JP5408276B2 - 情報通信装置、及び情報通信システム - Google Patents

Description

この発明は情報通信装置、及び情報通信システムに関し、特に、省電力制御に関するものである。

従来、バッテリ駆動している情報通信装置（以下、「ノード」ともいう）で構成されているネットワークにおいて、ノードのバッテリ寿命を延ばすためにノードを間欠動作させることが一般的である。このような、ノードを間欠動作させながらノード間通信を行う技術として、例えば、ＲＩＣＥＲ（Receive Initiated CyclEd Receiver）という方式がある（例えば、非特許文献１参照）。

E.-Y. A. Lin, J. Rabaey, and A. Wolisz, "Power-Efficient Rendez-vous Schemes for Dense Wireless Networks," IEEE International Conference on Communications,pp. 3769-3776, 2004

ネットワーク（例えば、マルチホップネットワーク）を構築する際には、通信時に省電力制御が必要なノードと不必要なノードとが混在する場合がある。例えば、バッテリ駆動ノードと外部電源駆動ノードとが混在する場合、バッテリ駆動ノードとの通信には省電力制御が必要であるが、外部電源駆動ノードとの通信には省電力制御は必要ない。

しかしながら、通信方式に例えばＲＩＣＥＲなどの省電力通信制御方式を用いた場合、通信時に省電力制御が必要ないノードとの通信の際にも省電力制御を行わないと通信できない。なぜなら、通信を行う際には、通信は送信ノードが受信ノードから所定信号を受信することによって開始される。よって、通信を始めるためには外部電源駆動ノードでも当該所定信号を送信する必要がある。

このため、以下のような問題点があった。
・受信側がいつでも受信可能であるにもかかわらず、送信側が所定信号の受信待ち状態になって、受信ノードの受信準備を確認する必要がある。これは送信側の消費電力の観点から無駄である。
・受信側がいつでも受信可能であるにもかかわらず、送信側は所定信号を受信するまでデータ送信ができない。これは不要なデータ送信遅延である。

したがって、通信時に省電力制御が必要な情報通信装置と不必要な情報通信装置とが混在する場合において、消費電力の削減をすることができ、データ送信遅延を減少させることができる情報通信装置、及び情報通信システムが望まれていた。

本発明に係る情報通信装置は、複数の送信モードを持つ情報通信装置において、送信先の情報通信装置との通信に省電力通信制御が必要か否かの情報が記憶される記憶手段と、前記省電力通信制御が必要か否かの情報に基づき、通信時に所定信号を授受することにより省電力通信を行う省電力送信モード及び通信時に前記所定信号を授受することなく常時通信動作が可能な通常送信モードの何れかのモードにより通信を制御する送信制御手段とを備え、前記送信制御手段は、前記通常送信モードのとき、直ちに送信を開始するものである。

また、本発明に係る情報通信システムは、上記情報通信装置を少なくとも１以上備えたものである。

本発明は、省電力通信制御が必要か否かの情報に基づき、省電力通信を行う省電力送信モード及び常時通信動作が可能な通常送信モードの何れかのモードにより通信することにより、消費電力の削減をすることができ、データ送信遅延を減少させることができる。

従来技術における送信ノードの状態遷移図である。 従来技術における受信ノードの状態遷移図である。 従来技術における通信シーケンス図である。 本発明の実施の形態１における送信ノードの構成図である。 本発明の実施の形態１における送信ノードの状態遷移図である。 本発明の実施の形態２における受信ノードの構成図である。 本発明の実施の形態２における受信ノードの状態遷移図である。

実施の形態１．
本実施の形態１における情報通信装置（以下、「ノード」ともいう）は、複数の送信モード（後述）を持ち、通信時に省電力制御が必要なノード、例えばバッテリ駆動のノード（以下、「省電力通信制御ノード」という）と、省電力通信制御ノードより連続運転時に長時間連続動作が可能であり、通信時に省電力制御が不必要なノード、例えば外部電源駆動のノード（以下、「省電力通信制御不要ノード」という）とが混在する情報通信システム（例えば、マルチホップネットワークなど）に用いられ、各ノード間でデータを送受信するものである。

まず、本実施の形態１の構成・動作を説明する前に、従来の、ノードを間欠動作させて省電力通信を行う、例えばＲＩＣＥＲ（Receive Initiated CyclEd Receiver）を用いた省電力通信制御について、図１〜図３を利用して説明する。

図１は従来技術における送信ノードの状態遷移図、図２は従来技術における受信ノードの状態遷移図、図３は従来技術における通信シーケンス図である。以下、データを送信するノード（送信ノード）と、データを受信するノード（受信ノード）の動作について図１〜図３に基づき説明する。

図２及び図３において、受信ノードは、通常、スリープ状態（Ｓ２０１）である。受信ノードは一定周期（Ｓ２０２）で受信準備完了状態（Ｓ２０３）に移行する。
受信準備完了状態（Ｓ２０３）は、「受信準備完了信号（Ｓ３０１）を送信、その後、一定時間の間、受信準備完了信号ＡＣＫ（Ｓ３０２）待ちをする」という状態である。
受信準備完了状態（Ｓ２０３）の時に、送信ノードから受信準備完了信号ＡＣＫ（Ｓ３０２）が受信できない場合（Ｓ２０７）、受信ノードはスリープ状態（Ｓ２０１）へ状態遷移する。
受信準備完了信号ＡＣＫを受信した場合（Ｓ２０４）、送信ノードがデータ送信を行うと判断してデータ受信状態（Ｓ２０５）に状態遷移し、受信完了（Ｓ２０６）した後、再びスリープ状態（Ｓ２０１）へ戻る。

図１及び図３において、送信ノードは、送信データが発生した場合（Ｓ１０２）、まず、受信ノードからの受信準備完了信号待ち状態（Ｓ１０３）に移行する。これは一定時間連続で受信待ち状態になり、受信ノードが発信する受信準備完了信号（Ｓ３０１）の受信待ちを行う状態である。
受信準備完了信号（Ｓ３０１）を受信すると（Ｓ１０４）、受信準備完了信号ＡＣＫ（Ｓ３０２）を送信する（Ｓ１０５）。受信準備完了信号ＡＣＫ（Ｓ３０２）送信後（Ｓ１０６）、送信ノードは、データ送信状態（Ｓ１０７）になり、データを送信（Ｓ３０３）する。
以上がＲＩＣＥＲの通信方式である。

しかしながら、このような通信方式を用いた情報システムにおいては、送信ノードは、省電力通信制御が必要でない省電力通信制御不要ノードと通信する場合であっても、送信ノードが受信準備完了信号（Ｓ３０１）の受信待ち状態になる。これにより、送信ノードの待ち状態による消費電力の無駄、データ送信遅延が生じる。
次に、このような消費電力の無駄、データ送信遅延を削減する、本実施の形態１の構成・動作について説明する。

図４は本発明の実施の形態１における送信ノードの構成図である。図４において、本実施の形態１に係る送信側の情報通信装置（以下、単に「送信ノード４００」という）は、データ通信部４０１と、通信の制御を行う送信制御手段であるデータ通信制御部４０２と、記憶手段である省電力通信制御不要ノード記憶部４０３とから構成される。

データ通信部４０１は、データ通信制御部４０２と接続されており、データ通信制御部４０２の制御によりデータ通信を行う機能を持つ。

データ通信制御部４０２は、データ通信部４０１と省電力通信制御不要ノード記憶部４０３とに接続されており、後述する動作により、省電力通信制御不要ノード記憶部４０３に記憶された情報に基づき、少なくとも、通信時に所定信号を受信することにより送信を開始する省電力送信モード及び常時通信動作が可能な通常送信モードの何れかのモードにより通信を制御する。つまり、データの送信先ノードが省電力通信制御不要ノード記憶部４０３に記憶されている時には省電力通信制御なしにデータ送信し、データの送信先ノードが省電力通信制御不要ノード記憶部４０３に登録されていない場合には省電力通信制御を行う。

省電力通信制御不要ノード記憶部４０３は、データ通信制御部４０２と接続されており、送信先のノードとの通信に省電力通信制御が不要であるノードの情報が予め記憶されてる。そして、当該省電力通信制御が不要であるノードの情報を、データ通信制御部４０２へ開示する機能を持つ。この省電力通信制御不要ノード記憶部４０３の情報は、外部から改変できるものであり、例えば、当該ノードに接続された入力手段などにより、使用者からの情報入力による改変、サーバからの情報による改変、又は、省電力通信制御不要ノードから送信された当該ノードが省電力通信制御が不要である旨の情報を取得することにより改変することができる。
このような構成における本実施の形態１の動作について図５を用いて説明する。

図５は本発明の実施の形態１における送信ノードの状態遷移図である。
以下、本実施の形態１における送信ノード４００の動作を、上述した従来技術における動作（図１）との相違点を中心に説明する。従来技術と同様の動作は、図１と同じ番号を割り振り、詳細な説明は省略する。

まず、送信ノード４００のデータ通信制御部４０２は、送信データが発生すると（Ｓ１０２）、省電力通信制御不要ノード記憶部４０３内に記憶された情報に基づき、当該送信データの送信先ノードとの通信に省電力通信が必要か否かを判断する（Ｓ５０１）。
省電力通信制御不要ノード記憶部４０３に、送信先ノードが、省電力通信制御が不要であるノードとして記憶されていれば（Ｓ５０２）、通常送信モードを選択してデータを直ちに送信する（Ｓ１０７）。これにより、省電力通信制御が不要であるノードとして記憶されているノード、即ち、省電力通信制御不要ノードとの通信は、受信準備完了信号を待つことなく通信を行うこととなる。

一方、省電力通信制御不要ノード記憶部４０３に、送信先ノードが、省電力通信制御が不要であるノードとして記憶されていなければ（Ｓ５０３）、省電力送信モードを選択して、上述した従来技術における動作と同様に、受信ノードからの受信準備完了信号待ち状態（Ｓ１０３）に状態遷移し、受信準備完了信号を受信後（Ｓ１０４）、受信準備完了信号ＡＣＫを送信し（Ｓ１０５）、データを送信する（Ｓ１０７）。これにより、省電力通信制御が不要であるノードとして記憶されていないノード、即ち、省電力通信制御ノードとの通信は、通信時に所定信号を受信することにより送信を開始して省電力通信を行うこととなる。

以上のように本実施の形態１においては、省電力通信制御不要ノード記憶部４０３に記憶された省電力通信制御が不要であるノードの情報に基づき、省電力送信モード及び通常送信モードの何れかを選択して、データを送信することにより、通信時に省電力通信制御が必要ないノードとの通信を行う際には省電力通信制御なしで通信を行うことができる。このことにより以下の効果を得ることができる。
・受信ノードが省電力通信制御の必要ないノードであった場合、送信ノードが受信準備完了信号待ち状態（Ｓ１０３）になることなく送信を開始するので、待ち状態時の消費電力の無駄が減少する。
・受信ノードが省電力通信制御の必要ないノードであった場合、送信ノードは受信準備完了信号（Ｓ３０１）を受信を待つことなくデータ送信を行うので、データ送信遅延が減少する。

尚、本実施の形態１で説明したように、例えばＲＩＣＥＲのような「通信時にまず受信側が何らかのデータ送信を行う」省電力通信制御方式で本発明を適用するとより効果が高いが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、ＴＩＣＥＲ（Transmitter Initiated CyclEd Receiver）のような「通信時に、まず送信側が何らかのデータ送信を行う」省電力通信制御方式（非特許文献１参照）において本発明を適用することによっても、同様の効果を得ることができる。

尚、上記説明では、省電力送信モードと、通常送信モードの２種類の通信モードを有する場合を説明したが、本発明はこれに限らず、複数の送信モードを持つ構成でも良く、他の通信制御方式を適宜切り替えて通信を行っても良い。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、省電力通信制御不要ノード記憶部４０３に省電力通信制御が不要であるノードの情報が予め記憶されてる場合について説明したが、本実施の形態２においては、受信ノードは、自ノードが省電力通信制御不要ノードである旨を送信ノードに通知する機能を持ち、送信ノードは、当該通知に基づき省電力通信制御不要ノード記憶部４０３の情報を更新する。

図６は本発明の実施の形態２における受信ノードの構成図である。図６において、受信ノード６００は、上記実施の形態１で説明した送信ノード４００と通信するノードであって、省電力通信制御が不要な省電力通信制御不要ノードである。受信ノード６００は、データ通信部６０１と、通信の制御を行う受信制御手段であるデータ通信制御部６０２とから構成される。

データ通信部６０１は、データ通信制御部６０２と接続されており、データ通信制御部６０２の制御によりデータ通信を行う機能を持つ。
データ通信制御部６０２は、データ通信部６０１と接続されており、周囲の各ノードに対し、自ノードと通信する場合には、省電力通信制御が不要である旨の情報を報知する。
このような構成における本実施の形態２の動作について図７を用いて説明する。

図７は本発明の実施の形態２における受信ノードの状態遷移図である。
以下、本実施の形態２における受信ノード６００の動作を、上述した従来技術における動作（図２）との相違点を中心に説明する。従来技術と同様の動作は、図２と同じ番号を割り振り、詳細な説明は省略する。

受信ノード６００は、連続動作可能な省電力通信制御不要ノードであるので、間欠動作により省電力通信制御を行う必要がない。このため、通常、データ受信状態（Ｓ２０５）である。このデータ受信状態（Ｓ２０５）の時に、送信ノード４００から受信準備完了信号ＡＣＫを受信した場合（Ｓ２０４）は再びデータ受信状態（Ｓ２０５）に戻る。
データ受信状態（Ｓ２０５）タイムアウト時（Ｓ７０１）は、省電力通信制御不要提示信号を周囲のノードに対して送信（同報送信）する（Ｓ７０２）。この省電力通信制御不要提示信号は、自ノードとの通信を行う際には省電力通信制御を行う必要がない旨の情報を含む信号である。省電力通信制御不要提示信号の送信後（Ｓ７０３）、再びデータ受信状態（Ｓ２０５）へ戻る。
このように、受信ノード６００は、所定の周期ごとに省電力通信制御不要提示信号を送信することとなる。

尚、省電力通信制御不要提示信号は、受信準備完了信号（Ｓ３０１）とフォーマットを共用していることが望ましい。
また、省電力通信制御が必要か否かの情報を、受信準備完了信号（Ｓ３０１）に付加しても良い。

受信ノード６００から、省電力通信制御不要提示信号を受信した送信ノード４００は、当該受信ノード６００を、省電力通信制御が不要であるノードとして、省電力通信制御不要ノード記憶部４０３に記憶させる。そして、上述した実施の形態１と同様の動作により、省電力通信制御不要ノード記憶部４０３に記憶された情報に基づき、通信の制御が行われる。

以上のように本実施の形態２においては、受信ノード６００は、自ノードが省電力通信制御不要ノードである旨を送信ノードに通知し、送信ノード４００は、当該通知に基づき省電力通信制御不要ノード記憶部４０３の情報を更新することにより、上記実施の形態１の効果に加え、省電力通信制御不要ノード記憶部４０３の情報を予め記憶させることなく、省電力通信制御不要ノードである受信ノード６００との通信の際には通常送信モードで通信を行うことができる。

尚、本実施の形態２で説明したように、例えばＲＩＣＥＲのような「通信時にまず受信側が何らかのデータ送信を行う」省電力通信制御方式で本発明を適用するとより効果が高いが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、ＴＩＣＥＲ（Transmitter Initiated CyclEd Receiver）のような「通信時に、まず送信側が何らかのデータ送信を行う」省電力通信制御方式（非特許文献１参照）において本発明を適用することによっても、同様の効果を得ることができる。

尚、省電力通信制御不要ノードである受信ノード６００の省電力通信制御不要提示信号（又は受信準備完了信号）の送信周期（タイムアウト時間）は、省電力通信制御ノードである受信ノード（図２の状態遷移図を持つノード）のスリープタイムアウト（Ｓ２０２）時間に比べて長い方がよい。なぜなら、省電力通信制御不要提示信号は、新規にネットワークへ参加するノードへ、自ノードが省電力通信制御不要ノードである旨を通知する信号であり、通常、頻繁には必要がない。

尚、上記実施の形態１又は２では、送信ノード４００と受信ノード６００とについて、それぞれ送信又は受信の単独の動作について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、情報通信装置（ノード）は、上述した送信ノード４００及び受信ノード６００の両機能を有する構成としても良い。このような構成によっても同様の効果を有することができることは言うまでもない。

４００ 送信ノード、４０１ データ通信部、４０２ データ通信制御部、４０３ 省電力通信制御不要ノード記憶部、６００ 受信ノード、６０１ データ通信部、６０２ データ通信制御部。

Claims (16)

1. 複数の送信モードを持つ情報通信装置において、
   送信先の情報通信装置との通信に省電力通信制御が必要か否かの情報が記憶される記憶手段と、
   前記省電力通信制御が必要か否かの情報に基づき、通信時に所定信号を授受することにより省電力通信を行う省電力送信モード及び通信時に前記所定信号を授受することなく常時通信動作が可能な通常送信モードの何れかのモードにより通信を制御する送信制御手段と
   を備え、
   前記送信制御手段は、
   前記通常送信モードのとき、直ちに送信を開始することを特徴とする情報通信装置。
2. 複数の送信モードを持つ情報通信装置において、
   送信先の情報通信装置との通信に省電力通信制御が必要か否かの情報が記憶される記憶手段と、
   前記省電力通信制御が必要か否かの情報に基づき、通信時に所定信号を少なくとも授けることにより省電力通信を行う省電力送信モード及び通信時に前記所定信号を授けることなく常時通信動作が可能な通常送信モードの何れかのモードにより通信を制御する送信制御手段と
   を備え、
   前記送信制御手段は、
   前記通常送信モードのとき、前記所定信号の一種である受信準備完了信号を待たずに送信を開始することを特徴とする情報通信装置。
3. 前記送信制御手段は、
   前記省電力送信モードのとき、送信データが発生してから所定時間経過して送信を開始することを特徴とする請求項２記載の情報通信装置。
4. 複数の送信モードを持つ情報通信装置において、
   送信先の情報通信装置との通信に省電力通信制御が必要か否かの情報が記憶される記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された情報に基づき、通信時に所定信号を授受することにより省電力通信を行う省電力送信モード及び通信時に前記所定信号を授受することなく常時通信動作が可能な通常送信モードの何れかのモードにより通信を制御する送信制御手段と
   を備え、
   前記送信制御手段は、
   前記省電力送信モードのとき、送信データが発生してから所定時間経過して送信を開始し、
   前記通常送信モードのとき、直ちに送信を開始することを特徴とする情報通信装置。
5. 前記所定時間経過したときとは、前記送信データが発生してから前記所定信号の一種である受信準備完了信号を受信したときであることを特徴とする請求項４記載の情報通信装置。
6. 複数の送信モードを持つ情報通信装置において、
   送信先の情報通信装置との通信に省電力通信制御が必要か否かの情報が記憶される記憶手段と、
   前記省電力通信制御が必要か否かの情報に基づき、少なくとも、通信時に所定信号を授けることにより省電力通信を行う省電力送信モード及び通信時に前記所定信号を授けることなく常時通信動作が可能な通常送信モードの何れかのモードにより通信を制御する送信制御手段と
   を備え、
   前記送信制御手段は、
   前記省電力送信モードのとき、送信データが発生してから所定時間経過したとき、送信を開始し、
   前記通常送信モードのとき、直ちに送信を開始することを特徴とする情報通信装置。
7. 前記所定時間経過したときとは、前記送信データが発生してから前記所定信号の一種である受信準備完了信号を受信したときであることを特徴とする請求項６記載の情報通信装置。
8. 複数の送信モードを持つ情報通信装置において、
   送信先の情報通信装置との通信に省電力通信制御が必要か否かの情報が記憶される記憶手段と、
   前記省電力通信制御が必要か否かの情報に基づき、通信時に所定信号を授受することにより省電力通信を行う省電力送信モード及び通信時に前記所定信号を授受することなく常時通信動作が可能な通常送信モードの何れかのモードにより通信を制御する送信制御手段と
   を備え、
   前記送信制御手段は、
   前記省電力送信モードのとき、送信データが発生すると、まず送信先の情報処理装置に前記所定信号を送信することを特徴とする情報通信装置。
9. 複数の送信モードを持つ情報通信装置において、
   送信先の情報通信装置との通信に省電力通信制御が必要か否かの情報が記憶される記憶手段と、
   前記省電力通信制御が必要か否かの情報に基づき、少なくとも、通信時に所定信号を授けることにより省電力通信を行う省電力送信モード及び通信時に前記所定信号を授けることなく常時通信動作が可能な通常送信モードの何れかのモードにより通信を制御する送信制御手段と
   を備え、
   前記送信制御手段は、
   前記省電力送信モードのとき、送信データが発生すると、まず送信先の情報処理装置に前記所定信号を送信することを特徴とする情報通信装置。
10. 前記送信制御手段は、
    前記通常送信モードのとき、直ちに送信を開始することを特徴とする請求項８又は９記載の情報通信装置。
11. 複数の送信モードを持つ情報通信装置において、
    送信先の情報通信装置との通信に省電力通信制御が必要か否かの情報が記憶される記憶手段と、
    前記記憶手段に記憶された情報に基づき、少なくとも、通信時に所定信号を授受することにより省電力通信を行う省電力送信モード及び通信時に前記所定信号を授受することなく常時通信動作が可能な通常送信モードの何れかのモードにより通信を制御する送信制御手段と
    を備え、
    前記送信制御手段は、
    前記省電力送信モードのとき、送信元の情報通信装置から前記所定信号を送信した後、送信を開始し、
    前記通常送信モードのとき、直ちに送信を開始することを特徴とする情報通信装置。
12. 請求項１〜１１の何れかに記載の情報通信装置と通信する情報通信装置であって、
    自情報通信装置以外の前記情報通信装置に対し、自情報通信装置との通信に省電力通信制御が必要か否かの情報を報知する受信制御手段を備えたことを特徴とする情報通信装置。
13. 前記受信制御手段は、
    前記省電力通信制御が必要か否かの情報を、前記所定信号としての当該情報通信装置が受信可能である旨を示す受信準備完了信号に付加して、所定の周期ごとに同報送信することを特徴とする請求項１２記載の情報通信装置。
14. 前記受信制御手段は、
    省電力通信制御が必要でない場合における、前記受信準備完了信号の送信周期を、
    省電力通信制御が必要である場合における、前記受信準備完了信号の送信周期より長い周期とすることを特徴とする請求項１３記載の情報通信装置。
15. 前記受信制御手段は、
    当該情報通信装置が、連続動作可能であるとき、省電力通信制御が必要でない旨の情報を送信することを特徴とする請求項１２〜１４の何れかに記載の情報通信装置。
16. 請求項１〜１１の何れかに記載の情報通信装置と、
    請求項１２〜１５の何れかに記載の情報通信装置と
    を少なくとも１以上備えたことを特徴とする情報通信システム。

Images