから切り替える可能性のある１つ以上の切り替え候補チャネルを含むことを特徴とする、請求項７に記載の通信端末。
　さらに、好ましくは、変更チャネルは、第１のビーコンパケットに含まれる１つ以上の切り替え候補チャネルのいずれかであることを特徴とするか、または、変更チャネルは、第１のビーコンパケットに含まれる１つ以上の切り替え候補チャネルとは別のチャネルであることを特徴とする。
　さらに好ましい第１のビーコンパケットは、優先順位が規定された複数の切り替え候補チャネルを含むことを特徴とする。
　また、好ましくは、第１のビーコンパケット受信部が、第１のビーコンパケットの受信に失敗した場合、チャネル変更処理部は、使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替えることを特徴とする。
　さらに、好ましい変更チャネルは、以前、受信に成功した第１のビーコンパケットまたは第２のビーコンパケットに含まれる１つ以上の切り替え候補チャネルであることを特徴とする。
　また、好ましくは、第２のビーコンパケット受信部が、第２のビーコンパケットの受信に失敗した場合、チャネル変更処理部は、使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替えることを特徴とする。
　さらに、好ましい変更チャネルは、以前、受信に成功した第１のビーコンパケットまたは第２のビーコンパケットに含まれる１つ以上の切り替え候補チャネルであることを特徴とする。
　さらに、上記目的を達成するために、本発明の無線通信システムは、上述した制御装置と通信端末とから構成される。
　上記目的を達成するために、本発明の制御方法は、通信エリアの範囲内の通信端末を管理し、複数の所定の周波数チャネルを用いて、通信端末とアクティブ期間に通信する制御装置が実行する制御方法であって、アクティブ期間を示す情報と、現在使用しているチャネルから切り替える可能性のある１つ以上の切り替え候補チャネルとを含む第１のビーコンパケットを生成する、第１のビーコンパケット生成ステップと、通信端末に対して、アクティブ期間の最初に第１のビーコンパケットを送信する、第１のビーコンパケット送信ステップと、送信した第１のビーコンパケットで示されるアクティブ期間での通信端末との通信状態に基づいて、使用チャネルを切り替えるか否かを判断し、使用チャネルを切り替えるか否かの情報を含む第２のビーコンパケットを生成する、第２のビーコンパケット生成ステップと、通信端末に対して、アクティブ期間の最後に第２のビーコンパケットを送信する、第２のビーコンパケット送信ステップと、第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えると判断した場合、アクティブ期間終了後、次のアクティブ期間開始までに使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替え、第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えないと判断した場合、使用チャネルを現在使用しているチャネルに保持する、チャネル変更処理ステップとを備える。
　上記目的を達成するために、本発明の通信方法は、参加する通信エリアの制御装置によって管理され、複数の所定の周波数チャネルのいずれかを用いて、制御装置とアクティブ期間に通信する通信端末が実行する通信方法であって、アクティブ期間を示す情報と、現在使用しているチャネルから切り替える可能性のある１つ以上の切り替え候補チャネルとを含む第１のビーコンパケットを、アクティブ期間の最初に制御装置から受信する、第１のビーコンパケット受信ステップと、使用チャネルを切り替えるか否かの情報を含む第２のビーコンパケットを、アクティブ期間の最後に制御装置から受信する、第２のビーコンパケット受信ステップと、第２のビーコンパケットに含まれる使用チャネルを切り替えるか否かの情報に基づいて、使用チャネルを切り替える場合、アクティブ期間終了後、次のアクティブ期間開始までに使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替え、使用チャネルを切り替えない場合、使用チャネルを現在使用しているチャネルに保持する、チャネル変更処理ステップとを備える。
　上述した制御装置および通信端末が行う一連の制御方法および通信方法は、この処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムの形式で提供されてもよい。このプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録された形態で、コンピュータに導入されてもよい。
　上述のように、本発明によれば、制御装置が通信端末との通信において、他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいと判断した場合、他のネットワークシステムからの干渉を回避するように複数のチャネルの中からチャネルを選択して、短時間でネットワーク内の通信端末が使用チャネルを切り替えさせることによって、切り替えたチャネルを用いて、確実に制御装置と通信端末との通信を実現することができる。
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システム１００を示す図である。 図１Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システム１００を構成する制御装置１１０と各通信端末１２０－１～１２０－３とを示す図である。 図２は、各通信端末１２０－１～１２０－３を示す図である。 図３は、図２に示した変調部１２３、復調部１２４、および高周波部１２５のハードウェアブロックを示す図である。 図４は、通信パケット４００を示す図である。 図５は、本発明の第１の実施形態に係るフレームフォーマット５００を示す図である。 図６Ａは、第１のビーコンパケット５４１を示す図である。 図６Ｂは、第２のビーコンパケット５４２を示す図である。 図７は、図５に示したフレームフォーマット５００で示されるフレーム５１０を用いて、第１の通信端末１２０－１が使用チャネルを切り替える様子を示す図である。 図８は、無線通信システム１００における制御装置１１０と各通信端末１２０－１～１２０－３との通信シーケンスを示す図である。 図９は、制御装置１１０の制御フローを示す図である。 図１０は、各通信端末１２０－１～１２０－３の制御フローを示す図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態に係る各通信端末１２０－１～１２０－３の制御フローを示す図である。 図１２は、第２のビーコンパケットの受信に失敗する場合の無線通信システム１００における制御装置１１０と各通信端末１２０－１～１２０－３との通信シーケンスを示す図である。 図１３は、従来の無線通信システム１０を示す図である。 図１４は、従来のフレームフォーマット５０を示す図である。 図１５は、無線通信システム１０における制御装置１１と各通信端末１２－１～１２－３との通信シーケンスを示す図である。 図１６は、無線チャネルのチャネル帯域幅の一例を示す図である。 図１７は、図１４に示したフレームフォーマット５０で示されるフレーム５１を用いて、第１の通信端末１２－１が使用チャネルを切り替える様子を示す図である。 図１８は、無線通信システム１０における制御装置１１と各通信端末１２－１～１２－３との通信シーケンスを示す図である。
　以下、本発明の各実施形態を、図面を参照しながら説明する。
　＜第１の実施形態＞
　図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システム１００を示す図である。図１Ａにおいて、無線通信システム１００は、制御装置（ＡＰ：Ａｃｃｅｓｓ　Ｐｏｉｎｔ）１１０と、第１～第３の通信端末（ＳＴＡ：Ｓｔａｔｉｏｎ）１２０－１～１２０－３とを備える。なお、第１～第３の通信端末１２０－１～１２０－３は、制御装置１１０の通信エリア１５０の範囲内に存在している。制御装置１１０は、通信エリア１５０の範囲内に存在している全通信端末である第１～第３の通信端末１２０－１～１２０－３に対して、定期的にビーコンパケットをブロードキャストする。ビーコンパケットには制御情報が含まれている。第１～第３の通信端末１２０－１～１２０－３は、制御装置１１０からのビーコンパケットを受信し、当該ビーコンパケットに含まれる制御情報に基づいて、制御装置１１０と通信する。このように、無線通信システム１００は、図１３に示した無線通信システム１０と基本的には同様の構成である。
　図１Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システム１００を構成する制御装置１１０と各通信端末１２０－１～１２０－３とを示す図である。図１Ｂにおいて、制御装置１１０は、第１のビーコンパケット生成部１１０１と、第１のビーコンパケット送信部１１０２と、データ通信部１１０３と、第２のビーコンパケット生成部１１０４と、第２のビーコンパケット送信部１１０５と、チャネル変更処理部１１０６とを備える。第１の通信端末１２０－１は、第１のビーコンパケット受信部１２０１と、データ通信部１２０２と、第２のビーコンパケット受信部１２０３と、チャネル変更処理部１２０４とを備える。ここでは、第１の通信端末１２０－１を例に挙げて説明するが、第２の通信端末１２０－２および第３の通信端末１２０－３の構成および動作は、第１の通信端末１２０－１の構成および動作と同様である。
　制御装置１１０の第１のビーコンパケット送信部１１０２は、第１のビーコンパケット生成部１１０１によって生成された第１のビーコンパケットを第１の通信端末１２０－１に送信する。第１の通信端末１２０－１の第１のビーコンパケット受信部１２０１は、制御装置１１０からの第１のビーコンパケットを受信する。そして、第１のビーコンパケットに基づいて、制御装置１１０のデータ通信部１１０３と、第１の通信端末１２０－１のデータ通信部１２０２とが通信する。
　制御装置１１０の第２のビーコンパケット生成部１１０４は、制御装置１１０と、第１の通信端末１２０－１との通信状態に基づいて、現在使用しているチャネルから別のチャネルに使用チャネルを切り替えるか否かを判断する。そして、制御装置１１０の第２のビーコンパケット生成部１１０４は、使用チャネルを切り替えるか否かの情報を含む第２のビーコンパケットを生成する。
　制御装置１１０の第２のビーコンパケット送信部１１０５は、第２のビーコンパケット生成部１１０４によって生成された第２のビーコンパケットを第１の通信端末１２０－１に送信する。第１の通信端末１２０－１の第２のビーコンパケット受信部１２０３は、制御装置１１０からの第２のビーコンパケットを受信する。そして、第１の通信端末１２０－１のチャネル変更処理部１２０４は、第２のビーコンパケットに含まれている使用チャネルを切り替えるか否かの情報に基づいて、使用チャネルを切り替える。
　一方、制御装置１１０のチャネル変更処理部１１０６は、第２のビーコンパケット生成部１１０４によってなされた使用チャネルを切り替えるか否かの判断に基づいて、使用チャネルを切り替える。
　なお、第１のビーコンパケットの内容および送受信タイミング、第２のビーコンパケットの内容および送受信タイミング、および使用チャネルを切り替えるか否かの判断についての詳細は後述する。
　図２は、各通信端末１２０－１～１２０－３を示す図である。図２において、各通信端末１２０－１～１２０－３は、制御部１２１と、メモリ１２２と、変調部１２３と、復調部１２４と、高周波部１２５と、アンテナ１２６とを備える。
　制御部１２１は、メモリ１２２に保持された各通信端末１２０－１～１２０－３の動作状態に基づいて、送信データおよび受信データを処理する。制御部１２１は、送信データを生成する。変調部１２３は、制御部１２１によって生成された送信データを送信信号に変換する。高周波部１２５は、変調部１２３によって変換された送信信号を無線信号に変換し、アンテナ１２６から送信する。一方、アンテナ１２６によって受信された無線信号は、高周波部１２５によって受信信号に変換される。復調部１２４は、高周波部１２５によって変換された受信信号を受信データに変換し、制御部１２１に出力する。
　図３は、図２に示した変調部１２３、復調部１２４、および高周波部１２５のハードウェアブロックを示す図である。図３において、変調部１２３は、符号化部１３１と、デジタル変調部１３２とを備え、復調部１２４は、復号化部１３３と、デジタル復調部１３４とを備える。高周波部１２５は、デジタルアナログ変換部（ＤＡＣ）１３５と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３６と、ミキサ１３７と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１３８と、パワーアンプ（ＰＡ）１３９と、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）１４０と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４１と、ミキサ１４２と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１４３と、可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）１４４と、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）１４５と、ローカル発振器１４６とを備える。
　変調部１２３において、符号化部１３１は、制御部１２１から入力された送信データを符号化する。デジタル変調部は、符号化部１３１によって符号化された送信データをデジタル変調して、送信信号として高周波部１２２に出力する。高周波部１２２において、ＤＡＣ１３５は、入力された送信信号をデジタルアナログ変換する。アナログ変換された送信信号は、ＬＰＦ１３６を介して、ミキサ１３７で周波数が調整される。さらに、周波数が調整された送信信号は、ＢＰＦ１３８を介して、ＰＡ１３９で電力増幅されて、アンテナ１２６から無線信号として送信される。一方、アンテナ１２６によって受信された無線信号は、高周波部１２２に入力される。高周波部１２２において、ＬＮＡ１４０は、入力された受信信号を電力増幅する。電力増幅された受信信号は、ＢＰＦ１４１を介して、ミキサ１４２で周波数が調整される。さらに、周波数が調整された受信信号は、ＬＰＦ１４３を介して、ＶＧＡ１４４によってゲイン調整される。ＡＤＣ１４５は、ゲイン調整された受信信号をアナログデジタル変換して、デジタル変換された受信信号を復調部１２４に出力する。復調部１２４において、デジタル復調部１３４は、入力された受信信号をデジタル復調する。復号化部１３３は、デジタル復調された受信信号を復号化して、受信データとして制御部１２１に出力する。ミキサ１３７および１４２は、ローカル発振器１４６によって制御されている。
　なお、変調部１２３および復調部１２４は、デジタル信号処理回路で実現してもよいし、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などのプロセッサで信号処理を実現してもよい。
　なお、制御装置１１０は、図２および図３に示した各通信端末１２０－１～１２０－３と同様の構成であり、制御装置１１０と、各通信端末１２０－１～１２０－３との動作の違いは、制御部１２１によって制御されている。
　図４は、通信パケット４００を示す図である。図４において、通信パケット４００は、プリアンブル４０１と、ＰＨＹ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ）ヘッダ４０２と、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）ヘッダ４０３と、ペイロード４０４とを備える。プリアンブル４０１は、復調部１２４が通信パケットの時間同期や周波数同期を行うためのデータを格納している。ＰＨＹヘッダ４０２は、データの開始位置や変調方式、データ長などの復調に必要なパラメータを格納している。ＭＡＣヘッダ４０３は、アドレスや制御コマンドなどアクセスに必要なパラメータを格納している。ペイロード４０４は、送信データや制御データを格納している。なお、ペイロード４０４に格納されているデータの種類である、例えば、ビーコンパケットかデータパケットかなどを示す情報は、ＭＡＣヘッダ４０３に格納されている。
　さらに、通信パケットがビーコンパケットの場合、ＭＡＣヘッダ４０３およびペイロード４０４は、ビーコンパケットの制御情報を格納する。ビーコンパケットの制御情報について、以下に詳しく説明する。
　ＭＡＣヘッダ４０３には、フレームコントロールフィールド（ＦｒａｍｅＣｏｎｔｒｏｌ）、シーケンスナンバー（Ｓｅｑ．Ｎｏ．）、アドレスフィールド（ＡｄｄｒＦｉｅｌｄ）、およびその他フィールド（Ａｕｘ）が含まれる。フレームコントロールフィールドは、ペイロード４０４に格納されているデータの種類、つまりビーコンパケットを示す情報を格納している。シーケンスナンバーは、通信パケットの順序を示す情報などを格納している。アドレスフィールドは、通信パケットの送信元アドレスおよび送信先アドレスなどを示す情報を格納している。その他フィールドは、セキュリティや暗号化に関する情報などを格納している。
　通信パケット４００のＭＡＣヘッダ４０３のフレームコントロールフィールドに基づいて、当該通信パケット４００がビーコンパケットであると判断された場合、ペイロード４０４には、ビーコンパケットの制御情報が格納されていることが認識できる。
　ペイロード４０４には、スーパーフレームフィールド（ＳＦｓｐｅｃ）、スロット予約フィールド（ＧＴＳｆｉｅｌｄ）、ペンディングアドレスフィールド（ＰｅｎｄｉｎｇＡｄｄｒ）、ビーコンペイロードフィールド（ＢｅａｃｏｎＰａｙｌｏａｄ）、およびフレームチェックシーケンスフィールド（ＦＣＳ）が含まれる。
　スーパーフレームフィールド（ＳＦｓｐｅｃ）は、ビーコンパケットの送信間隔やアクティブ期間の長さ、インアクティブ期間の長さなどのフレーム構成に関する情報を格納している。
　スロット予約フィールド（ＧＴＳｆｉｅｌｄ）は、時間スロットの予約に関する情報を格納している。
　ペンディングアドレスフィールド（ＰｅｎｄｉｎｇＡｄｄｒ）は、通信端末宛てのデータがあることを示す通知に関する情報が含まれる。例えば、制御装置１１０が第１の通信端末１２０－１宛てのデータを作成した場合、当該ペンディングアドレスフィールドに第１の通信端末１２０－１のアドレスを設定して、ビーコンパケットをブロードキャストする。通信エリア１５０の範囲内に存在する第１～第３の通信端末１２０－１～１２０－３は、受信したビーコンパケットのペンディングアドレスフィールドに設定されているアドレスを確認する。ここで、当該ペンディングアドレスフィールドに設定されているアドレスと、自身のアドレスとが一致している第１の通信端末１２０－１は、制御装置１１０にデータ要求を行う。これにより、制御装置１１０は、第１の通信端末１２０－１に対して、第１の通信端末１２０－１宛てに作成したデータを送信する。
　ビーコンペイロードフィールド（ＢｅａｃｏｎＰａｙｌｏａｄ）は、その他ビーコンパケットに関する制御情報を格納している。
　フレームチェックシーケンスフィールド（ＦＣＳ）は、上述したフィールドの受信誤りを検出できるように付加されている。
　図５は、本発明の第１の実施形態に係るフレームフォーマット５００を示す図である。図５において、フレームフォーマット５００で示されるフレーム５１０は、アクティブ期間５２０と、インアクティブ期間５３０とから構成される。
　アクティブ期間５２０は、各通信端末１２０－１～１２０－３が通信する期間であり、複数の時間スロットで構成される。そして、アクティブ期間５２０の複数の時間スロットは、無線通信システム１００のネットワーク内に存在する全ての通信端末で共用される。
　アクティブ期間５２０の複数の時間スロットのうち最初の時間スロットは、第１のビーコンパケット５４１を送受信する期間として割り当てられる。最初の時間スロットでは、制御装置１１０が通信エリア１５０の範囲内に存在している全通信端末である第１～第３の通信端末１２０－１～１２０－３に対して、第１のビーコンパケット５４１をブロードキャストする。第１のビーコンパケット５４１には、図４に示したように、アクティブ期間５２０の時間スロット数やその割り当て、アクティブ期間５２０の長さ、インアクティブ期間５３０の長さ、次のビーコンパケット送信までの時間などフレーム５１０に関する制御情報が含まれている。
　アクティブ期間５２０の複数の時間スロットのうち最初の時間スロット以外の時間スロットは、制御装置１１０と各通信端末１２０－１～１２０－３との通信に使用される。通信プロトコルとして、例えば、Ｓｌｏｔｔｅｄ－ＣＳＭＡなどを用いることができる。あるいは、複数の時間スロットのうち一部を通信端末毎に予約し、他の通信端末と衝突することなしに通信できるようにしてもよい。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格では、アクティブ期間の複数の時間スロットのうち、前半の時間スロットをコンテンションアクセス用に用い、後半の時間スロットをコンテンションフリーアクセス用に予約している。
　一方、インアクティブ期間５３０は、各通信端末１２０－１～１２０－３が通信しない期間であり、この期間では、各通信端末１２０－１～１２０－３はスリープ状態にすることによって消費電力を低減している。
　ここまでは、第１の実施形態に係るフレームフォーマット５００と、図１４に示した従来のフレームフォーマット５０とは同様である。本発明の第１の実施形態に係るフレームフォーマット５００は、アクティブ期間５２０の複数の時間スロットのうち最後の時間スロットを、第２のビーコンパケット５４２を送受信する期間として割り当てている点で、図１４に示した従来のフレームフォーマット５０と異なる。
　アクティブ期間５２０の複数の時間スロットのうち最後の時間スロットでは、制御装置１１０が通信エリア１５０の範囲内に存在している全通信端末である第１～第３の通信端末１２０－１～１２０－３に対して、第２のビーコンパケット５４２をブロードキャストする。
　第２のビーコンパケット５４２には、第１のビーコンパケット５４１と同様に、図４に示したように、アクティブ期間５２０の時間スロット数やその割り当て、アクティブ期間５２の長さ、インアクティブ期間５３の長さ、次のビーコンパケット送信までの時間などフレーム５１０に関する制御情報が含まれていてもよい。
　さらに、第１のビーコンパケット５４１と、第２のビーコンパケット５４２との相違点について詳しく説明する。
　図６Ａは、第１のビーコンパケット５４１を示す図である。第１のビーコンパケット５４１は、現在使用しているチャネルから使用チャネルを切り替える可能性のある切り替え候補チャネルに関する情報を通知する（予告通知）。具体的には、第１のビーコンパケット５４１には、チャネルページフィールド（Ｃｈ．Ｐａｇｅ）、チャネルナンバーフィールド（Ｃｈ．Ｎｏ．）、およびチャネルムーブフィールド（Ｃｈ．Ｍｏｖｅ）が含まれる。
　チャネルページフィールドは、複数のチャネル番号のセットを指定する。例えば、使用する周波数バンドの違いを示すものであって、８６８ＭＨｚ帯、９１５ＭＨｚ帯、９５０ＭＨｚ帯、および２．４ＧＨｚ帯などマルチバンドで使用できる通信端末の周波数バンドの選択に使用する。図６Ａでは、チャネルページフィールドは、５ビットのバイナリデータ「０００１０」と設定されており、１０進数で「２」を指定している。チャネルページフィールドは、予めシステムで決められた周波数バンドが何番目かを示すものであって、例えば、システムの周波数バンドが、８６８ＭＨｚ帯、９１５ＭＨｚ帯、９５０ＭＨｚ帯、および２．４ＧＨｚ帯の順に決められている場合、図６ＡにおけるＣｈ．Ｐａｇｅ＝２は、２番目である９１５ＭＨｚ帯を示している。
　チャネルナンバーフィールドは、チャネルページフィールドで指定された周波数バンド内でのチャネル番号を指定する。周波数バンド毎にチャネル帯域幅やチャネル数は異なっていてもよく、チャネル番号と実際のチャネル周波数との対応付けは予め通信システム内で定められている。図６Ａでは、チャネルページフィールドは、２７ビットのビットマップで表現され、ビット０がチャネル番号０、ビット１がチャネル番号１、ビット２６がチャネル番号２６にそれぞれ対応する。図６Ａでは、チャネルナンバーフィールドは、ビット４が「１」と設定されており、ビット４に対応するチャネル番号４を指定している。チャネルナンバーフィールドは、チャネルページフィールドと同様に、予めシステムで決められた周波数バンド内でのチャネル番号を示すものであって、図６ＡにおけるＣｈ．Ｎｏ．＝４は、上述したＣｈ．Ｐａｇｅ＝２で示された９１５ＭＨｚ帯の内でのチャネル番号４を示している。
　チャネルムーブフィールドは、チャネルページフィールドとチャネルナンバーフィールドとで指定されたチャネルに使用チャネルを切り替えるか否かを指定する。例えば、チャネルムーブフィールドに「０」が設定されている場合は、現在使用しているチャネルから使用チャネルを切り替えないことを示している。一方、チャネルムーブフィールドに「１」が設定されている場合は、現在使用しているチャネルからチャネルページフィールドとチャネルナンバーフィールドとで指定されたチャネルに使用チャネルを切り替えることを示している。図６Ａでは、チャネルムーブフィールドは、「０」と設定されており、現在使用しているチャネルから使用チャネルを切り替えないことを示している。つまり、第１のビーコンパケット５４１は、チャネルページフィールドとチャネルナンバーフィールドとを用いて、切り替え候補チャネルに関する情報を通知する予告通知である。換言すれば、第１のビーコンパケット５４１は、切り替え候補チャネルに関する情報を通知する予告通知であるため、チャネルムーブフィールドの設定値は、「０」で固定である。
　図６Ｂは、第２のビーコンパケット５４２を示す図である。第２のビーコンパケット５４２の構成は、図６Ａで示した第１のビーコンパケット５４１と同様である。図６Ｂにおいて、第２のビーコンパケット５４２のチャネルムーブフィールドでは、「１」と設定されており、現在使用しているチャネルからチャネルページフィールドとチャネルナンバーフィールドとで指定されたチャネルに使用チャネルを切り替えることを示している。つまり、第２のビーコンパケット５４２は、チャネルページ２番のチャネル番号４に使用チャネルを切り替えることを通知する決定通知である。換言すれば、第２のビーコンパケット５４２は、使用チャネルを切り替えることを通知する決定通知であるため、チャネルムーブフィールドの設定値は、使用チャネルを切り替える場合は「１」となり、使用チャネルを切り替えない場合は「０」となり、可変である。
　なお、第２のビーコンパケット５４２において、チャネルページフィールドとチャネルナンバーフィールドとで指定されたチャネルは、第１のビーコンパケット５４１におけるチャネルページフィールドとチャネルナンバーフィールドとで指定されたチャネルと、同一のものであっても、または異なるものであっても構わない。
　なお、第１のビーコンパケット５４１は、切り替え候補チャネルに関する情報を、少なくとも含める必要がある。切り替え候補チャネルに関する情報とは、次のフレーム以降で、現在使用しているチャネルから使用チャネルを切り替える可能性のある１つまたは複数のチャネルである。
　なお、第２のビーコンパケット５４２は、現在使用しているチャネルから使用チャネルを切り替えるか否かの情報を、少なくとも含める必要がある。
　また、チャネル番号の指定は、ビットマップ形式で表現したが、これに限定されるわけはない。例えば、チャネル番号を２進数で表現する方法を用いても構わない。また、チャネルムーブフィールドは、通信端末毎に使用チャネルを切り替えるか否かを通知するために、ビットマップ形式で表現しても構わない。
　また、図６Ａおよび図６Ｂにおいて、切り替え候補チャネルに関する情報、および使用チャネルを切り替えるか否かの情報は、１つまたは複数のビットフィールドであって、さらに通信端末毎に設けても構わない。さらに、１つまたは複数のビットフィールドは、図４に示したビーコンパケットの制御情報の一部として含めても構わないし、別の制御パケットの一部として含めても構わない。
　図７は、図５に示したフレームフォーマット５００で示されるフレーム５１０を用いて、第１の通信端末１２０－１が使用チャネルを切り替える様子を示す図である。図７において、フレーム５１０－１は、チャネルＣＨ１を用いて通信が行われている。フレーム５１０－１では、アクティブ期間５２０－１の最初の時間スロットにおいて、制御装置１１０が第１の通信端末１２０－１に対して、第１のビーコンパケット５４１－１を送信しており、切り替え候補チャネルに関する情報として、チャネルＣＨ２を予告通知している。
　ここで、アクティブ期間５２０－１では、チャネルＣＨ１は他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいものとする。制御装置１１０は、チャネルＣＨ１では、第１の通信端末１２０－１との通信が正常にできないと判断する。フレーム５１０－１では、アクティブ期間５２０－１の最後の時間スロットにおいて、制御装置１１０が第１の通信端末１２０－１に対して、第２のビーコンパケット５４２－１を送信し、現在使用しているチャネルＣＨ１から、切り替え候補チャネルであるチャネルＣＨ２へ使用チャネルを切り替える決定通知をする。
　第１の通信端末１２０－１は、アクティブ期間５２０－１が終了してからインアクティブ期間５３０－１で、チャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２へ使用チャネルを切り替える。
　そして、制御装置１１０と第１の通信端末１２０－１とは、次のフレーム５１０－２は、チャネルＣＨ２を用いて通信する。また、アクティブ期間５２０－２で、チャネルＣＨ２は他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいと判断された場合は、さらに、チャネルＣＨ２からチャネルＣＨ３へ使用チャネルを切り替えることになる。
　このように、図５に示したフレームフォーマット５００を用いれば、制御装置１１０が他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいと判断した当該フレームのアクティブ期間の最後の時間スロットで、第２のビーコンパケットを用いて使用チャネルを切り替える決定通知をする。第１の通信端末１２０－１は、当該フレームのインアクティブ期間で、使用チャネルを切り替える決定通知されたチャネルへ使用チャネルを切り替え、スリープ状態にする。これにより、図１７に示した従来の使用チャネルを切り替える様子と、図７に示した本実施形態に係る使用チャネルを切り替える様子とを比較すると、本実施形態に係る制御装置１１０と第１の通信端末１２０－１とは、制御装置１１０が他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいと判断したフレームの次のフレームでは、切り替えたチャネルを用いて確実に通信ができるようになっている。
　図８は、無線通信システム１００における制御装置１１０と各通信端末１２０－１～１２０－３との通信シーケンスを示す図である。なお、ここでは、説明し易いように、第３の通信端末１２０－３は省略している。
　アクティブ期間５２０－１の最初の時間スロットにおいて、制御装置１１０は、各通信端末１２０－１および１２０－２に対して、第１のビーコンパケット５４１－１をブロードキャストする。各通信端末１２０－１および１２０－２は、制御装置１１０からの第１のビーコンパケット５４１－１を受信し、第１のビーコンパケット５４１－１に含まれる制御情報を取得する。なお、第１のビーコンパケット５４１－１には、上述したように切り替え候補チャネルに関する情報が含まれている。
　その後、アクティブ期間５２０－１では、制御装置１１０と、各通信端末１２０－１および１２０－２とは通信する。ここで、現在使用しているチャネルは他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きく、アクティブ期間５２０－１において、各通信端末１２０－１および１２０－２から制御装置１１０への通信が失敗している。この場合、制御装置１１０は、現在使用しているチャネルでは、各通信端末１２０－１および１２０－２との通信が正常にできないと判断する。
　そして、アクティブ期間５２０－１の最後の時間スロットにおいて、制御装置１１０は、各通信端末１２０－１および１２０－２に対して、第２のビーコンパケット５４２－１をブロードキャストする。各通信端末１２０－１および１２０－２は、制御装置１１０からの第２のビーコンパケット５４２－１を受信し、第２のビーコンパケット５４２－１に含まれる制御情報を取得する。なお、第２のビーコンパケット５４２－１には、上述したように使用チャネルを切り替えるか否かの情報が含まれている。具体的には、図６Ｂで示したように、チャネルムーブフィールドでは、「１」と設定されており、現在使用しているチャネルからチャネルページフィールドとチャネルナンバーフィールドとで指定されたチャネルに使用チャネルを切り替えることを示している。
　アクティブ期間５２０－１が終了し、インアクティブ期間５３０－１では、制御装置１１０と各通信端末１２０－１および１２０－２とは、第２のビーコンパケット５４２－１で通知されたチャネルへ使用チャネルを切り替えるチャネル変更処理を行った後、スリープ状態にする。インアクティブ期間５３０－１では、制御装置１１０と、各通信端末１２０－１および１２０－２とは通信しない。インアクティブ期間５３０－１では、制御装置１１０と、各通信端末１２０－１および１２０－２とは、スリープ状態にすることによって、消費電力を低減することができる。ここで、インアクティブ期間５３０－１の長さは、ビーコンパケット５４０－１に含まれる制御情報によって予め通知されている。
　インアクティブ期間５３０－１が終了し、次のアクティブ期間５２０－２の開始時には、制御装置１１０と、各通信端末１２０－１および１２０－２とは、スリープ状態から動作状態に復帰し、次のフレームの通信に備える。アクティブ期間５２０－２では、最初の時間スロットにおいて、制御装置１１０は、各通信端末１２０－１および１２０－２に対して、第１のビーコンパケット５４１－２を、切り替えたチャネルを用いてブロードキャストする。なお、制御装置１１０と各通信端末１２０－１および１２０－２とは、前回通知したチャネルに既に切り替えているため、第１のビーコンパケット５４１－２には、次に切り替える可能性のある切り替え候補チャネルに関する情報が含まれている。
　アクティブ期間５２０－２では、制御装置１１０と、各通信端末１２０－１および１２０－２とは、切り替えたチャネルを用いて通信する。従って、アクティブ期間５２０－２では、他のネットワークシステムからの干渉の影響を回避することができ、各通信端末１２０－１および１２０－２から制御装置１１０への通信が成功している。この場合、制御装置１１０は、使用チャネルを切り替えないと判断する。
　そして、アクティブ期間５２０－２の最後の時間スロットにおいて、制御装置１１０は、各通信端末１２０－１および１２０－２に対して、第２のビーコンパケット５４２－２をブロードキャストする。各通信端末１２０－１および１２０－２は、制御装置１１０からの第２のビーコンパケット５４２－２を受信し、第２のビーコンパケット５４２－２に含まれる制御情報を取得する。なお、第２のビーコンパケット５４２－２には、上述したように使用チャネルを切り替えないことを示す情報が含まれている。具体的には、図６Ｂで示したように、チャネルムーブフィールドでは、「０」と設定されており、現在使用しているチャネルからチャネルページフィールドとチャネルナンバーフィールドとで指定されたチャネルに使用チャネルを切り替えないことを示している。
　アクティブ期間５２０－２が終了し、インアクティブ期間５３０－２では、制御装置１１０と、各通信端末１２０－１および１２０－２とは、スリープ状態にする。以降、同様に、上述した動作を繰り返す。
　このように、第１のビーコンパケットと第２のビーコンパケットとを用いれば、制御装置１１０が他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいと判断してから短時間でネットワーク全体のチャネルを変更することができる。これにより、制御装置１１０が他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいと判断してから、実際に使用チャネルを切り替えるまでの間に、ネットワーク内の通信状態が悪化して、さらに輻輳が増加する可能性を低減することができる。図１８に示した従来の通信シーケンスと、図８に示した本実施形態に係る通信シーケンスとを比較すると、本実施形態に係る制御装置１１０と第１の通信端末１２０－１とは、制御装置１１０が他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいと判断したフレームの次のフレームでは、切り替えたチャネルを用いて確実に通信ができるようになっている。
　図９は、制御装置１１０の制御フローを示す図である。ステップＳ１０１において、制御装置１１０は、現在使用しているチャネルから使用チャネルを切り替える可能性のある切り替え候補チャネルを選択する。ここで、切り替え候補チャネルは１つであっても複数であっても構わない。また、切り替え候補チャネルを複数選択した場合は、当該複数の切り替え候補チャネルに優先順位を付けることが好ましい。
　ステップＳ１０２において、制御装置１１０は、アクティブ期間の最初の時間スロットで、通信エリア１５０の範囲内の全通信端末に対して、第１のビーコンパケットをブロードキャストする。第１のビーコンパケットには、ステップＳ１０１において選択された切り替え候補チャネルに関する情報が含まれている。
　ステップＳ１０３において、制御装置１１０は、アクティブ期間の処理を行う。制御装置１１０は、通信エリア１５０の範囲内の通信端末との間で通信処理を行う。
　ステップＳ１０４において、制御装置１１０は、ステップＳ１０３における通信処理の状態を判断する。制御装置１１０は、各通信端末との間での通信処理に関して、通信誤り数が所定の閾値を超えたか否かを判定する。通信誤り数が所定の閾値を超えている場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、ステップＳ１０９の処理に移動し、通信誤り数が所定の閾値以下の場合（ステップＳ１０４のＮｏ）、ステップＳ１０５の処理に移動する。
　ステップＳ１０５において、制御装置１１０は、通信誤り数以外の情報に基づいて、他のネットワークシステムからの干渉を検出したか否かを判断する。例えば、通信が行われなかった時間スロットで受信レベルまたはノイズレベルが予め定めておいた閾値を超えた場合、何らかの干渉信号が存在すると判定しても構わない。干渉を検出した場合（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、ステップＳ１０９の処理に移動し、干渉を検出しなかった場合（ステップＳ１０５のＮｏ）、ステップＳ１０６の処理に移動する。
　また、各通信端末は、制御装置１１０からの通信パケットについて受信誤りを検知すると、制御装置１１０に対して再送要求する。ステップＳ１０４およびステップＳ１０５における通信状態の判断は、当該再送要求の有無に基づいて、判断することもできる。また、ステップＳ１０４およびステップＳ１０５における通信状態の判断は、受信レベルの情報も含めて判断することが好ましい。例えば、受信レベルが低くて受信誤りが発生している場合は、制御装置１１０と各通信端末との通信距離が遠いことによるものである。従って、この場合は、干渉による通信障害ではないと判断しても構わない。一方、受信レベルが高いにもかかわらず受信誤りが発生している場合は、干渉信号が重畳されたことにより受信レベルが高くなっていると判断し、干渉による通信障害であると判断しても構わない。
　ステップＳ１０６において、制御装置１１０は、使用チャネルを切り替えないと判断して、チャネルムーブフィールドに「０」を設定する。
　一方、ステップＳ１０９において、制御装置１１０は、使用チャネルを切り替えると判断して、実際に切り替えるチャネルを決定する。そして、ステップＳ１１０において、制御装置１１０は、チャネルムーブフィールドに「１」を設定する。ここで、実際にどのチャネルに切り替えるかは、様々な方法によって決定され、例えば、インアクティブ期間中にチャネルセンスを行い、干渉がより少ないチャネルを選択しても構わない。
　ステップＳ１０７において、制御装置１１０は、アクティブ期間の最後の時間スロットで、通信エリア１５０の範囲内の全通信端末に対して、第２のビーコンパケットをブロードキャストする。第２のビーコンパケットには、ステップＳ１１０またはステップＳ１０６において設定された実際に切り替えるチャネル、または切り替え候補チャネルに関する情報が含まれている。
　ステップＳ１０８において、制御装置１１０は、インアクティブ期間の処理を行う。制御装置１１０は、使用チャネルを切り替える場合は、チャネル変更処理を行った後、スリープ状態にする。一方、制御装置１１０は、使用チャネルを切り替えない場合は、そのままスリープ状態にする。このように、制御装置１１０は、１つのフレーム処理を終了する。
　図１０は、各通信端末１２０－１～１２０－３の制御フローを示す図である。ここでは、第１の通信端末１２０－１の制御フローについて説明する。
　ステップＳ２０１において、第１の通信端末１２０－１は、アクティブ期間の最初の時間スロットで、制御装置１１０からの第１のビーコンパケットを受信する。第１のビーコンパケットには、現在使用しているチャネルから使用チャネルを切り替える可能性のある切り替え候補チャネルが含まれている。
　ステップＳ２０２において、第１の通信端末１２０－１は、アクティブ期間の処理を行う。第１の通信端末１２０－１は、制御装置１１０との間で通信処理を行う。
　ステップＳ２０３において、第１の通信端末１２０－１は、アクティブ期間の最後の時間スロットで、制御装置１１０からの第２のビーコンパケットを受信する。第２のビーコンパケットには、使用チャネルを切り替えるか否かの情報が含まれている。
　ステップＳ２０４において、第１の通信端末１２０－１は、第２のビーコンパケットに含まれているチャネルムーブフィールドに「１」が設定されている場合（ステップＳ２０４のＹｅｓ）、ステップＳ２０６の処理に移動する。一方、第２のビーコンパケットに含まれているチャネルムーブフィールドに「０」が設定されている場合（ステップＳ２０４のＮｏ）、ステップＳ２０５の処理に移動する。
　ステップＳ２０６において、第１の通信端末１２０－１は、使用チャネルを切り替えるチャネル変更処理を行った後、ステップＳ２０５の処理に移動する。
　ステップＳ２０５において、第１の通信端末１２０－１は、インアクティブ期間の処理を行う。第１の通信端末１２０－１は、消費電力を低減するためにスリープ状態にする。このように、第１の通信端末１２０－１は、１つのフレーム処理を終了する。
　以上のように、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システム１００によれば、制御装置１１０は、第１～第３の通信端末１２０－１～１２０－３に対して、アクティブ期間の最初の時間スロットで第１のビーコンパケット５４１をブロードキャストし、当該アクティブ期間の通信状態に基づいて、第２のビーコンパケット５４２を生成し、当該アクティブ期間の最後の時間スロットで第２のビーコンパケット５４２をブロードキャストしている。このため、制御装置１１０が第１～第３の通信端末１２０－１～１２０－３との通信において、他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいと判断した場合、他のネットワークシステムからの干渉を回避するように複数のチャネルの中からチャネルを選択して、同一フレームのインアクティブ期間内に、ネットワーク内の通信端末に使用チャネルを切り替えさせる。これにより、制御装置１１０が他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいと判断してから、実際に使用チャネルを切り替えるまでの間に、ネットワーク内の通信状態が悪化して、さらに輻輳が増加する可能性を低減することができ、制御装置１１０が他のネットワークシステムからの干渉の影響が大きいと判断したフレームの次のフレームでは、切り替えたチャネルを用いて確実に通信ができるようになっている。
　なお、通信端末毎にチャネル変更処理にかかる時間は様々であり、使用チャネルを切り替える処理に時間がかかる通信端末もある。本発明の第１の実施形態に係る無線通信システム１００によれば、全ての通信端末がインアクティブ期間中にチャネル変更処理を行うため、次のフレームのアクティブ期間の開始時には、切り替えたチャネルを用いて確実に通信ができる。
　また、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システム１００によれば、制御装置１１０と各通信端末１２０－１～１２０－３とは、インアクティブ期間では通信しないため、スリープ状態の時間を確保することができる。つまり、制御装置１１０と各通信端末１２０－１～１２０－３とは、低消費電力を確保することができる。
　＜第２の実施形態＞
　本発明の第１の実施形態では、各通信端末１２０－１～１２０－３は、制御装置１１０からの第１のビーコンパケットおよび第２のビーコンパケットの受信に成功する場合について説明した。本実施形態では、各通信端末１２０－１～１２０－３は、制御装置１１０からの第１のビーコンパケットの受信に失敗する場合について説明する。
　図１１は、本発明の第２の実施形態に係る各通信端末１２０－１～１２０－３の制御フローを示す図である。ここでは、第１の通信端末１２０－１の制御フローについて説明する。なお、図１１において、ステップＳ２０１～ステップＳ２０６は、図１０で示した本発明の第１の実施形態に係る第１の通信端末１２０－１の処理と同様であるため、説明を省略する。
　ステップＳ２１０において、第１の通信端末１２０－１は、第１のビーコンパケットを誤り無く受信したか否かを判断する。受信に成功した場合（ステップＳ２１０のＹｅｓ）、以降の処理は、図１０で示した本発明の第１の実施形態に係る第１の通信端末１２０－１の処理と同様である。一方、受信に失敗した場合（ステップＳ２１０のＮｏ）、ステップＳ２１１の処理に移動する。
　ステップＳ２１１において、第１の通信端末１２０－１は、前回受信に成功していたビーコンパケットに基づいて、当該ビーコンパケットに設定されていた切り替え候補チャネルに使用チャネルを切り替える。ここで、前回受信に成功していたビーコンパケットは、第１のビーコンパケットであっても第２のビーコンパケットであっても構わない。また、前回受信に成功していたビーコンパケットに、複数の切り替え候補チャネルが設定されていた場合は、任意の１つを選べばよい。また、複数の切り替え候補チャネルに優先順位が設定されていれば、最も優先順位の高いチャネルを選べばよい。
　ステップＳ２１２において、第１の通信端末１２０－１は、ステップＳ２１１において切り替えたチャネルを用いて、制御装置１１０からの次のビーコンパケットを誤り無く受信したか否かを判断する。受信に成功した場合（ステップＳ２１２のＹｅｓ）、ステップＳ２０４の処理に移動し、以降の処理は、図１０で示した本発明の第１の実施形態に係る第１の通信端末１２０－１の処理と同様となる。一方、受信に失敗した場合（ステップＳ２１２のＮｏ）、ステップＳ２１３の処理に移動する。
　このように、第１の通信端末１２０－１は、所定期間または所定回数、ステップＳ２１１およびＳ２１２の処理を繰り返す（ステップＳ２１３のＮｏ）。つまり、第１の通信端末１２０－１は、以前に受信に成功していたビーコンパケットに基づいて、当該ビーコンパケットに設定されていた切り替え候補チャネルに使用チャネルを切り替えて、切り替えたチャネルを用いて、制御装置１１０からの次のビーコンパケットを受信できるまで繰り返す。ここで、以前に受信に成功していたビーコンパケットに、複数の切り替え候補チャネルが設定されていた場合は、順に使用チャネルを切り替えればよい。
　ステップ２１３において、第１の通信端末１２０－１は、所定期間または所定回数、ステップＳ２１１およびＳ２１２の処理を繰り返しても、制御装置１１０からの次のビーコンパケットを受信できなかった場合（ステップＳ２１３のＹｅｓ）、ステップＳ２１４の処理に移動する。
　ステップＳ２１４において、第１の通信端末１２０－１は、全チャネルからビーコンパケットを検出して再同期する処理を行う。
　以上のように、本発明の第２の実施形態に係る無線通信システム１００によれば、制御装置１１０は、第１～第３の通信端末１２０－１～１２０－３に対して、アクティブ期間の最初の時間スロットで第１のビーコンパケット５４１をブロードキャストし、当該アクティブ期間の通信状態に基づいて、第２のビーコンパケット５４２を生成し、当該アクティブ期間の最後の時間スロットで第２のビーコンパケット５４２をブロードキャストしている。各通信端末１２０－１～１２０－３が制御装置１１０からの第１のビーコンパケット５４１の受信に失敗した場合であっても、前回受信に成功した第１のビーコンパケット５４１または第２のビーコンパケット５４２に、切り替え候補チャネルが設定されているため、各通信端末１２０－１～１２０－３は、当該切り替え候補チャネルに使用チャネルを変更することができる。
　以前に受信に成功していたビーコンパケットで通知されていた切り替え候補チャネルが１つであれば、当該チャネルへ使用チャネルを切り替えて通信が行われているかをスキャンすればよい。また、複数の切り替え候補チャネルが含まれている場合であっても、その中から任意の１つを選ぶか、あるいは順にチャネルをスキャンするようにすればよい。各通信端末１２０－１～１２０－３は、切り替え候補チャネルを通知していない場合に比べて、スキャンするチャネル数が少なく、短時間で、制御装置１１０が用いているチャネルを探すことができる。
　＜第３の実施形態＞
　本発明の第２の実施形態では、各通信端末１２０－１～１２０－３は、制御装置１１０からの第１のビーコンパケットの受信に失敗する場合について説明した。本実施形態では、各通信端末１２０－１～１２０－３は、制御装置１１０からの第２のビーコンパケットの受信に失敗する場合について説明する。
　図１２は、第２のビーコンパケットの受信に失敗する場合の無線通信システム１００における制御装置１１０と各通信端末１２０－１～１２０－３との通信シーケンスを示す図である。なお、図１２において、基本的な通信シーケンスは、図８で示した本発明の第１の実施形態に係る通信シーケンスと同様であるため、詳細な説明は省略する。本実施形態では、図８で示した第１の実施形態に係る通信シーケンスと異なる点について説明する。
　図１２において、アクティブ期間５２０－１では、制御装置１１０と、各通信端末１２０－１および１２０－２とは通信しているが、通信誤りが発生している。そして、アクティブ期間５２０－１の最後の時間スロットにおいて、制御装置１１０は、各通信端末１２０－１および１２０－２に対して、第２のビーコンパケット５４２－１をブロードキャストする。
　ここで、第１の通信端末１２０－１は、第２のビーコンパケット５４２－１の受信に成功している。アクティブ期間５２０－１が終了し、インアクティブ期間５３０－１では、第１の通信端末１２０－１は、第２のビーコンパケット５４２－１で通知されたチャネルへ使用チャネルを切り替えるチャネル変更処理を行った後、スリープ状態にする。そして、アクティブ期間５２０－２では、第１の通信端末１２０－１は、切り替えたチャネルを用いて通信する。従って、アクティブ期間５２０－２では、他のネットワークシステムからの干渉の影響を回避することができ、第１の通信端末１２０－１から制御装置１１０への通信が成功している。
　一方、第２の通信端末１２０－２は、第２のビーコンパケット５４２－１の受信に失敗している。アクティブ期間５２０－１が終了し、インアクティブ期間５３０－１では、第２の通信端末１２０－２は、第２のビーコンパケット５４２－１で通知されるはずの使用チャネルを切り替えるか否かの情報を取得できていないため、チャネル変更処理を行わず、スリープ状態にする。しかし、制御端末１１０は、第２の通信端末１２０－２との間で通信誤りが発生していたため、使用チャネルを切り替えるチャネル変更処理を行っている。そして、アクティブ期間５２０－２では、第２の通信端末１２０－２は、切り替えていないチャネルを用いて通信を行おうとし、制御端末１１０は、切り替えたチャネルを用いて第１のビーコンパケット５４１－２を送信する。
　従って、第２の通信端末１２０－２は、第１のビーコンパケット５４１－２を受信することができない状態に陥ってしまう。そこで、第２の通信端末１２０－２は、本発明の第２の実施形態で説明した図１１のステップＳ２１０のＮｏ以降の処理を実行する。
　なお、本実施形態では、第２の通信端末１２０－２は、第２のビーコンパケット５４２－１の受信に失敗した場合、アクティブ期間５２０－１が終了し、インアクティブ期間５３０－１では、チャネル変更処理を行わず、スリープ状態にしていた。しかし、第２の通信端末１２０－２は、第２のビーコンパケット５４２－１の受信に失敗した場合、前回受信に成功していたビーコンパケットに基づいて、当該ビーコンパケットに設定されていた切り替え候補チャネルに使用チャネルを切り替えても構わない。
　以上のように、本発明の第３の実施形態に係る無線通信システム１００によれば、制御装置１１０は、第１～第３の通信端末１２０－１～１２０－３に対して、アクティブ期間の最初の時間スロットで第１のビーコンパケット５４１をブロードキャストし、当該アクティブ期間の通信状態に基づいて、第２のビーコンパケット５４２を生成し、当該アクティブ期間の最後の時間スロットで第２のビーコンパケット５４２をブロードキャストしている。各通信端末１２０－１～１２０－３が制御装置１１０からの第２のビーコンパケット５４２の受信に失敗した場合であっても、前回受信に成功した第１のビーコンパケット５４１または第２のビーコンパケット５４２に、切り替え候補チャネルが設定されているため、各通信端末１２０－１～１２０－３は、当該切り替え候補チャネルに使用チャネルを変更することができる。
　以前に受信に成功していたビーコンパケットで通知されていた切り替え候補チャネルが１つであれば、当該チャネルへ使用チャネルを切り替えて通信が行われているかをスキャンすればよい。また、複数の切り替え候補チャネルが含まれている場合であっても、その中から任意の１つを選ぶか、あるいは順番にチャネルをスキャンするようにすればよい。各通信端末１２０－１～１２０－３は、切り替え候補チャネルを通知していない場合に比べて、スキャンするチャネル数が少なく、短時間で、制御装置１１０が用いているチャネルを探すことができる。
　なお、上述した第１～３の実施形態に係る各構成は、集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。これらの構成は１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩといったが集積度の違いによっては、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと称呼されることもある。また集積回路化の手法は、ＬＳＩに限られるものではなく、専用回路または汎用プロセッサで集積回路化を行ってもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＧａｔｅＡｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを用いてもよい。あるいはこれらの機能ブロックの演算は例えばＤＳＰやＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などを用いて演算することもできる。さらにこれらの処理ステップはプログラムとして記録媒体に記録して実行することで処理することもできる。
　さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路かの技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。バイオ技術の適応などが可能性としてあり得る。
　本発明の制御装置および通信端末は、センサーネットワークやアクティブＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）タグを用いる無線通信ネットワークに用いられる無線通信システム等に有用である。
１０、１００　　無線通信システム
１１、１１０　　制御装置（ＡＰ）
１２－１～１２－３、１２０－１～１２０－３　　通信端末（ＳＴＡ）
１５、１５０　　通信エリア
１１０１、１１０４　　ビーコンパケット生成部
１１０２、１１０５　　ビーコンパケット送信部
１１０３、１２０２　　データ通信部
１１０６、１２０４　　チャネル変更処理部
１２０１、１２０３　　ビーコンパケット受信部
１２１　　制御部
１２２　　メモリ
１２３　　変調部
１２４　　復調部
１２５　　高周波部
１２６　　アンテナ
１３１　　符号化部
１３２　　デジタル変調部
１３３　　復号化部
１３４　　デジタル復調部
１３５　　デジタルアナログ変換部（ＤＡＣ）
１３６、１４３　　ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１３７、１４２　　ミキサ
１３８、１４１　　バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
１３９　　パワーアンプ（ＰＡ）
１４０　　ローノイズアンプ（ＬＮＡ）
１４４　　可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）
１４５　　アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）
１４６　　ローカル発振器
４００　　通信パケット
４０１　　プリアンブル
４０２　　ＰＨＹヘッダ
４０３　　ＭＡＣヘッダ
４０４　　ペイロード
５０、５００　　フレームフォーマット
５１、５１－１～５１－３、５１０、５１０－１～５１０－３　　フレーム
５２、５２－１～５２－３、５２０、５２０－１～５２０－３　　アクティブ期間
５３、５３－１～５３－３、５３０、５３０－１～５３０－３　　インアクティブ期間
５４、５４－１～５４－３、５４１、５４１－１～５４１－３、５４２、５４２－１～５４２－３　　ビーコンパケット
９１～９６　　チャネル帯域
Ｓ１０１～Ｓ１１０　　制御装置１１０の各ステップ
Ｓ２０１～Ｓ２０６、Ｓ２１０～Ｓ２１４　　各通信端末１２０－１～１２０－３の各ステップ

Claims (22)

  1. 　通信エリアの範囲内の通信端末を管理し、複数の所定の周波数チャネルを用いて、前記通信端末とアクティブ期間に通信する制御装置であって、
    　前記アクティブ期間を示す情報と、現在使用しているチャネルから切り替える可能性のある１つ以上の切り替え候補チャネルとを含む第１のビーコンパケットを生成する、第１のビーコンパケット生成部と、
    　前記通信端末に対して、前記アクティブ期間の最初に前記第１のビーコンパケットを送信する、第１のビーコンパケット送信部と、
    　前記送信した第１のビーコンパケットで示される前記アクティブ期間での前記通信端末との通信状態に基づいて、使用チャネルを切り替えるか否かを判断し、使用チャネルを切り替えるか否かの情報を含む第２のビーコンパケットを生成する、第２のビーコンパケット生成部と、
    　前記通信端末に対して、前記アクティブ期間の最後に前記第２のビーコンパケットを送信する、第２のビーコンパケット送信部と、
    　前記第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えると判断した場合、前記アクティブ期間終了後、次のアクティブ期間開始までに使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替え、前記第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えないと判断した場合、使用チャネルを現在使用しているチャネルに保持する、チャネル変更処理部とを備える、制御装置。
  2. 　前記第２のビーコンパケットは、前記第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えると判断した場合、前記変更チャネルを含み、前記第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えないと判断した場合、現在使用しているチャネルから切り替える可能性のある１つ以上の切り替え候補チャネルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記変更チャネルは、前記第１のビーコンパケットに含まれる前記１つ以上の切り替え候補チャネルのいずれかであることを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
  4. 　前記変更チャネルは、前記第１のビーコンパケットに含まれる前記１つ以上の切り替え候補チャネルとは別のチャネルであることを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
  5. 　前記第１のビーコンパケットは、優先順位が規定された複数の切り替え候補チャネルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
  6. 　前記アクティブ期間における前記通信端末との通信誤り数が、所定の閾値を超えた場合、使用チャネルを切り替えると判断することを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
  7. 　参加する通信エリアの制御装置によって管理され、複数の所定の周波数チャネルのいずれかを用いて、前記制御装置とアクティブ期間に通信する通信端末であって、
    　前記アクティブ期間を示す情報と、現在使用しているチャネルから切り替える可能性のある１つ以上の切り替え候補チャネルとを含む第１のビーコンパケットを、前記アクティブ期間の最初に前記制御装置から受信する、第１のビーコンパケット受信部と、
    　使用チャネルを切り替えるか否かの情報を含む第２のビーコンパケットを、前記アクティブ期間の最後に前記制御装置から受信する、第２のビーコンパケット受信部と、
    　前記第２のビーコンパケットに含まれる前記使用チャネルを切り替えるか否かの情報に基づいて、前記使用チャネルを切り替える場合、前記アクティブ期間終了後、次のアクティブ期間開始までに使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替え、前記使用チャネルを切り替えない場合、前記使用チャネルを現在使用しているチャネルに保持する、チャネル変更処理部とを備える、通信端末。
  8. 　前記第２のビーコンパケットは、前記使用チャネルを切り替える場合、前記変更チャネルを含み、前記使用チャネルを切り替えない場合、現在使用しているチャネルから切り替える可能性のある１つ以上の切り替え候補チャネルを含むことを特徴とする、請求項７に記載の通信端末。
  9. 　前記変更チャネルは、前記第１のビーコンパケットに含まれる前記１つ以上の切り替え候補チャネルのいずれかであることを特徴とする、請求項７に記載の通信端末。
  10. 　前記変更チャネルは、前記第１のビーコンパケットに含まれる前記１つ以上の切り替え候補チャネルとは別のチャネルであることを特徴とする、請求項７に記載の通信端末。
  11. 　前記第１のビーコンパケットは、優先順位が規定された複数の切り替え候補チャネルを含むことを特徴とする、請求項７に記載の通信端末。
  12. 　前記第１のビーコンパケット受信部が、前記第１のビーコンパケットの受信に失敗した場合、前記チャネル変更処理部は、使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替えることを特徴とする、請求項７に記載の通信端末。
  13. 　前記変更チャネルは、以前、受信に成功した前記第１のビーコンパケットまたは前記第２のビーコンパケットに含まれる前記１つ以上の切り替え候補チャネルであることを特徴とする、請求項１２に記載の通信端末。
  14. 　前記第２のビーコンパケット受信部が、前記第２のビーコンパケットの受信に失敗した場合、前記チャネル変更処理部は、使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替えることを特徴とする、請求項７に記載の通信端末。
  15. 　前記変更チャネルは、以前、受信に成功した前記第１のビーコンパケットまたは前記第２のビーコンパケットに含まれる前記１つ以上の切り替え候補チャネルであることを特徴とする、請求項１４に記載の通信端末。
  16. 　通信エリアの範囲内の通信端末と、前記通信端末を管理する制御装置とが、複数の所定の周波数チャネルのいずれかを用いて、アクティブ期間に通信する無線通信システムであって、
    　前記制御装置は、
    　　前記アクティブ期間を示す情報と、現在使用しているチャネルから切り替える可能性のある１つ以上の切り替え候補チャネルとを含む第１のビーコンパケットを生成する、第１のビーコンパケット生成部と、
    　　前記通信端末に対して、前記アクティブ期間の最初に前記第１のビーコンパケットを送信する、第１のビーコンパケット送信部と、
    　　前記送信した第１のビーコンパケットで示される前記アクティブ期間での前記通信端末との通信状態に基づいて、使用チャネルを切り替えるか否かを判断し、使用チャネルを切り替えるか否かの情報を含む第２のビーコンパケットを生成する、第２のビーコンパケット生成部と、
    　　前記通信端末に対して、前記アクティブ期間の最後に前記第２のビーコンパケットを送信する、第２のビーコンパケット送信部と、
    　　前記第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えると判断した場合、前記アクティブ期間終了後、次のアクティブ期間開始までに使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替え、前記第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えないと判断した場合、使用チャネルを現在使用しているチャネルを保持する、制御装置チャネル変更処理部とを備え、
    　前記通信端末は、
    　　前記アクティブ期間の最初に、前記第１のビーコンパケットを前記制御装置から受信する、第１のビーコンパケット受信部と、
    　　前記アクティブ期間の最後に、前記第２のビーコンパケットを前記制御装置から受信する、第２のビーコンパケット受信部と、
    　　前記第２のビーコンパケットに含まれる前記使用チャネルを切り替えるか否かの情報に基づいて、前記使用チャネルを切り替える場合、前記アクティブ期間終了後、次のアクティブ期間開始までに使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替え、前記使用チャネルを切り替えない場合、前記使用チャネルを現在使用しているチャネルに保持する、通信端末チャネル変更処理部とを備える、無線通信システム。
  17. 　通信エリアの範囲内の通信端末を管理し、複数の所定の周波数チャネルを用いて、前記通信端末とアクティブ期間に通信する制御装置に用いられる集積回路であって、
    　前記アクティブ期間を示す情報と、現在使用しているチャネルから切り替える可能性のある１つ以上の切り替え候補チャネルとを含む第１のビーコンパケットを生成する、第１のビーコンパケット生成部と、
    　前記通信端末に対して、前記アクティブ期間の最初に前記第１のビーコンパケットを送信する、第１のビーコンパケット送信部と、
    　前記送信した第１のビーコンパケットで示される前記アクティブ期間での前記通信端末との通信状態に基づいて、使用チャネルを切り替えるか否かを判断し、使用チャネルを切り替えるか否かの情報を含む第２のビーコンパケットを生成する、第２のビーコンパケット生成部と、
    　前記通信端末に対して、前記アクティブ期間の最後に前記第２のビーコンパケットを送信する、第２のビーコンパケット送信部と、
    　前記第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えると判断した場合、前記アクティブ期間終了後、次のアクティブ期間開始までに使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替え、前記第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えないと判断した場合、使用チャネルを現在使用しているチャネルに保持する、チャネル変更処理部とを備える、前記制御装置に用いられる集積回路。
  18. 　参加する通信エリアの制御装置によって管理され、複数の所定の周波数チャネルのいずれかを用いて、前記制御装置とアクティブ期間に通信する通信端末に用いられる集積回路であって、
    　前記アクティブ期間を示す情報と、現在使用しているチャネルから切り替える可能性のある１つ以上の切り替え候補チャネルとを含む第１のビーコンパケットを、前記アクティブ期間の最初に前記制御装置から受信する、第１のビーコンパケット受信部と、
    　使用チャネルを切り替えるか否かの情報を含む第２のビーコンパケットを、前記アクティブ期間の最後に前記制御装置から受信する、第２のビーコンパケット受信部と、
    　前記第２のビーコンパケットに含まれる前記使用チャネルを切り替えるか否かの情報に基づいて、前記使用チャネルを切り替える場合、前記アクティブ期間終了後、次のアクティブ期間開始までに使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替え、前記使用チャネルを切り替えない場合、前記使用チャネルを現在使用しているチャネルに保持する、チャネル変更処理部とを備える、前記通信端末に用いられる集積回路。
  19. 　通信エリアの範囲内の通信端末を管理し、複数の所定の周波数チャネルを用いて、前記通信端末とアクティブ期間に通信する制御装置が実行する制御方法であって、
    　前記アクティブ期間を示す情報と、現在使用しているチャネルから切り替える可能性のある１つ以上の切り替え候補チャネルとを含む第１のビーコンパケットを生成する、第１のビーコンパケット生成ステップと、
    　前記通信端末に対して、前記アクティブ期間の最初に前記第１のビーコンパケットを送信する、第１のビーコンパケット送信ステップと、
    　前記送信した第１のビーコンパケットで示される前記アクティブ期間での前記通信端末との通信状態に基づいて、使用チャネルを切り替えるか否かを判断し、使用チャネルを切り替えるか否かの情報を含む第２のビーコンパケットを生成する、第２のビーコンパケット生成ステップと、
    　前記通信端末に対して、前記アクティブ期間の最後に前記第２のビーコンパケットを送信する、第２のビーコンパケット送信ステップと、
    　前記第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えると判断した場合、前記アクティブ期間終了後、次のアクティブ期間開始までに使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替え、前記第２のビーコンパケット生成部が使用チャネルを切り替えないと判断した場合、使用チャネルを現在使用しているチャネルに保持する、チャネル変更処理ステップとを備える、制御方法。
  20. 　参加する通信エリアの制御装置によって管理され、複数の所定の周波数チャネルのいずれかを用いて、前記制御装置とアクティブ期間に通信する通信端末が実行する通信方法であって、
    　前記アクティブ期間を示す情報と、現在使用しているチャネルから切り替える可能性のある１つ以上の切り替え候補チャネルとを含む第１のビーコンパケットを、前記アクティブ期間の最初に前記制御装置から受信する、第１のビーコンパケット受信ステップと、
    　使用チャネルを切り替えるか否かの情報を含む第２のビーコンパケットを、前記アクティブ期間の最後に前記制御装置から受信する、第２のビーコンパケット受信ステップと、
    　前記第２のビーコンパケットに含まれる前記使用チャネルを切り替えるか否かの情報に基づいて、前記使用チャネルを切り替える場合、前記アクティブ期間終了後、次のアクティブ期間開始までに使用チャネルを現在使用しているチャネルとは別の変更チャネルに切り替え、前記使用チャネルを切り替えない場合、前記使用チャネルを現在使用しているチャネルに保持する、チャネル変更処理ステップとを備える、通信方法。
  21. 　請求項１９に記載の制御方法をコンピュータに実行させる、制御プログラム。
  22. 　請求項２０に記載の通信方法をコンピュータに実行させる、通信プログラム。
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