JP4623197B2

JP4623197B2 - 無線端末装置、無線中継装置及びプログラム

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Publication number: JP4623197B2
Application number: JP2008262632A
Authority: JP
Inventors: 岳浩相原; 祐人布川
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2028-10-09
Also published as: JP2010093612A

Description

本発明は、無線端末装置、無線中継装置及びプログラムに関する。

近年、複数の電子機器間で無線ネットワークを構築して情報通信を行なう無線通信システムの開発が進められている。特に、人の身の回りを通信範囲とする小規模な無線ＰＡＮ（Personal Area Network）の分野の開発が進められ、急速に普及している。この無線ＰＡＮは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５で物理層とMAC層の標準化がなされているＺｉｇＢｅｅ（登録商標）やＩＥＥＥ８０２．１５．１で物理層とＭＡＣ層の標準化がなされているＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを用いて実現されている。

ＺｉｇＢｅｅは、ＺｉｇＢｅｅアライアンスで標準化され、物理層及びＭＡＣ層にＩＥＥＥ８０２．１５．４を利用したものである。従って、ＺｉｇＢｅｅは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈよりも低速ながら低価格、低消費電力、設置が容易であり、無線中継装置が多数の無線端末装置と接続可能であるという特徴がある。

ＺｉｇＢｅｅを用いた無線通信システムは、無線中継装置と無線端末装置とから構成される。この無線通信システムの通信方式として、ビーコン・モードが用いられることが多い。ビーコン・モードは、無線中継装置が所定の周期で定期的にビーコン（Beacon）信号を送信し、全ての無線端末装置がビーコンを受信し、受信したビーコンに同期して無線端末装置が無線中継装置と無線通信を行うものである。

無線中継装置から無線端末装置へデータを送信する場合、無線中継装置は、ビーコン内のペンディングアドレス内にデータを送信する無線端末装置のアドレスを格納して送信する。そしてビーコンを受信した無線端末装置は、ビーコン内に自身のアドレスがある場合にはデータリクエストを無線中継装置に送信してデータを受信する。

上述したような無線通信システムでは、ペンディングアドレス内に格納できる無線端末装置のアドレスの数は、最大７つまでとＩＥＥＥ８０２．１５．４により規定されている。そのため、例えば、１台の無線中継装置と、８台以上の多数の無線端末装置とから構成さえる無線通信システムであって、全ての無線端末装置にデータを送信する場合でも、１つのビーコン内に最大７つまでしかアドレスを格納することができない。従って、１回のビーコンの送信で最大７台の無線端末装置しかデータを受信できないのにもかかわらず、全ての無線端末装置がビーコンの送信回毎に受信動作を行うことになる。このことから、無線端末装置は、データを受信する必要がない場合でもビーコンの受信を行なうため、無駄に電力を消費するという問題がある。

そこで、無線通信システムにおいて、無線端末装置の省電力化を図る技術として、アクセスポイント（無線中継装置）が無線端末装置へデータを送信する際、データとともに次にデータ伝送する時間を示すデータを送り、無線端末装置が自局宛以外のデータを受信することを防止することが開示されている（特許文献１参照）。
特開２００２−３００１７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明をビーコン・モードを有する無線通信システムに適用する場合、無線端末装置は、自身宛のビーコンが受信できるまでビーコンの受信可能状態を維持し続けなくてはならない。そのため、電子棚札等のように多数の無線端末装置が存在する無線通信システムの場合には、長時間無駄な受信動作を維持しなくてはならない無線端末装置が多数発生するという問題がある。

本発明の課題は、上記問題に鑑みて、無線端末装置の省電力化を図ることである。

以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、ビーコンを受信する受信部を備えた無線端末装置において、前記ビーコンは、当該ビーコンの受信対象となる無線端末装置が属するグループを示すグループ識別情報を含み、自己を識別する端末識別情報が記憶されている識別情報記憶部と、前記受信部により受信したビーコンに含まれているグループ識別情報と前記端末識別情報とに基づいて、前記受信部を起動させるタイミングを算出し、算出したタイミングまで前記受信部の動作を停止させる制御部と、を備えること、を特徴とする無線端末装置である。
更に、コンピュータを上述した請求項１記載の発明に示した各部として機能させるためのプログラムを提供する（請求項７記載の発明）。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の無線端末装置において、前記グループ識別情報は、ビーコンの送信回毎に値が増加するシーケンス番号と、複数の前記無線端末装置を分けるグループの総数に基づき前記シーケンス番号のうち抽出する値が定められたマスク情報と、を含み、前記制御部は、前記シーケンス番号から前記マスク情報を用いて抽出した値を示す第１算出値と、前記端末識別情報から前記マスク情報を用いて抽出した値を示す第２算出値との差分値を算出し、予め設定された前記ビーコンが送信される間隔に前記差分値を乗算した値を示す第３算出値を算出し、前記ビーコンを受信した時刻に前記第３算出値を加算した時刻に基づくタイミングまで、前記受信部の動作を停止させること、を特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の無線端末装置において、前記制御部は、前記グループ識別情報と前記端末識別情報とに基づき、前記受信部により受信したビーコンが自己が属するグループ宛のビーコンであると判別すること、を特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項３に記載の無線端末装置において、前記ビーコンは、データの送信対象となる前記無線端末装置の端末識別情報を含み、前記制御部は、前記受信部により受信したビーコンが自己が属するグループ宛のビーコンである場合、前記ビーコンに自己の端末識別情報が含まれている場合には前記受信部によりデータを受信すること、を特徴としている。

請求項５記載の発明は、無線端末装置に定期的にビーコンを送信する送信部と、前記ビーコンの受信対象となる前記無線端末装置が属するグループを示すグループ識別情報であって、当該グループに属する無線端末装置の受信部を起動させるタイミングを算出するためのグループ識別情報を含む前記ビーコンを生成し、生成した前記ビーコンを前記送信部により前記無線端末装置へ送信させる制御部と、を備えることを特徴とする無線中継装置である。
更に、コンピュータを上述した請求項５記載の発明に示した各部として機能させるためのプログラムを提供する（請求項８記載の発明）。

請求項６記載の発明は、請求項５に記載の無線中継装置において、通信可能な無線端末装置毎の情報を記憶している端末情報記憶部を備え、前記グループ識別情報は、ビーコンの送信回毎に値が増加するシーケンス番号と、複数の前記無線端末装置を分けるグループの総数に基づき前記シーケンス番号のうち抽出する値が定められたマスク情報と、を含み、前記制御部は、前記端末情報記憶部に記憶されている前記無線端末装置の数に応じて、前記マスク情報を決定すること、を特徴としている。

本発明によれば、無線端末装置の省電力化を図ることができる。

以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、この発明にはこの実施の形態に限定されるものではない。また、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明の用語はこれに限定されない。

まず、構成を説明する。
図１に、本実施の形態における無線通信システムＡの概略構成図を示す。

図１に示すように、無線通信システムＡは、有線ネットワーク３を介して他の無線中継装置又は外部装置と接続された無線中継装置１と、無線中継装置１と無線を介して接続される複数の無線端末装置２と、を備えている。

図２に、無線中継装置１の概略構成図を示す。
図２に示すように、無線中継装置１は、制御部１０、記憶部１１、端末情報用メモリ１２、ビーコン送信タイマ１３、無線送信部１４、無線受信部１５、ＳＷ（切替部）１６、有線Ｉ／Ｆ（InterFace）部１７、バッファ１８、アンテナ１９等を備え、各部が電気的に接続されている。

制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える。制御部１０は、記憶部１１や端末情報用メモリ１２に記憶されている各種プログラム、各種テーブルやデータ等の中から指定されたプログラム、テーブルやデータを読み出し、ＲＡＭ又は記憶部１１や端末情報用メモリ１２のワークエリアに展開し、上記プログラムとの協働によって各種処理を実行し、その処理結果をＲＡＭ内又は記憶部１１や端末情報用メモリ１２の所定の領域に格納するとともに、無線中継装置１内の各部に指示して、無線中継装置１の動作全般を統括的に制御する。

制御部１０は、グループ識別情報を含むビーコンを生成し、生成したビーコンを無線送信部１４により無線端末装置２へ定期的に送信させるビーコン送信処理を実行する。ビーコンとは、無線中継装置１から一定間隔で送信されるパケットデータであり、無線通信システムＡに接続される無線端末装置２と無線中継装置１とを同期させるためのものである。

図３に、本実施の形態におけるビーコンフォーマットの例を示す。
図３に示すように、ビーコンは、ＭＡＣ（Media Access Control）ヘッダ領域Ｂ１と、ＭＡＣペイロード領域Ｂ２と、ＭＦＲ（ＭＡＣ Footer）領域Ｂ３とを有している。

ＭＡＣペイロード領域Ｂ２には、ＳＳ（Superframe Specification）Ｂ２１、ＧＴＳ（Guaranteed Time Slot）フィールドＢ２２、ＰＡ（Pending Address）フィールドＢ２３、ビーコンペイロードＢ２４等が含まれている。

ＳＳは、スーパーフレームの詳細情報フィールドであり、ビーコンを受信した際の時間管理を行うためのビーコン送信間隔やビーコンの通信方式が定義されている。ＧＴＳフィールドには、特定の無線端末装置に保障された通信方式（例えば、ＧＴＳ）の情報が含まれている。ＰＡフィールドには、無線端末装置に送信するデータがある場合、データを送信する無線端末装置を識別する識別情報（ノードアドレス）が含まれている。ビーコンペイロードＢ２４には、拡張シーケンスナンバーＢ２４ａとマスクビットＢ２４ｂが含まれている。

拡張シーケンスナンバーは、ビーコンの送信回毎に値が増加するものでありシーケンス番号として機能する。マスクビットは、複数の無線端末装置を分けるグループの総数に基づき拡張シーケンスナンバーのうち抽出する値が定められたものでありマスク情報として機能する。この拡張シーケンスナンバーとマスクビットとが、ビーコンの受信対象となる無線端末装置が属するグループを示すグループ識別情報として機能する。

記憶部１１は、磁気的、光学的記録媒体又は半導体等の電気的に消去及び書き換えが可能な不揮発性メモリで構成されており、無線中継装置１に固定的に設けられたもの又は着脱自在に装着されるものである。例えば、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）、ＭＲＡＭ（Magneto resistive Random Access Memory）、ＯＵＭ（カルコゲニド合金による相変化記録メモリ）等を挙げることができる。また、記憶部１１には、制御部１０により実行される各種プログラム及びこれらプログラムで使用される各種テーブルやデータ等が予め記憶されている。

端末情報用メモリ１２は、電気的に消去及び書き換えが可能なメモリで構成されている。端末情報用メモリ１２には、無線中継装置１自身の通信可能な領域内に存在する無線端末装置２のノードアドレス等の情報が格納されており、端末情報記憶部として機能する。

ビーコン送信タイマ１３は、ビーコンの送信間隔を計時するタイマであり、計時時間が送信間隔に達した旨を示すビーコン送信タイミング信号を制御部１０に出力する。

無線送信部１４は、変調回路やＲＦ（Radio Frequency）回路等を備えており、パケットの送信電力の調整を行うと共に、制御部１０からの指示に応じて送信するデータの符号化を行なってパケットを構成し、構成したパケットの変調を行い、アンテナ１９を介して無線端末装置２へパケットの送信を行う。

無線受信部１５は、復調回路やＲＦ回路等を備えており、パケットの受信感度の調整を行うと共に、アンテナ１９を介して受信したパケットの復調を行い、復調したパケットの解析を行って得られたデータを制御部１０に出力する。

ＳＷ１６は、アンテナ１９と無線送信部１４又は無線受信部１５との間に設けられており、制御部１０からの指示に従って、無線送信部１４からのパケットの送信又はアンテナ１９からのパケットの受信を切替える。

有線Ｉ／Ｆ１７は、所定の通信方式により有線ネットワーク３を介して接続されている他の無線中継装置１又は外部装置と通信を行うための通信制御を行う。

バッファ１８は、有線Ｉ／Ｆ１７を介して受信したデータを一時的に記憶する。

アンテナ１９は、設定された送信電力に応じてパケットの送信、又は設定された受信感度に応じてパケットの受信を行なう。

図４に、無線端末装置２の概略構成図を示す。
図４に示すように、無線端末装置２は、制御部２０、記憶部２１、アドレス用メモリ２２、起動用タイマ２３、電源制御部２４、表示制御部２５ａ、表示部２５ｂ、無線送信部２６、無線受信部２７、ＳＷ（切替部）２８、アンテナ２９等を備え、各部が電気的に接続されている。また、無線端末装置２は、バッテリＢを備え、電源制御部２４からの制御信号に応じてバッテリＢから各部へ電力が供給される。

制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、記憶部２１に記憶されている各種プログラム、各種テーブルやデータの中から指定されたプログラム、テーブルやデータを読み出し、ＲＡＭ内又は記憶部２１内のワークエリアに展開し、上記プログラムとの協働によって各種処理を実行し、その処理結果をＲＡＭ又は記憶部２１の所定の領域に格納するとともに、無線端末装置２内の各部に指示して、無線端末装置２の動作全般を統括的に制御する。

制御部２０は、無線受信部２７により受信したビーコンに含まれているグループ識別情報（拡張シーケンスナンバー及びマスクビット）と、アドレス用メモリ２２に保持している自身のノードアドレスとに基づいて、無線受信部を起動させるタイミング（起動タイミング）を算出し、算出した起動タイミングまで無線受信部２７の動作を停止させるビーコン受信処理を実行する。

起動タイミングの算出として、制御部２０は、拡張シーケンスナンバーからマスビットを用いて抽出した値を示す第１算出値と、自身のノードアドレスからマスクビットを用いて抽出した値を示す第２算出値との差分値を算出し、予め設定されたビーコンが送信される間隔（ビーコン間隔）に差分値を乗算した値を示す第３算出値を算出し、ビーコンを受信した時刻（Ｔ）に第３算出値を加算した時刻を起動タイミングとして算出する。

更に制御部２０は、拡張シーケンスナンバー及びマスクビットとノードアドレスとに基づき、無線受信部２７により受信したビーコンが自己が属するグループ宛のビーコンであると判別する。そして無線受信部２７により受信したビーコンが自己が属するグループ宛のビーコンである場合、制御部２０はビーコンのＰＡフィールドに自己のノードアドレスが含まれている場合には、無線送信部２６によりデータリクエストを送信し、無線受信部２７により無線中継装置１からデータを受信する処理を実行させる。

図５に、拡張シーケンスナンバー、マスクビット、ノードアドレスの例を示す。図５を参照して第１算出値と第２算出値の算出例を説明する。
図５に示すように、拡張シーケンスナンバー、マスクビット、ノードアドレスをそれぞれ２進数で２Ｂｙｔｅ（１６ｂｉｔ）とする。図５では、１６進数で拡張シーケンスナンバーが「ＡＡＡＡ」、マスクビットが「０００３」、ノードアドレスが「ＦＦＡＡ」と表される場合の例を用いて説明する。図５には、４ｂｉｔ毎に示される２進数の値に対応する１６進数の値を示す。

第１算出値は、拡張シーケンスナンバーとマスクビットとをＡＮＤして得られた値である。図５では、マスクビットの１がたっているｂｉｔに対応する拡張シーケンスナンバーの網掛けされているｂｉｔの値「１０」が第１算出値として算出される。また、第２算出値は、ノードアドレスとマスクビットとをＡＮＤして得られた値である。図５では、マスクビットの１がたっているｂｉｔに対応するノードアドレスの網掛けされているｂｉｔの値「１０」が第２算出として算出される。

マスクビットの下位２ｂｉｔが１である場合、拡張シーケンナンバー、ノードアドレスから抽出される第１算出値、第２算出値は、「００」、「０１」、「１０」、「１１」の４通りである。従って、制御部２０は、マスクビット及びノードアドレスにより、複数の無線端末装置をノードアドレスの下位２ｂｉｔが同一である無線端末装置毎のグループに分けて識別する。マスクビットの下位２ｂｉｔが１である場合には、複数の無線端末装置は４つのグループに分けられる。

マスクビットの値（マスクビットの１となるｂｉｔ数）は、ビーコンを送信する無線中継装置１と接続可能な無線端末装置の数に応じて変更されるものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４では、１つのビーコンで最大７つのノードアドレスを格納するものと規定されていることから、無線端末装置の総数と７の倍数とに応じてマスクビットの値が定められる。

算出した第１算出値と第２算出値とが一致する場合、制御部２０は、受信したビーコンは自己が属するグループ宛のビーコンであると判別する。

記憶部２１は、磁気的、光学的記録媒体又は半導体等の電気的に消去及び書き換えが可能な不揮発性メモリで構成されており、無線端末装置２に固定的に設けられたもの又は着脱自在に装着されるものである。例えば、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）、ＭＲＡＭ（Magneto resistive Random Access Memory）、ＯＵＭ（カルコゲニド合金による相変化記録メモリ）等を挙げることができる。また、記憶部２１には、制御部２０により実行される各種プログラム及びこれらプログラムで使用される各種テーブルやデータ等が予め記憶されている。

アドレス用メモリ２２は、電気的に消去及び書き換えが可能な不揮発性メモリで構成されている。アドレス用メモリ２２には、無線端末装置２の自己を識別する端末識別情報（ノードアドレス）が記憶されており、アドレス用メモリ２２は識別情報記憶部として機能する。

起動用タイマ２３は、制御部２０により算出された無線受信部２７の起動タイミング（起動時刻）を計時するタイマであり、起動タイミングに達した旨を示す起動タイミング信号を制御部２０に出力する。

電源制御部２４は、制御部２０からの指示に従い、無線端末装置２全体の電源を制御し、無線端末装置２内の各部にバッテリＢからの電力を供給する。

バッテリＢは、例えば、アルカリ乾電池やマンガン乾電池等の一次電池や、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池等である。

表示制御部２５ａは、制御部２０から入力される表示指示に従って、各種情報を表示部２５ｂに表示させる。

表示部２５ｂは、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等によって構成され、表示制御部２５ａから入力される信号に応じて各種画面をディスプレイ上に表示する。

無線送信部２６は、変調回路やＲＦ（Radio Frequency）回路等を備えており、パケットの送信電力の調整を行うと共に、制御部２０からの指示に応じて送信するデータの符号化を行なってパケットを構成し、構成したパケットの変調を行い、アンテナ２９を介して無線中継装置１へパケットの送信を行う。

無線受信部２７は、復調回路やＲＦ回路等を備えており、パケットの受信感度の調整を行うと共に、アンテナ２９を介して受信したパケットの復調を行い、復調したパケットの解析を行って得られたデータを制御部２０に出力する。

ＳＷ２８は、アンテナ２９と無線送信部２６又は無線受信部２７との間に設けられており、制御部２０からの指示に従って、無線送信部２６からのパケットの送信又はアンテナ２９からのパケットの受信を切替える。

アンテナ２９は、設定された送信電力に応じてパケットの送信、又は設定された受信感度に応じてパケットの受信を行なう。

次に、図６〜８を参照して本実施の形態の動作を説明する。
図６に、無線中継装置１において実行されるビーコン送信処理のフローチャートを示す。なお、図６に示す処理は、無線中継装置１内の制御部１０と各部との協働により実行されるものであり、無線中継装置１に電力が供給されている間に実行されるものである。
なお、本実施の形態において、端末情報用メモリ１２に記憶されるノードアドレスの数は５６を超えないものとする。

まず、制御部１０は、無線受信部１５を介して無線端末装置２からノードアドレスを含むパケットを受信したか否かを判別する（ステップＳ１）。ノードアドレスを含むパケットを受信した場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）、制御部１０は、受信したパケットに含まれるノードアドレスを端末情報用メモリ１２に記憶させ（ステップＳ２）、ステップＳ１の処理に戻る。

ノードアドレスを含むパケットを受信していない場合（ステップＳ１；ＮＯ）、制御部１０は、端末情報用メモリ１２に記憶されているノードアドレスの数、即ち、接続可能な無線端末装置の数に応じてマスクビットの値を設定する（ステップＳ３〜６）。

制御部１０は、ノードアドレスの数が１４以下である場合、マスクビットが示す値を１（マスクビットの下位１ｂｉｔを１）に設定する（ステップＳ４）。ステップＳ４により、最大１４台の無線端末装置を、ノードアドレスの下位１ｂｉｔが「０」又は「１」の２つのグループに分ける。

制御部１０は、ノードアドレスの数が１５以上２８以下である場合、マスクビットが示す値を３（マスクビットの下位２ｂｉｔを１）に設定する（ステップＳ５）。ステップＳ５により、最大２８台の無線端末装置を、ノードアドレスの下位２ｂｉｔが「００」、「０１」、「１０」、「１１」の４つのグループに分ける。

制御部１０は、ノードアドレスの数が２９以上である場合、マスクビットが示す値を７（マスクビットの下位３ｂｉｔを１）に設定する（ステプＳ６）。ステップＳ６により、最大５６台の無線端末装置をノードアドレスの下位３ｂｉｔが「０００」、「００１」、「０１０」、「０１１」、「１００」、「１０１」、「１１０」、「１１１」の８つのグループに分ける。

制御部１０は、マスクビットの設定後、拡張シーケンスナンバーをインクリメントし（ステップＳ７）、設定したマスクビットと拡張シーケンスナンバーを含むビーコンのパケットを生成する（ステップＳ８）。

制御部１０は、ビーコン送信タイマ１３からビーコン送信タイミング信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ９）。ビーコン送信タイミング信号が入力されていない場合（ステップＳ９；ＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ９の処理に戻る。

ビーコン送信タイミング信号が入力された場合（ステップＳ９；ＹＥＳ）、制御部１０は、生成したビーコンをアンテナ１９を介して無線送信部１４により送信させ（ステップＳ１０）、ビーコン送信タイマをクリアしてビーコン送信間隔の計時を開始させる（ステップＳ１１）。

制御部１０は、無線受信部１５を介して無線端末装置２からデータリクエストを受信したか否かを判別する（ステップＳ１２）。

データリクエストを受信していない場合（ステップＳ１２；ＮＯ）、制御部１０は、ビーコン送信タイマによる計時から予め設定された時間（所定時間）が経過したか否かを判別する（ステップＳ１３）。制御部１０は、所定時間が経過していない場合（ステップＳ１３；ＮＯ）、ステップＳ１２の処理に戻り、処理時間が経過した場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、ステップＳ１の処理に戻る。

データリクエストを受信した場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、制御部１０は、データリクエストを送信してきた無線端末装置２宛てのデータを生成し、当該データを送信し（ステップＳ１４）、ステップＳ１の処理に戻る。

このように、無線中継装置１は、通信可能な無線端末装置２の数に応じて、無線端末装置が属するグループの総数を示すマスクビットを決定し、当該マスクビットと拡張シーケンスナンバーを含むビーコンを定期的に無線端末装置２へ送信することができる。

図７に、無線端末装置２において実行されるビーコン受信処理のフローチャートを示す。なお、図７に示す処理は、無線端末装置２内の制御部２０と各部との協働により実行されるものであり、無線端末装置２に電力が供給されている間に実行されるものである。

制御部２０は、アドレス用メモリ２２に記憶されている自己のノードアドレスを含むパケットを生成し、当該パケットを無線送信部２６を介して無線中継装置１に送信する（ステップＳ２１）。

制御部２０は、無線中継装置１との間の無線回路を確保するため、無線中継装置１から周期的に送信されているビーコンを検索（ビーコンサーチ）する（ステップＳ２２）。ビーコンサーチが終了して無線中継装置１との間の無線回路が確保されると、制御部１０は後述する起動タイミング算出処理を実行する（ステップＳ２３）。

制御部１０は、無線受信部２７によりビーコンを受信すると（ステップＳ２４）、無線受信部２７によるビーコンの解析結果により、自己が属するグループ宛のビーコンか否かを判別する（ステップＳ２５）。

ステップＳ２５では、受信されたビーコンから拡張シーケンスナンバー及びマスクビットが抽出される。そして、当該ビーコンに含まれる拡張シーケンスナンバー及びマスクビットにより算出された第１算出値と、自己のノードアドレス及びマスクビットにより算出された第２算出値とが一致するか否かが判別される。第１算出値と第２算出値とが一致する場合、受信したビーコンは、自己が属するグループ宛のビーコンであると判別される。

受信したビーコンが自己が属するグループ宛のビーコンでない場合（ステップＳ２５；ＮＯ）、制御部２０は、ステップＳ２２の処理に戻る。

受信したビーコンが自己が属するグループ宛のビーコンである場合（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、制御部２０は、受信したビーコンのＰＡフィールドに自己のノードアドレスが含まれているか否かを判別する（ステップＳ２６）。

受信したビーコンのＰＡフィールドに自己のノードアドレスが含まれていない場合（ステップＳ２６；ＮＯ）、制御部２０は、ステップＳ２８の処理に進む。

受信したビーコンのＰＡフィールドに自己のノードアドレスが含まれている場合（ステップＳ２６；ＹＥＳ）、制御部２０は、データ受信処理を実行する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７におけるデータ受信処理は、無線中継装置１にデータの送信要求を示すデータリクエストのパケットを送信し、当該パケットに対して無線中継装置１から送信されるデータのパケットを受信する処理である。

制御部１０は、ステップＳ２６；ＮＯ後、又はステップＳ２７後、起動タイミング算出処理を実行し（ステップＳ２８）、ステップＳ２４の処理に戻る。

図８に、起動タイミング算出処理のフローチャートを示す。なお、図８に示す処理は、無線端末装置２内の制御部２０と各部との協働により実行されるものである。

制御部２０は、無線中継装置１からビーコンを受信した時刻をＴに設定し（ステップＳ３１）、受信したビーコンに含まれているビーコン送信間隔をＳＦＩに設定する（ステップＳ３２）。

また、制御部２０は、受信したビーコンのビーコンペイロードに含まれている拡張シーケンスナンバーをＳＣＮに設定し（ステップＳ３３）、マスクビットをＭに設定する（ステップＳ３４）。更に、制御部２０は、自己のノードアドレスをＡＤＤＲに設定する（ステップＳ３５）。

制御部２０は、ＳＣＮとＭとのＡＮＤの値をＳＣＮに設定し、ＡＤＤＲとＭとのＡＮＤの値をＡＤＤＲに設定する（ステップＳ３６）。ステップＳ３６により設定されたＳＣＮが第１算出値、ＡＤＤＲが第２算出値となる。

制御部２０は、ＡＤＤＲがＳＣＮよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ３７）。ＡＤＤＲがＳＣＮ以下である場合（ステップＳ３７；ＮＯ）、制御部２０は、Ｍに１を加算した値にＡＤＤＲを加算して、新たなＡＤＤＲを設定する（ステップＳ３８）。例えば、ステップＳ３８では、Ｍが「１１」、ＡＤＤＲが「１０」である場合、Ｍに１を加算すると「１００」となる。そしてこの「１００」にＡＤＤＲの値「１０」を加算した「１１０」が新たなＡＤＤＲとして設定される。

ＡＤＤＲがＳＣＮよりも大きい場合（ステップＳ３７；ＹＥＳ）、又はステップＳ３８後、制御部２０は、ＡＤＤＲからＳＣＮを差分した値（差分値）をＮＳＦＩに設定する（ステップＳ３９）。このＮＳＦＩは、ビーコンを受信してから次にビーコンを受信するまでのビーコン送信間隔の数となる。例えば、ＡＤＤＲが「１０」、ＳＣＮが「００」である場合、ＮＳＦＩは「１０」となる。この場合ＮＳＦＩは１０進数で示すと「２」である。従って、ビーコンを受信してから次にビーコンを受信するまでのビーコン送信間隔の数、即ちＮＳＦＩは２に設定されることとなる。

制御部２０は、ＮＳＦＩとＳＦＩを乗算した値（第３算出値）にＴを加算し、予め設定された余裕時間αを減算し、起動タイミング（起動時刻）を算出する（ステップＳ４０）。制御部２０は、算出した起動タイミングを起動用タイマにセットし（ステップ４１）、起動用タイマによる計時を開始させ、無線送信部２６や無線受信部２７等の各部への電力供給を最低限に設定し、無線送信部２６や無線受信部２７等の動作を停止させ、無線端末装置２をスリープ状態とする（ステップＳ４２）。

制御部２０は、起動用タイマ２３から起動タイミング信号が入力されたか否かを判別して起動時刻か否かを判別する（ステップＳ４３）。起動時刻でない場合（ステップＳ４３；ＮＯ）、制御部２０は、ステップＳ４３の処理に戻る。

起動時刻である場合（ステップＳ４３；ＹＥＳ）、制御部２０は、起動用タイマ２３をクリアし、スリープ状態である各部を起動させ（ステップＳ４４）、本処理を終了する。

図９、１０に、ビーコン受信処理を行っている無線端末装置の動作例を示す。
図９には、マスクビットが３（下位２ｂｉｔが１）である場合の例を示し、拡張シーケンスナンバーの下位２ｂｉｔを示す。図９に示すように、ビーコンに含まれている拡張シーケンスナンバーはビーコンの送信回毎にインクリメントされている。

各無線端末装置のノードアドレス及びビーコンに含まれるマスクビットにより、複数の無線端末装置は、４つのグループに分けられる。例えば、複数の無線端末装置は、ノードアドレスの下位２ｂｉｔが「００」である無線端末装置をグループ０、ノードアドレスの下位２ｂｉｔが「０１」である無線端末装置をグループ１、ノードアドレスの下位２ｂｉｔが「１０」である無線端末装置をグループ２、ノードアドレスの下位２ｂｉｔが「１１」である無線端末装置をグループ３、に分けられる。

グループ０に属する無線端末装置は、マスクビットにより抽出された拡張シーケンスナンバーの値が「００」であるビーコンを受信し、３つのビーコン送信間隔の間（拡張シーケンスナンバーが０１、１０、１１のビーコンが送信されている期間）スリープ状態となる。グループ０と同様に、グループ１、２、３にそれぞれ属する無線端末装置は、マスクビットにより抽出された拡張シーケンスナンバーの値がそれぞれ「０１」、「１０」、「１１」であるビーコンを受信し、３つのビーコン送信間隔の間、スリープ状態となる。

従って、無線端末装置２は、無線中継装置１から周期的に送信されるビーコン全てを受信する必要がなくなり、４回に１回送信されるビーコンを受信すればよいこととなる。

図１０には、マスクビットがＦ（下位４ｂｉｔが１）である場合の例を示し、拡張シーケンスナンバーの下位４ｂｉｔを示す。図１０に示すように、ビーコンに含まれている拡張シーケンスナンバーはビーコンの送信回毎にインクリメントされている。

各無線端末装置のノードアドレス及びビーコンに含まれるマスクビットにより、複数の無線端末装置は、１６のグループに分けられる。例えば、複数の無線端末装置は、ノードアドレスの下位４ｂｉｔが「００００」である無線端末装置をグループ０、ノードアドレスの下位４ｂｉｔが「０００１」である無線端末装置をグループ１、ノードアドレスの下位４ｂｉｔが「００１０」である無線端末装置をグループ２、・・・ノードアドレスの下位４ｂｉｔが「１１１１」である無線端末装置をグループＦ（１５）、に分けられる。

グループ０に属する無線端末装置は、マスクビットより抽出された拡張シーケンスナンバーの値が「００００」であるビーコンを受信し、１５のビーコン送信間隔の間（拡張シーケンスナンバーが０００１〜１１１１のビーコンが送信されている期間）スリープ状態となる。グループ０と同様に、グループ１〜Ｆにそれぞれ属する無線端末装置は、マスクビットにより抽出された拡張シーケンスナンバーの値とノードアドレスの値とが一致するビーコンを受信し、１５のビーコン送信間隔の間、スリープ状態となる。

従って、無線端末装置２は、無線中継装置１から周期的に送信されるビーコン全てを受信する必要がなくなり、１６回に１回送信されるビーコンを受信すればよいこととなる。

このように、無線端末装置２は、グループ識別情報としての拡張シーケンスナンバー及びマスクビットとノードアドレスとを用いて無線受信部を起動させるタイミングを算出でき、算出したタイミングまで、スリープ状態となるため無線受信部の動作を停止できる。従って、不要なビーコンの待ち受け受信が無くなり、消費電力の削減が図られ、省電力化を図ることができる。

また、無線端末装置２は、拡張シーケンスナンバー及びマスクビットとノードアドレスとに基づいて、自己が属するグループ宛のビーコンを判別でき、自己が属するグループ宛のビーコンである場合であって、当該ビーコンに自己のノードアドレスが含まれている場合、データを受信することができる。

無線通信システムの概略構成図である。無線中継装置の概略構成図である。ビーコンフォーマットの例を示す図である。無線端末装置の概略構成図である。拡張シーケンスナンバー、マスクビット、ノードアドレスの例を示す図である。無線中継装置において実行されるビーコン送信処理のフローチャートである。無線端末装置において実行されるビーコン受信処理のフローチャートである。起動タイミング算出処理のフローチャートである。ビーコン受信処理を行っている無線端末装置の動作例を示す図である。ビーコン受信処理を行っている無線端末装置の動作例を示す図である。

符号の説明

１無線中継装置
２無線端末装置
３有線ネットワーク
１０制御部
１１記憶部
１２端末情報用メモリ
１３ビーコン送信タイマ
１４無線送信部
１５無線受信部
１６ＳＷ
１７有線Ｉ／Ｆ
１８バッファ
１９アンテナ
２０制御部
２１記憶部
２２アドレス用メモリ
２３起動用タイマ
２４電源制御部
２５ａ表示制御部
２５ｂ表示部
２６無線送信部
２７無線受信部
２８ＳＷ
２９アンテナ
Ａ無線通信システム
Ｂバッテリ
Ｂ１ＭＡＣヘッダ領域
Ｂ２ＭＡＣペイロード領域
Ｂ２１ＳＳ
Ｂ２２ＧＴＳフィールド
Ｂ２３ＰＡフィールド
Ｂ２４ビーコンペイロード
Ｂ２４ａ拡張シーケンスナンバー
Ｂ２４ｂマスクビット
Ｂ３ＭＦＲ領域

Claims

ビーコンを受信する受信部を備えた無線端末装置において、
前記ビーコンは、
当該ビーコンの受信対象となる無線端末装置が属するグループを示すグループ識別情報を含み、
自己を識別する端末識別情報が記憶されている識別情報記憶部と、
前記受信部により受信したビーコンに含まれているグループ識別情報と前記端末識別情報とに基づいて、前記受信部を起動させるタイミングを算出し、算出したタイミングまで前記受信部の動作を停止させる制御部と、
を備えること、
を特徴とする無線端末装置。
前記グループ識別情報は、
ビーコンの送信回毎に値が増加するシーケンス番号と、
複数の前記無線端末装置を分けるグループの総数に基づき前記シーケンス番号のうち抽出する値が定められたマスク情報と、を含み、
前記制御部は、
前記シーケンス番号から前記マスク情報を用いて抽出した値を示す第１算出値と、前記端末識別情報から前記マスク情報を用いて抽出した値を示す第２算出値との差分値を算出し、予め設定された前記ビーコンが送信される間隔に前記差分値を乗算した値を示す第３算出値を算出し、前記ビーコンを受信した時刻に前記第３算出値を加算した時刻に基づくタイミングまで、前記受信部の動作を停止させること、
を特徴とする請求項１に記載の無線端末装置。
前記制御部は、
前記グループ識別情報と前記端末識別情報とに基づき、前記受信部により受信したビーコンが自己が属するグループ宛のビーコンであると判別すること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の無線端末装置。
前記ビーコンは、
データの送信対象となる前記無線端末装置の端末識別情報を含み、
前記制御部は、
前記受信部により受信したビーコンが自己が属するグループ宛のビーコンである場合、前記ビーコンに自己の端末識別情報が含まれている場合には前記受信部によりデータを受信すること、
を特徴とする請求項３に記載の無線端末装置。
無線端末装置に定期的にビーコンを送信する送信部と、
前記ビーコンの受信対象となる前記無線端末装置が属するグループを示すグループ識別情報であって、当該グループに属する無線端末装置の受信部を起動させるタイミングを算出するためのグループ識別情報を含む前記ビーコンを生成し、生成した前記ビーコンを前記送信部により前記無線端末装置へ送信させる制御部と、
を備えることを特徴とする無線中継装置。
通信可能な無線端末装置毎の情報を記憶している端末情報記憶部を備え、
前記グループ識別情報は、
ビーコンの送信回毎に値が増加するシーケンス番号と、
複数の前記無線端末装置を分けるグループの総数に基づき前記シーケンス番号のうち抽出する値が定められたマスク情報と、を含み、
前記制御部は、
前記端末情報記憶部に記憶されている前記無線端末装置の数に応じて、前記マスク情報を決定すること、
を特徴とする請求項５に記載の無線中継装置。
コンピュータを、
受信対象となる無線端末装置が属するグループを示すグループ識別情報を含むビーコンを受信する受信手段、
受信したビーコンに含まれているグループ識別情報と自己を識別する端末識別情報とに基づいて、前記受信機能を起動させるタイミングを算出し、算出したタイミングまで前記受信機能の動作を停止させる制御手段、
として機能させるプログラム。
コンピュータを、
無線端末装置に定期的にビーコンを送信する送信手段、
前記ビーコンの受信対象となる前記無線端末装置が属するグループを示すグループ識別情報であって、当該グループに属する無線端末装置の受信部を起動させるタイミングを算出するためのグループ識別情報を含む前記ビーコンを生成し、生成した前記ビーコンを前記送信部により前記無線端末装置へ送信させる制御手段、
として機能させるプログラム。