JP2014030075A - 通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】特定の端末における消費電力の増加を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。
【解決手段】通信システムは、主ＡＰ１０１と、従属端末２０１，３０１，４０１とを備え、主ＡＰ１０１は、従属端末を複数の階層にグループ化するとともに、従属端末が階層に応じてデータ通信を行うための同期情報を生成する。そして、主ＡＰ１０１と、当該主ＡＰ１０１から同期情報を受信する最上位の階層の従属端末２０１とが、同期情報に基づいてデータ通信を同期して行い、各従属端末と、当該従属端末から同期情報を受信する一つ下位の階層の従属端末とが、同期情報に基づいてデータ通信を同期して行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ）などの無線通信を行う通信システムに関し、その省電力化に関するものである。

無線通信を行う通信システムに関して様々な技術が提案されている。例えば、非特許文献１に開示されている図９に示される通信システムでは、まず、First PAN Coordinatorの機能を有する主アクセスポイント（以下「主ＡＰ」と呼ぶこともある）５１が、自電波の届くＰＡＮ（Personal Area Network）領域６１内に位置する端末（Device）５２を介して、ＰＡＮ領域６１外の端末５３と通信する。

そして、主ＡＰ５１は、当該端末５３を、First PAN Coordinatorと同等のPAN Coordinatorの機能を有する中継アクセスポイントとして指定する。それから、主ＡＰ５１は、当該指定した端末５３（以下「中継端末５３」と呼ぶ）に新たなＰＡＮ領域６２を構築させ、隣接するＰＡＮ領域６１，６２内の端末間の通信を中継端末５３に中継させる。このようなＰＡＮ領域の構築及び通信の中継をリレー式に行っていくことにより、非特許文献１に開示の通信システムでは、広範囲な通信が可能なネットワークを構成している。

また、以上のような通信システムにおいては、主ＡＰ５１及び中継端末５３が、それぞれのＰＡＮ領域６１，６２内にてビーコンを送信し、各ＰＡＮ領域６１，６２内の他の端末が、当該ビーコンに同期してデータ通信とスリープとを繰り返して行うことが提案されている。

ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１５．４、２００６年、ｐ．１３−１７

しかしながら、上述の提案された技術では、中継端末は定期的にビーコンを送信する必要があることから、中継端末の電力の消費が、他の端末よりも大きくなるという問題がある。また、ＰＡＮ領域間の通信を行うためには、中継端末が負荷の大きい中継を行わなければならないので、この観点からも、中継端末の電力の消費が、他の端末よりも大きくなるという問題がある。

そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、特定の端末における消費電力の増加を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る通信システムは、主ＡＰ（アクセスポイント）と、前記主ＡＰと無線通信可能な従属端末とを備え、前記主ＡＰは、前記従属端末を複数の階層にグループ化し、かつ、前記従属端末が前記階層に応じてデータ通信を行うための所定情報を生成する。そして、前記主ＡＰと、当該主ＡＰから前記所定情報を受信する最上位の階層の前記従属端末とが、前記所定情報に基づいてデータ通信を同期して行い、各前記従属端末と、当該従属端末から前記所定情報を受信する一つ下位の階層の前記従属端末とが、前記所定情報に基づいてデータ通信を同期して行う。

本発明によれば、主ＡＰと、最上位の階層の従属端末とが、所定情報に基づいてデータ通信を同期して行い、各従属端末と、一つ下位の階層の従属端末とが、所定情報に基づいてデータ通信を同期して行う。したがって、消費電力の増加要因であるビーコン送信や中継の負荷を、従属端末全体に分散することができるので、特定の中継端末において消費電力が集中的に増加するのを抑制することができる。

実施の形態１に係る通信システムの構成を示す図である。 実施の形態１に係る主ＡＰの構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る従属端末の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る通信システムの通信時間の一例を示す図である。 実施の形態２に係る通信システムの構成を示す図である。 実施の形態３に係る通信システムの構成を示す図である。 実施の形態４に係る通信システムの構成を示す図である。 実施の形態４に係る通信システムの構成を示す図である。 通信システムの構成の一例を示す図である。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る通信システムの構成を示す図である。図１に示すように、本通信システムは、システム全体を制御する主アクセスポイント（主ＡＰ）１０１と、主ＡＰ１０１と無線通信可能であり、主ＡＰ１０１に従属する従属端末２０１−１〜２０１−ｌ，３０１−１〜３０１−ｍ，４０１−１〜４０１−ｎとを備える。以下、従属端末２０１−１〜２０１−ｌを区別する必要がない場合には従属端末２０１と記載し、３０１−１〜３０１−ｍ，４０１−１〜４０１−ｎについても同様に、それぞれ従属端末３０１，４０１と記載する。

なお、以下の説明では、主ＡＰ１０１は、First PAN Coordinatorの機能を有するものとし、従属端末２０１，３０１，４０１は端末（Device）であるものとして区別して説明するが、両者の機能はほぼ同一と考えてよい。

主ＡＰ１０１は、従属端末を、図１に示すように複数の階層にグループ化する。ここでは、主ＡＰ１０１は、従属端末２０１−１〜２０１−ｌを同一ＨＯＰ層に、従属端末３０１−１〜３０１−ｍを同一ＨＯＰ層に、従属端末４０１−１〜４０１−ｎを同一ＨＯＰ層にグループ化する。ここで、主ＡＰ１０１から所望の従属端末にデータを伝送するために、主ＡＰ１０１と従属端末２０１との間、あるいは、従属端末２０１同士間の無線区間において、データをリレー式に伝送することをＨＯＰという。また、従属端末が、ＨＯＰによって主ＡＰ１０１からデータを受け取った場合に、その間に経由した他の従属端末の数に１を加えた値をＨＯＰ数という。そして、上述の同一ＨＯＰ層の従属端末とは、同一のＨＯＰ数を持つ従属端末の集合を意味している。

本実施の形態１では、ＨＯＰ数が大きくなるにつれてＨＯＰ層の階層が下位となるように規定されている。具体的には、主ＡＰ１０１は、ＨＯＰ数が１である従属端末２０１−１〜２０１−ｌを上位階層（ここでは最上位階層）のＨＯＰ−１層にグループ化している。同様に、主ＡＰ１０１は、ＨＯＰ数が２である従属端末３０１−１〜３０１−ｍを中位階層のＨＯＰ−２層にグループ化し、ＨＯＰ数がｋである従属端末４０１−１〜４０１−ｎを下位階層のＨＯＰ−ｋ層にグループ化している。

後述するように、本実施の形態１に係る従属端末２０１，３０１，４０１は、階層ごとに異なる時間でデータ通信を行う。主ＡＰ１０１は、主ＡＰ１０１及び従属端末２０１，３０１，４０１がＨＯＰ層の階層に応じてデータ通信を行う時間を決定する機能を備えており、当該時間を示す省電力情報を生成することが可能となっている。また、主ＡＰ１０１は、正確な時刻を保持及び更新する機能を備えており、当該時刻を示す時刻情報を生成することが可能となっている。なお、この時刻情報は、主ＡＰ１０１及び従属端末２０１，３０１，４０１が各々にて管理している時刻を同期するために用いられる。以下、省電力情報及び時刻情報を含む所定情報を、同期情報と呼ぶ。

主ＡＰ１０１は、従属端末２０１，３０１，４０１がＨＯＰ層の階層に応じてデータ通信を行うための同期情報を、最上位のＨＯＰ−１層の従属端末２０１に送信する。各従属端末２０１は、受信した同期情報を一つ下位のＨＯＰ−２層の従属端末３０１に送信し、以降同様にして、各従属端末は、自身が受信した同期情報を一つ下位のＨＯＰ層の従属端末に送信する。

そして、主ＡＰ１０１、及び、従属端末２０１，３０１，４０１は、同期情報（省電力情報及び時刻情報）に基づいてデータ通信を行う機能を備えている。

また、主ＡＰ１０１及び従属端末２０１，３０１，４０１は、所定の無線リソースのうち使用されていない無線リソースを使用する搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ）によりデータ通信を行う機能を備えている。

次に、主ＡＰ１０１及び従属端末２０１，３０１，４０１の詳細な構成について説明する。図２は、主ＡＰ１０１の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、主ＡＰ１０１は、時刻を管理する時刻回路５０１と、主ＡＰ１０１全体を制御する装置制御回路５０２と、従属端末２０１，３０１，４０１のＨＯＰ層を決定及び管理するＨＯＰ制御回路５０３と、ＨＯＰ制御回路５０３で決定されたＨＯＰ層の情報（ＨＯＰ情報）を格納するＨＯＰメモリ５０４とを備えている。また、主ＡＰ１０１は、従属端末２０１，３０１，４０１の起動時刻、起動時間、上位送信先及び下位送信先に関する情報を格納する送受信制御メモリ５０５と、無線通信を行うとともにＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）を測定するＲＦ回路５０６と、起動制御回路５０７とを備えている。

なお、装置制御回路５０２は、上述の同期情報を生成する。そして、起動制御回路５０７は、装置制御回路５０２が生成した同期情報に基づいて、時刻回路５０１、装置制御回路５０２、ＨＯＰ制御回路５０３、ＨＯＰメモリ５０４、送受信制御メモリ５０５、及び、ＲＦ回路５０６の起動を制御する。

図３は、従属端末２０１，３０１，４０１の構成を示すブロック図である。ここでは、便宜上、従属端末２０１，３０１，４０１の構成は同一であるものとして、従属端末２０１の構成を例に説明する。

図３に示すように、従属端末２０１は、時刻を管理する時刻回路６０１と、従属端末２０１自身を制御する装置制御回路６０２と、従属端末２０１自身の起動時刻、起動時間、上位送信先及び下位送信先に関する情報を格納する送受信制御メモリ６０３と、無線通信を行うとともにＲＳＳＩを測定するＲＦ回路６０４と、起動制御回路６０５とを備えている。なお、起動制御回路６０５は、ＲＦ回路６０４が受信した同期情報に基づいて、時刻回路６０１、装置制御回路６０２、送受信制御メモリ６０３、及び、ＲＦ回路６０４の起動を制御する。

＜動作＞
次に、以上の構成からなる本実施の形態１に係る通信システムの動作について説明する。

＜従属端末のグループ化＞
以下、主ＡＰ１０１が従属端末をグループ化する動作について説明する。なお、ここでは、便宜上、ｋ＝３の場合、すなわち、主ＡＰ１０１が従属端末を３つ階層（ＨＯＰ−１層〜ＨＯＰ−３層）のいずれかに割り当てていく動作について説明する。

システム起動当初は、従属端末のいずれも主ＡＰ１０１に同期していないため、常時接続要求を行っている。この場合に、主ＡＰ１０１（装置制御回路５０２）は、ＲＳＳＩに基づいて従属端末をＨＯＰ−１層〜ＨＯＰ−３層にグループ化する。

具体的には、主ＡＰ１０１は、直接通信可能な従属端末についてそれぞれのＲＳＳＩ値を測定し、当該ＲＳＳＩ値をＨＯＰメモリ５０４に記録する。そして、主ＡＰ１０１（ＨＯＰ制御回路５０３）は、記録したＲＳＳＩ値が所定閾値以上である従属端末（ここでは従属端末２０１−１〜２０１−ｌ）をＨＯＰ−１層に割り当て、その結果をＨＯＰメモリ５０４に登録する。

この時点では、主ＡＰ１０１は、従属端末２０１以外の従属端末（すなわちＲＳＳＩが小さい従属端末、または、ＲＳＳＩの測定自体されなかった従属端末、以下これらを「弱受信強度端末」と総称する）と安定して直接接続できない。そこで、主ＡＰ１０１は、従属端末２０１を介して、弱受信強度端末に対して一定期間信号を送信させる制御を行うとともに、各従属端末２０１に対して弱受信強度端末からの信号を一定期間受信させ、当該信号のＲＳＳＩ値を測定させる制御を行う。

上述の一定期間終了後、従属端末２０１は、主ＡＰ１０１に対して測定した弱受信強度端末のＲＳＳＩ値を送信する。主ＡＰ１０１は、従属端末２０１から受信したＲＳＳＩ値をＨＯＰメモリ５０４に記録する。そして、主ＡＰ１０１（ＨＯＰ制御回路５０３）は、受信したＲＳＳＩ値などの情報に基づいて所定の弱受信強度端末（ここでは従属端末３０１−１〜３０１−ｍ）をＨＯＰ−２層に割り当てる。それから、主ＡＰ１０１（ＨＯＰ制御回路５０３）は、ＨＯＰ−１層の従属端末２０１とＨＯＰ−２層の従属端末３０１との通信経路を一意に決め、その結果をＨＯＰメモリ５０４に登録する。

その後、主ＡＰ１０１（ＨＯＰ制御回路５０３）は、以上と同様の動作に行うことにより所定の弱受信強度端末（ここでは従属端末４０１−１〜４０１−ｎ）をＨＯＰ−３層に割り当てる。それから、主ＡＰ１０１（ＨＯＰ制御回路５０３）は、ＨＯＰ−２層の従属端末３０１とＨＯＰ−３層の従属端末４０１との通信経路を一意に決め、その結果をＨＯＰメモリ５０４に登録する。

以上の動作により主ＡＰ１０１のＨＯＰメモリ５０４に従属端末２０１，３０１，４０１の属するＨＯＰ層及び通信経路が登録される。なお、以上の説明では、従属端末を３つの階層にグループ化する場合にについて説明したが、もちろん、上述と同様にして従属端末を２つの階層（ｋ＝２）または４つ以上の階層（ｋ≧４）にグループ化してもよい。また、従属端末を一度グループ化した後に、主ＡＰ１０１は従属端末２０１，３０１，４０１を受信状態に遷移させるようにしてもよい。そして、この受信状態の際に、従属端末として登録されていない通信端末（上述のグループ化を行った後に通信可能となった通信端末）が検出された場合には、上述と同様のグループ化を行うことにより、当該通信端末を従属端末として登録するようにしてもよい。これについては、実施の形態２で詳細に説明する。

＜同期情報の生成＞
主ＡＰ１０１（装置制御回路５０２）は、従属端末のグループ化終了後、従属端末が階層に応じてデータ通信を行う時間（通信タイミングのスケジュール）を示す省電力情報を生成する。

図４は、省電力情報に示される時間（通信タイミングのスケジュール）の一例を示す図である。次に、図４を用いて、省電力情報が示す通信タイミングについて説明する。なお、以下の説明では、主ＡＰ１０１から従属端末２０１への方向、従属端末２０１から従属端末３０１への方向、または、従属端末３０１から従属端末４０１への方向に、何らかの情報（信号）を伝送する方向を「下り」と呼ぶ。逆に、従属端末４０１から従属端末３０１への方向に、従属端末３０１から従属端末２０１への方向に、従属端末２０１から主ＡＰ１０１への方向に、何らかの情報（信号）を伝送する方向を「上り」と呼ぶ。

図４に示す通信について概略を説明すると、１周期のうちの前側の期間（下り受信開始時刻から下り送信開始時刻までの時間間隔）Ｔｒｘｔｘにおいて、データ信号（データ）が上り方向で伝送されるとともに（実線矢印）、同期情報及びＡｃｋ信号が下り方向で伝送される（点線矢印、ただしＡｃｋ信号は適宜）。一方、１周期のうち後側の期間Ｔｔｘｒｘにおいて、データ信号（データ）が下り方向で伝送されるとともに（実線矢印）、Ａｃｋ信号が上がり方向で適宜伝送される（点線矢印）。

次に、図４に示す通信について詳細に説明する。

前側の期間Ｔｒｘｔｘにおいて、Ｒｘｄは、実線矢印に示すように下位ＨＯＰ層からデータを受信し、かつ、点線矢印に示すように下位ＨＯＰ層に対して同期情報及びＡｃｋ信号（Ａｃｋ信号は適宜）を送信する状態である。Ｔｘｕは、実線矢印に示すように上位ＨＯＰ層に対してデータを送信し、かつ、点線矢印に示すように上位ＨＯＰ層から同期情報及びＡｃｋ信号（Ａｃｋ信号は適宜）を受信する状態である。

後側の期間Ｔｔｘｒｘにおいて、Ｔｘｄは、実線矢印に示すように下位ＨＯＰ層に対してデータを送信し、かつ、点線矢印に示すように下位ＨＯＰ層からＡｃｋ信号を適宜受信する状態である。Ｒｘｕは、実線矢印に示すように上位ＨＯＰ層からデータを受信し、かつ、点線矢印に示すように上位ＨＯＰ層に対してＡｃｋ信号を適宜送信する状態である。

Ｓｌｅｅｐは省電力モードの状態を示す。

Ｔｓｒｔは従属端末のグループ化終了時刻を基準としたシステム運用開始時刻を示しており、Ｔｓｒｔ後に、Ｔｒｘｔｘ、Ｔｔｘｒｘ、Ｔｒｘｔｘ、…が順に繰り返される。Ｔｗｔは、主ＡＰ１０１、従属端末２０１，３０１，４０１の送受信時間（起動モード時間）を示す。Ｔｓｔは、従属端末２０１，３０１のＴｘｕからＲｘｄまで（ＲｘｕからＴｘｄまで）の省電力モード時間、従属端末４０１のＴｘｕから主ＡＰ１０１のＴｘｄまでの省電力モード時間、及び、従属端末４０１のＲｘｕから主ＡＰ１０１のＲｘｄまでの省電力モード時間を示す。

主ＡＰ１０１（装置制御回路５０２）は、従属端末のグループ化終了後、Ｔｓｒｔ、Ｔｒｘｔｘ（Ｔｔｘｒｘ）、Ｔｗｔ、及び、Ｔｓｔを決定する。例えば、主ＡＰ１０１（装置制御回路５０２）は、Ｔｗｔ及びＴｓｔの合計時間にＨＯＰ総数をかけた時間を、Ｔｒｘｔｘ（Ｔｔｘｒｘ）として計算（決定）する。主ＡＰ１０１（装置制御回路５０２）は、決定したＴｓｒｔ、Ｔｒｘｔｘ（Ｔｔｘｒｘ）、Ｔｗｔ、及び、Ｔｓｔを送受信制御メモリ５０５に格納するとともに、これら時間を示す省電力情報を生成する。

また、主ＡＰ１０１（装置制御回路５０２）は、主ＡＰ１０１に搭載している高性能発振器（図示せず）あるいは主ＡＰ１０１外部から取得した時刻に、時刻回路５０１で管理している時刻を一致させるとともに、当該時刻を示す時刻情報を生成する。なお、時刻情報の生成は、従属端末のグループ化と並行して行ってもよい。

こうして、主ＡＰ１０１（装置制御回路５０２）は、省電力情報及び時刻情報を生成することにより、これら情報を含む同期情報を生成する。

＜同期情報の送信＞
主ＡＰ１０１（装置制御回路５０２）は、ＲＦ回路５０６を介して、生成した同期情報をＨＯＰ−１層の従属端末２０１に送信（通知）する。なお、同期情報に含まれる省電力情報のうちＴｓｒｔは、従属端末２０１，３０１，４０１の処理終了後に、主ＡＰ１０１から従属端末２０１，３０１，４０１に順に送信（通知）する方式でも構わない。

従属端末２０１の装置制御回路６０２は、主ＡＰ１０１からＲＦ回路６０４で受信された同期情報に含まれる省電力情報を、自身の送受信制御メモリ６０３に格納する。そして、装置制御回路６０２は、当該省電力情報に基づいて、データ通信を行う起動モードと、データ通信を行わない省電力モードとを切り替える。例えば、装置制御回路６０２は、Ｔｓｒｔの終了時刻に、（Ｔｗｔ＋Ｔｓｔ）×（ＨＯＰ数−１）で計算された時間を加えて得られた時刻をＴｘｕの開始時刻として用いる。従属端末２０１の場合はＨＯＰ数＝１であるから、Ｔｓｒｔの終了時刻にて従属端末２０１はＴｘｕ状態に遷移し、主ＡＰ１０１はＲｘｄ状態に遷移する。

また、従属端末２０１の装置制御回路６０２は、同期情報に含まれる時刻情報に基づいて時刻回路６０１の時刻を再設定する制御を行う。これにより、主ＡＰ１０１の時刻に、従属端末２０１の時刻が同期する。

以上のように、本実施の形態１では、主ＡＰ１０１と、最上位のＨＯＰ階層の従属端末２０１とが、同期情報に基づいてデータ通信を同期して行うことが可能となる。この動作に並行して、従属端末２０１の装置制御回路６０２は、自身のＲＦ回路６０４を介して、同期情報を一つ下位の階層（ＨＯＰ−２層）の従属端末３０１に送信（通知）する。そして、各従属端末３０１においても従属端末２０１と同様の動作を行う。

これにより、本実施の形態１では、各従属端末２０１と、一つ下位のＨＯＰ階層の従属端末３０１とが、同期情報に基づいてデータ通信を同期して行うことが可能となる。この動作に並行して、従属端末３０１の装置制御回路６０２は、自身のＲＦ回路６０４を介して、同期情報を一つ下位の階層（ＨＯＰ−３層）の従属端末４０１に送信（通知）する。そして、各従属端末４０１においても従属端末３０１と同様の動作を行う。

＜同期情報及びＡｃｋ信号の下り送信と、データの上り送信＞
ここまでは同期情報の送信についてのみ説明したが、以下においては、前側の期間Ｔｒｘｔｘにおいて行われる、同期情報及びＡｃｋ信号の下り送信と、データの上り送信とについて説明する。

図４に示すように、Ｔｓｒｔの後、主ＡＰ１０１はＲｘｄ状態に、従属端末２０１はＴｘｕ状態に遷移する。それからＴｗｔの時間帯だけ、主ＡＰ１０１と従属端末２０１とが起動し、従属端末２０１の装置制御回路６０２はＣＳＭＡ／ＣＡに則り主ＡＰ１０１にデータを送信する。主ＡＰ１０１の装置制御回路５０２は、従属端末２０１からのデータを正常受信した場合に、当該従属端末２０１に対してＡｃｋ信号を送信するとともに同期情報を通知する。従属端末２０１の装置制御回路６０２は、主ＡＰ１０１からのＡｃｋ信号により、自身のデータが主ＡＰ１０１に正常に伝送されたことを認識する。

主ＡＰ１０１はＲｘｄ状態が終了した時刻から、（Ｔｒｘｔｘ−Ｔｗｔ）だけ時間が経過するまで（Ｔｔｘｒｘが開始する時刻まで）Ｓｌｅｅｐ状態を維持する。

従属端末２０１はＴｘｕ状態が終了した時刻から、Ｔｓｔだけ時間が経過するまでＳｌｅｅｐ状態を維持する。そしてＴｓｔだけ時間が経過した時刻にて、従属端末２０１はＲｘｄ状態に遷移し、従属端末３０１からのデータ受信状態となる。同時に、従属端末３０１はＴｘｕ状態に遷移し、従属端末２０１へのデータ送信状態となる。

従属端末２０１と従属端末３０１との間の通信は、上述した主ＡＰ１０１と従属端末２０１との間の通信と同様である。従属端末３０１と従属端末４０１との間の通信も、主ＡＰ１０１と従属端末２０１との間の通信と同様（従属端末２０１と従属端末３０１との間の通信と同様）である。

＜Ａｃｋ信号の上り送信と、データの下り送信＞
次に、後側の期間Ｔｔｘｒｘにおいて行われる、Ａｃｋ信号の上り送信と、データの下り送信とについて説明する。

主ＡＰ１０１は、Ｒｘｄ状態が終了した時刻から、（Ｔｒｘｔｘ−Ｔｗｔ）だけ時間が経過したとき（Ｔｔｘｒｘが開始するとき）に、Ｔｘｄ状態に遷移する。同時に従属端末２０１は、Ｒｘｕ状態に遷移する。それからＴｗｔの時間帯だけ、主ＡＰ１０１と従属端末２０１とが起動し、主ＡＰ１０１の装置制御回路５０２はＣＳＭＡ／ＣＡに則り従属端末２０１にデータを送信する。従属端末２０１の装置制御回路６０２は、主ＡＰ１０１からのデータを正常受信した場合に、主ＡＰ１０１に対してＡｃｋ信号を送信する。主ＡＰ１０１の装置制御回路５０２は、従属端末２０１からのＡｃｋ信号により、自身のデータが従属端末２０１に正常に伝送されたことを認識する。

主ＡＰ１０１はＴｘｄ状態が終了した時刻から、（Ｔｔｘｒｘ−Ｔｗｔ）だけ時間が経過するまで（Ｔｒｘｔｘが開始する時刻まで）Ｓｌｅｅｐ状態を維持する。

従属端末２０１はＲｘｕ状態が終了した時刻から、Ｔｓｔだけ時間が経過するまでＳｌｅｅｐ状態を維持する。そしてＴｓｔだけ時間が経過した時刻にて、従属端末２０１はＴｘｄ状態に遷移し、従属端末３０１へのデータ送信状態となる。同時に、従属端末３０１はＲｘｕ状態に遷移し、従属端末２０１からのデータ受信状態となる。

従属端末２０１と従属端末３０１との間の通信は、上述した主ＡＰ１０１と従属端末２０１との間の通信と同様である。従属端末３０１と従属端末４０１との間の通信も、主ＡＰ１０１と従属端末２０１との間の通信と同様（従属端末２０１と従属端末３０１との間の通信と同様）である。

以上のような本実施の形態１に係る通信システムによれば、主ＡＰ１０１と、最上位の階層の従属端末２０１とが、同期情報（所定情報）に基づいてデータ通信を同期して行い、各従属端末と、一つ下位の階層の従属端末とが、同期情報（所定情報）に基づいてデータ通信を同期して行う。したがって、消費電力の増加要因であるビーコン送信や中継の負荷を、従属端末全体に分散することができるので、特定の中継端末において消費電力が増加するのを抑制することができる。

ここで、一般的には、主ＡＰ１０１の時刻回路５０１、及び、従属端末２０１，３０１，４０１の時刻回路６０１における時刻管理の精度は低いので、経時によりタイミングのずれが徐々に大きくなって通信ができなくなることがある。それに対して、本実施の形態１によれば、同期情報（所定情報）は、主ＡＰ１０１及び従属端末２０１，３０１，４０１が各々の時刻を同期するための時刻情報を含んでいる。これにより、従属端末２０１，３０１，４０１が各々の時刻回路６０１の時刻を再設定することができるため、主ＡＰ１０１との同期を維持することができる。

また、本実施の形態１によれば、主ＡＰ（各従属端末）と、最上位の階層の従属端末（下位の階層の従属端末）とのうち一方が、他方からデータを受信した場合に当該他方にＡｃｋ信号を送信する。これにより、一方は、他方がデータを受信したことを認識することができる。

また、本実施の形態１によれば、主ＡＰ１０１は、ＲＳＳＩに基づいて従属端末を複数の階層にグループ化するので、当該グループ化を適切に行うことができる。

なお、以上の説明では、主ＡＰ１０１の下位の階層に従属端末を配置した。しかしグループ化はこれに限ったものではなく、例えば従属端末４０１−１を主ＡＰ１０１の代用として、従属端末４０１−１の下に従属端末２０１などの他の従属端末を配置することも可能である。

＜実施の形態２＞
図５は、本発明の実施の形態２に係る通信システムの構成を示す図である。本実施の形態２に係る主ＡＰ１０１と従属端末との間の通信は、基本的に実施の形態１と同様であるので、以下においては、実施の形態１と異なる点を主に説明する。

本実施の形態２に係る通信システムは、実施の形態１に係る通信システムに、システム全体を制御する主ＡＰ１０１と同等の機能を有する副ＡＰ（アクセスポイント）１０２が追加されて構成されている。そして、本実施の形態２に係る通信システムは、主ＡＰ１０１及び従属端末の主通信経路を用いて通信できなくなった場合（例えば主ＡＰ１０１が故障した場合）に、副ＡＰ１０２及び従属端末の副通信経路を用いて通信を行うように構成されている。

以下、副ＡＰ１０２に関する構成について詳細に説明する。なお、副ＡＰ１０２のブロック構成は、図２に示した主ＡＰ１０１のブロック構成と同じであるものとして以下説明する。

副ＡＰ１０２は、副ＡＰ１０２外部から時刻を取得した場合は、主ＡＰ１０１と同様、外部から取得した時刻に、副ＡＰ１０２の時刻回路５０１で管理している時刻を一致させて基準時刻を生成する。また、主ＡＰ１０１が主ＡＰ１０１に搭載している高性能発振器で時刻を生成している場合には、副ＡＰ１０２は、主ＡＰ１０１が送信する時刻情報に基づいて、副ＡＰ１０２の時刻回路５０１を同期する機能を備える。

＜動作＞
次に、本実施の形態２に係る通信システムの動作について説明する。まず、主ＡＰ１０１は、実施の形態１と同様、ＲＳＳＩに基づいて、ＨＯＰ−１層に従属端末（ここでは従属端末２０１−１〜２０１−ｌ）を割り当てる。この時点では、主ＡＰ１０１は、上述の弱受信強度端末と安定して直接接続できない。そこで、主ＡＰ１０１は、従属端末２０１を介して、弱受信強度端末に対して一定期間信号を送信させる制御を行うとともに、各従属端末２０１に対して弱受信強度端末からの信号を一定期間受信させ、当該信号のＲＳＳＩ値を測定させる制御を行う。

上述の一定期間終了後、従属端末２０１は、主ＡＰ１０１に対して測定した弱受信強度端末のＲＳＳＩ値を送信する。主ＡＰ１０１（ＨＯＰ制御回路５０３）は、従属端末２０１から受信したＲＳＳＩ値などの情報に基づいて所定の弱受信強度従属端末（ここでは従属端末３０１−１〜３０１−ｍ）をＨＯＰ−２層に割り当て、ＨＯＰ−１層の従属端末２０１とＨＯＰ−２層の従属端末３０１との間の通信経路を決める。ここで、本実施の形態２では、主ＡＰ１０１（ＨＯＰ制御回路５０３）は、主ＡＰ１０１の故障や従属端末２０１の故障を想定して２種類の通信経路を決める。そして、主ＡＰ１０１（ＨＯＰ制御回路５０３）は、２種類の通信経路のうち一方を主通信経路とし、残りを副通信経路として、従属端末２０１，３０１に通知する。なお、通信経路は３種類以上用意しても構わないし、ランダムに決められてもよいし、通信経路が通過する回数が均等となるように決められてもよい。

その後、主ＡＰ１０１（ＨＯＰ制御回路５０３）は、以上と同様の動作に行うことにより所定の弱受信強度端末（ここでは従属端末４０１−１〜４０１−ｎ）をＨＯＰ−３層に割り当てる。それから、主ＡＰ１０１（ＨＯＰ制御回路５０３）は、ＨＯＰ−２層の従属端末３０１とＨＯＰ−３層の従属端末４０１との間の２種類の通信経路（主副の通信経路）を決める。

この時点では、副通信経路における、従属端末２０１と従属端末３０１との間、及び、従属端末３０１と従属端末４０１との間の通信経路は決定されているが、副ＡＰ１０２と従属端末２０１との間の通信経路はまだ確保されていない。そこで、次に、副ＡＰ１０２と従属端末２０１との間の通信経路を確保する動作を行う。

具体的には、主ＡＰ１０１は、従属端末２０１に対して一定期間信号を送信させる制御を行うとともに、副ＡＰ１０２に対して従属端末２０１からの信号を一定期間受信させ、当該信号のＲＳＳＩ値を測定させる制御を行う。

上述の一定期間終了後、副ＡＰ１０２は、主ＡＰ１０１に対して測定した従属端末２０１のＲＳＳＩ値を送信する。主ＡＰ１０１は、副ＡＰ１０２から受信したＲＳＳ値などの情報に基づいて、副ＡＰ１０２と従属端末２０１との間の通信経路を一意に決め、その結果をＨＯＰメモリ５０４に登録するとともに、副ＡＰ１０２及び従属端末２０１に通知する。以上のような動作を行うことより、副ＡＰ１０２から従属端末２０１，３０１，４０１を順に通過する副通信経路が規定される。この後、実施の形態１で説明したような同期情報の送信やデータの送受信が行われる。

以上のような本実施の形態２に係る通信システムによれば、例えば主ＡＰ１０１が故障した場合であっても、副ＡＰ１０２を代替に用いて通信を継続して行うことができる。また、このような動作を、省電力モードを解除せずに実現することが期待できる。

＜実施の形態３＞
図６は、本発明の実施の形態３に係る通信システムの構成を示す図である。なお、本実施の形態３に係る通信システムにおいて、実施の形態２で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付し、異なる点を中心に説明する。

本実施の形態３に係る通信システムは、従属端末と同等の機能を有する通信端末７０１が、実施の形態２に係る通信システムに追加されている。この通信端末７０１は、通信システムに参入しているか否かを示す参入フラグの信号を送信する機能を備えている。

また、主ＡＰ１０１、副ＡＰ１０２、及び、従属端末２０１，３０１，４０１のそれぞれは、通信端末７０１から参入フラグの信号を受信する機能と、未参入を示す参入フラグの信号のＲＳＳＩ値を測定する機能とを備えている。そして、主ＡＰ１０１、副ＡＰ１０２及び従属端末２０１，３０１，４０１が、未参入を示す参入フラグの信号を通信端末７０１から受信した場合に、主ＡＰ１０１または副ＡＰ１０２は、通信端末７０１及び従属端末を再グループ化することにより、通信端末７０１を従属端末に含めることが可能となっている。

＜動作＞
次に、主ＡＰ１０１及び従属端末２０１，３０１，４０１の間で同期情報の送信やデータの送受信がすでに行われている状態下において、主ＡＰ１０１及び従属端末２０１，３０１，４０１のいずれかが、未参入を示す参入フラグの信号を通信端末７０１（以下「新規参入端末７０１」と呼ぶこともある）から受信する場合に、通信システムが行う動作について説明する。

新規参入端末７０１は通信システムに参入していないため、ＣＳＭＡ／ＣＡに則り常時信号を送信している。主ＡＰ１０１、副ＡＰ１０２及び従属端末２０１，３０１，４０１は、Ｒｘｄ状態時及びＲｘｕ状態時（図４）に受信した信号に参入フラグの信号が含まれるかを監視し、参入フラグが未参入を示していた場合には新規参入する端末があることを認識するとともに、当該参入フラグの信号のＲＳＳＩを測定する。

そして、主ＡＰ１０１が故障していないときには、副ＡＰ１０２及び従属端末２０１，３０１，４０１は、測定したＲＳＳＩ値を含む情報を、上位ＨＯＰ層に属する従属端末などを経由して主ＡＰ１０１に通知する。そして、主ＡＰ１０１は、主ＡＰ１０１自身の受信、及び、副ＡＰ１０２及び従属端末２０１，３０１，４０１のいずれかからの通知（報告）により新規参入端末７０１が存在することを認識する。それとともに、主ＡＰ１０１は、受信または通知されたＲＳＳＩ値と、各ＨＯＰ層に登録されている従属端末２０１，３０１，４０１の台数とに基づいて、新規参入端末７０１が属するべきＨＯＰ層及び通信経路を決定する。それから、主ＡＰ１０１は、決定したＨＯＰ層及び通信経路を副ＡＰ１０２及び従属端末２０１，３０１，４０１に通知するとともに、これらを適宜経由して、決定したＨＯＰ層及び通信経路を新規参入端末７０１に通知する。

一方、主ＡＰ１０１が故障しているときには、従属端末２０１，３０１，４０１は、測定したＲＳＳＩ値を含む情報を、上位ＨＯＰ層に属する従属端末などを経由して副ＡＰ１０２に通知する。そして、副ＡＰ１０２は、副ＡＰ１０２自身の受信、及び、従属端末２０１，３０１，４０１のいずれかからの通知（報告）により新規参入端末７０１が存在することを認識する。それとともに、副ＡＰ１０２は、受信または通知されたＲＳＳＩ値と、各ＨＯＰ層に登録されている従属端末２０１，３０１，４０１の台数とに基づいて、新規参入端末７０１が属するべきＨＯＰ層及び通信経路を決定する。それから、副ＡＰ１０２は、決定したＨＯＰ層及び通信経路を従属端末２０１，３０１，４０１に通知するとともに、これらを適宜経由して、決定したＨＯＰ層及び通信経路を新規参入端末７０１に通知する。

以上のような本実施の形態３に係る通信システムによれば、未参入の通信端末７０１と、主ＡＰ１０１、副ＡＰ１０２及び従属端末との間でデータ通信可能にすることができる。また、このような動作を、省電力モードを解除せずに実現することが期待できる。

なお、以上の説明では、本実施の形態３を、実施の形態２で説明した主ＡＰ１０１及び副ＡＰ１０２を用いる二重化システム（図５）に適用した場合について説明した。しかしこれに限ったものではなく、本実施の形態３を、実施の形態１で説明した主ＡＰ１０１を用いる一重化システム（図１）に適用してもよい。

＜実施の形態４＞
図７は、本発明の実施の形態４に係る通信システムの構成を示す図である。なお、本実施の形態４に係る通信システムにおいて、実施の形態１で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付し、異なる点を中心に説明する。

実施の形態１で説明した通信システム（図１）では、例えば、従属端末３０１−２が故障あるいは通信システムから離脱した場合に、通信経路が当該従属端末３０１−２を一意に通過する下位ＨＯＰ層の従属端末４０１−２及び従属端末４０１−３が孤立する問題がある。

そこで、本実施の形態４に係る通信システムでは、従属端末が、一つ上位の階層の従属端末と通信できなくなった場合に、その旨を他の従属端末を介して主ＡＰ１０１に送信するように構成されている。

具体的には、従属端末２０１，３０１，４０１のそれぞれは、同一ＨＯＰ層間の送受信を行う機能を備えるとともに、一意の通信経路としている一つ上位のＨＯＰ層の従属端末との通信が途絶したことを検出する対向端末不通機能を備えている。そして、従属端末２０１，３０１，４０１は、対向端末不通機能により通信途絶を検出した場合には、通信不可情報を他の従属端末を介して主ＡＰ１０１に送信する。

そして、本実施の形態４に係る通信システムでは、主ＡＰ１０１が、通信不可情報を受信した場合に、従属端末を再グループ化するように構成されている。

具体的には、主ＡＰ１０１は、上述の通信不可情報の送信元の従属端末（以下「通知従属端末」と呼ぶ）の上位ＨＯＰ層に属する従属端末に対して、通知従属端末のＲＳＳＩ値を測定させ、他の従属端末を適宜経由してＡＰ１０１にＲＳＳＩ値を送信させる制御を行う。主ＡＰ１０１は、送信されたＲＳＳＩ値などの情報に基づいて新しい通信経路を決定する機能を備えており、決定した新しい通信経路を各従属端末に通知するとともに、これらを適宜経由して、決定した新しい通信経路を通知従属端末に通知する。

＜動作＞
次に、本実施の形態４に係る通信システムの具体的な動作を、従属端末３０１−２が何らかの理由により通信できなくなった場合を例にして説明する。まず、従属端末４０１−２が、一つ上位のＨＯＰ層の従属端末３０１−２との通信が途絶したことを検出し、Ｔｘｕ状態において同一ＨＯＰ層の従属端末（例えば従属端末４０１−１）に通信不可情報を通知する。従属端末４０１−１は、自身の通信経路を介して主ＡＰ１０１に通信不可情報を通知する。

主ＡＰ１０１は、従属端末４０１−２の上位のＨＯＰ層に属する従属端末２０１，３０１に対して従属端末４０１−２（通知従属端末）の信号を受信させ、当該信号のＲＳＳＩ値を測定させる制御を行う。従属端末２０１，３０１は、その制御に従って従属端末４０１−２（通知従属端末）のＲＳＳＩ値を測定し、主ＡＰ１０１に送信（報告）する。そして、主ＡＰ１０１は、従属端末４０１−２（通知従属端末）が採るべき新しい通信経路を決定（計算）し、従属端末４０１−１などを経由して、決定した新しい通信経路を従属端末４０１−２（通知従属端末）に送信（通知）する。従属端末４０１−２（通知従属端末）は受信した新しい通信経路を登録し、当該通信経路に従ってデータ通信を行う。図７に示す例では、当初、従属端末３０１−２と通信していた従属端末４０１−２（従属端末４０１−３も同様）が、以上の動作によって、従属端末３０１−１と通信を続けている様子が示されている。

以上のような本実施の形態４に係る通信システムによれば、下位の階層の従属端末が、一つ上位の階層の従属端末と通信できなくなった場合であっても、迂回して主ＡＰ１０１にその旨を送信することができる。これにより、下位の階層の従属端末はデータ通信を継続して行うことができる。また、このような動作を、省電力モードを解除せずに実現することが期待できる。

なお、以上の説明では、本実施の形態４を、実施の形態１で説明した主ＡＰ１０１を用いる一重化システム（図１）に適用した場合について説明した。しかしこれに限ったものではない。

例えば、実施の形態２で説明した二重化システム（図５）においても、従属端末３０１−２が故障あるいは通信システムから離脱した場合には、通信経路が当該従属端末３０１−２を一意に通過する下位ＨＯＰ層の従属端末４０１−１及び従属端末４０１−２及び従属端末４０１−ｎは孤立する問題がある。

そこで、図８に示すように、上述した本実施の形態４を、実施の形態２で説明した主ＡＰ１０１及び副ＡＰ１０２を用いる二重化システム（図５）に適用してもよい。具体的には、従属端末２０１，３０１，４０１は、対向端末不通機能により通信途絶を検出した場合には、通信不可情報を他の従属端末を介して主ＡＰ１０１（主ＡＰ１０１故障時には副ＡＰ１０２）に送信する。そして、主ＡＰ１０１（主ＡＰ１０１故障時には副ＡＰ１０２）は、通信不可情報を受信した場合に、従属端末を再グループ化する。このように構成した場合にも、上述と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

本発明は、電池駆動のシステムといった、省電力が求められるシステムに利用される可能性がある。

１０１ 主ＡＰ、１０２ 副ＡＰ、２０１，３０１，４０１ 従属端末、７０１ 通信端末。

Claims (8)

1. 主ＡＰ（アクセスポイント）と、
   前記主ＡＰと無線通信可能な従属端末と
   を備え、
   前記主ＡＰは、
   前記従属端末を複数の階層にグループ化し、かつ、前記従属端末が前記階層に応じてデータ通信を行うための所定情報を生成し、
   前記主ＡＰと、当該主ＡＰから前記所定情報を受信する最上位の階層の前記従属端末とが、前記所定情報に基づいてデータ通信を同期して行い、
   各前記従属端末と、当該従属端末から前記所定情報を受信する一つ下位の階層の前記従属端末とが、前記所定情報に基づいてデータ通信を同期して行う、通信システム。
2. 請求項１に記載の通信システムであって、
   前記所定情報は、
   前記従属端末が前記階層に応じて前記データ通信を行う時間を示す省電力情報と、前記主ＡＰ及び前記従属端末が各々の時刻を同期するための時刻情報とを含む、通信システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の通信システムであって、
   前記主ＡＰと、前記最上位の階層の従属端末とのうち一方が、他方からデータを受信した場合に当該他方にＡｃｋ信号を送信し、
   各前記従属端末と、前記下位の階層の前記従属端末とのうち一方が、他方からデータを受信した場合に当該他方にＡｃｋ信号を送信する、通信システム。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の通信システムであって、
   前記主ＡＰ及び前記従属端末は、搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ）を用いて前記データ通信を行う、通信システム。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の通信システムであって、
   前記主ＡＰと同等の機能を有する副ＡＰ（アクセスポイント）
   をさらに備え、
   前記主ＡＰ及び前記従属端末の主通信経路を用いて通信できなくなった場合に、前記副ＡＰ及び前記従属端末の副通信経路を用いて通信を行う、通信システム。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の通信システムであって、
   前記従属端末と同等の機能を有する通信端末
   をさらに備え、
   前記主ＡＰ及び前記従属端末が、前記通信端末から未参入を示す参入フラグを受信した場合に、当該通信端末を前記従属端末に含める、通信システム。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信システムであって、
   前記従属端末は、一つ上位の階層の前記従属端末と通信できなくなった場合に、その旨を他の前記従属端末を介して前記主ＡＰに送信する、通信システム。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の通信システムであって、
   前記主ＡＰは、
   ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）に基づいて前記従属端末を前記複数の階層にグループ化する、通信システム。

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