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無線通信システム、統合端末装置、アクセスポイント、及び無線通信方法 NEW

国内特許コード P180015513
整理番号 4362
掲載日 2018年11月21日
出願番号 特願2013-253647
公開番号 特開2015-115613
登録番号 特許第6083608号
出願日 平成25年12月6日(2013.12.6)
公開日 平成27年6月22日(2015.6.22)
登録日 平成29年2月3日(2017.2.3)
発明者
  • 布 房夫
  • 杉山 隆利
  • 守倉 正博
  • 井上 文博
出願人
  • 日本電信電話株式会社
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 無線通信システム、統合端末装置、アクセスポイント、及び無線通信方法 NEW
発明の概要 【課題】第1の無線通信システムと共存する複数の第2の無線通信システムにおける通信のために第1の無線通信システムのチャネルを予約する場合に、第1の無線通信システムのスループットの低下を防ぐ。
【解決手段】無線LANシステムの無線局の機能と無線PANシステムのコーディネータの機能を有する統合端末1、または、無線LANシステムのアクセスポイント2は、複数の統合端末1の中からビーコン周期に基づいて代表統合端末を決定する。代表統合端末と決定された統合端末1は、無線LANのチャネル予約信号をアクセスポイント2に送信する。各統合端末1は、代表統合端末からのチャネル予約信号によって予約を要求したチャネルを用い、無線LANシステムが使用する周波数チャネルにおいて他の統合端末1と互いに直交する周波数チャネルにより他の統合端末1と同期して、無線PANシステムにおけるビーコン信号及びデータ信号の送信を行う。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


近年、センサネットワーク等での活用、普及が期待されるシステムとして、Zigbee(登録商標。以下同様。)による無線通信ネットワークがある(例えば、非特許文献1参照。)。Zigbeeは、無線PAN(Personal Area Network)の一つであり、この無線通信ネットワークでは、例えば2つのトポロジが利用できる。第1のトポロジは、スター型のトポロジであり、コーディネータと呼ばれる無線局を中心として、その周辺にエンドデバイスと呼ばれる無線局が配置される。スター型のトポロジは1ホップのみのシンプルなネットワークである。他のトポロジは、P to P(Peer to peer)型のトポロジであり、基本的には無線局間で一対一の通信を行うトポロジである。スター型のトポロジでは、スーパーフレーム構成を用いたビーコンモードが用意されている。



図13は、スター型のトポロジが用いる無線PAN(Personal Area Network)のスーパーフレーム構成を示す図である。ビーコンモードでは、ビーコン信号(Beacon)が送信されてから次のビーコン信号が送信されるまでの時間が、アクティブ期間(同図におけるSuperframeの期間)とインアクティブ期間(同図におけるInactive Period)とに分割される。コーディネータは、アクティブ期間とインアクティブ期間とを表す情報をビーコン信号に含めて送信する。アクティブ期間には、キャリアセンスを使用した通信を行う期間(CAP:Contention Access Period、自由競争通信期間)の他に、特定のエンドデバイスにのみ通信を許可する割当期間(CFP:Contention Free Period、無競争通信期間)を設けることができる。アクティブ期間では、スーパーフレームと呼ばれる仮想的時間割の中で、コーディネータとエンドデバイスが相互に通信を行う。なお、ビーコン信号はキャリアセンスを行わず一定周期(Baecon interval:ビーコン周期)で強制的に送信される。アクティブ期間では、信号の送受信が行われる一方、インアクティブ期間では信号の送受信が行われない。したがって、インアクティブ期間において、無線局は、他無線局の送信状況をキャリアセンスする必要が無く、消費電力を低減することができる。



ビーコンモードではコーディネータがキャリアセンスを行わずに無線PANビーコン信号を送信する。このため無線PANのビーコン送信時に無線LANの信号が送信されている場合は信号の衝突が発生し、無線PANのエンドデバイスはビーコンを正しく受信できずスーパーフレームによる通信が行えなくなる。これを解決するため、無線PANのコーディネータに無線LANの無線機能を統合した統合端末の利用が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。統合端末は、無線PANのビーコン送信に先立って、無線LANのチャネル予約信号(RTS信号)を送信することでチャネルを予約し、無線PANのビーコン送信時に無線LANの信号が送信されることを回避する。予約される期間長は、チャネル予約信号の送信時点からスーパーフレームの終了時点までの期間となる。

産業上の利用分野


本発明は、無線通信システム、統合端末装置、アクセスポイント、及び無線通信方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
複数の第1の無線通信装置と、複数の前記第1の無線通信装置と通信するアクセスポイントとを有する第1の無線通信システムと、第2の無線通信装置と、前記第1の無線通信装置であり、かつ、前記第2の無線通信装置との通信を集中制御する統合端末装置とを有する複数の第2の無線通信システムとが共存する無線通信システムであって、
複数の前記統合端末装置の中から代表統合端末装置と決定された前記統合端末装置は、
前記第1の無線通信システムのチャネルの予約を要求するためのチャネル予約信号を前記アクセスポイントに送信するチャネル予約送信部を備え、
複数の前記第2の無線通信システムそれぞれにおける前記統合端末装置は、
前記代表統合端末装置の前記チャネル予約送信部が送信した前記チャネル予約信号によって予約を要求したチャネルを用いて、前記第1の無線通信システムが使用する周波数チャネルにおいて、自装置が属する前記第2の無線通信システムとは異なる前記第2の無線通信システムが有する他の前記統合端末装置と互いに直交する周波数チャネルにより他の前記統合端末装置と同期して、前記第2の無線通信システムにおけるビーコン信号、及びデータ信号の送信を行う同期通信部を備える、
ことを特徴とする無線通信システム。

【請求項2】
複数の第1の無線通信装置と、複数の前記第1の無線通信装置と通信するアクセスポイントとを有する第1の無線通信システムと、第2の無線通信装置と、前記第1の無線通信装置であり、かつ、前記第2の無線通信装置との通信を集中制御する統合端末装置とを有する複数の第2の無線通信システムとが共存する無線通信システムであって、
前記アクセスポイント、あるいは、前記統合端末装置は、
複数の前記統合端末装置それぞれのビーコン周期に基づいて複数の前記統合端末装置の中から代表統合端末装置を決定する代表決定部を備え、
前記代表決定部を備える前記アクセスポイント、あるいは、前記代表統合端末装置と決定された前記統合端末装置は、
ビーコン周期の開始時刻を前記統合端末装置に通知する通知部を備え、
前記代表統合端末装置と決定された前記統合端末装置は、
前記第1の無線通信システムのチャネルの予約を要求するためのチャネル予約信号を前記アクセスポイントに送信するチャネル予約送信部を備え、
前記統合端末装置は、
前記代表統合端末装置の前記チャネル予約送信部が送信した前記チャネル予約信号によって予約を要求したチャネルを用いて、前記第1の無線通信システムが使用する周波数チャネルにおいて他の前記統合端末装置と互いに直交する周波数チャネルにより他の前記統合端末装置と同期して、前記第2の無線通信システムにおけるビーコン信号、及びデータ信号の送信を行う同期通信部を備え、
前記統合端末装置の前記同期通信部は、通知された前記ビーコン周期の開始時刻から始まるビーコン周期により前記第2の無線通信システムにおけるビーコン信号を送信する、
ことを特徴とする無線通信システム。

【請求項3】
前記チャネル予約信号は、複数の前記統合端末装置それぞれが前記第2の無線通信装置との通信に使用する期間のうち最長の期間のチャネルの予約を要求するための情報を含む、
ことを特徴とする請求項2に記載の無線通信システム。

【請求項4】
前記統合端末装置は、自装置のビーコン周期及び前記第2の無線通信装置との通信に使用する期間を前記アクセスポイントに通知する、あるいは、前記アクセスポイントを介して他の前記統合端末装置に通知する統合端末情報通知部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信システム。

【請求項5】
前記第1の無線通信システムは、無線LANの無線通信システムであり、
前記第2の無線通信システムは、無線PANの無線通信システムである、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の無線通信システム。

【請求項6】
複数の第1の無線通信装置と、複数の前記第1の無線通信装置と通信するアクセスポイントとを有する第1の無線通信システムと、第2の無線通信装置と、前記第1の無線通信装置であり、かつ、前記第2の無線通信装置との通信を集中制御する統合端末装置とを有する複数の第2の無線通信システムとが共存する無線通信システムにおける前記統合端末装置であって、
複数の前記統合端末装置の中から決定された代表統合端末装置が前記アクセスポイントに送信したチャネル予約信号によって予約を要求したチャネルを用いて、前記第1の無線通信システムが使用する周波数チャネルにおいて、自装置が属する前記第2の無線通信システムとは異なる前記第2の無線通信システムが有する他の前記統合端末装置と互いに直交する周波数チャネルにより他の前記統合端末装置と同期して、前記第2の無線通信システムにおけるビーコン信号、及びデータ信号の送信を行う同期通信部、
を備えることを特徴とする統合端末装置。

【請求項7】
複数の第1の無線通信装置と、複数の前記第1の無線通信装置と通信するアクセスポイントとを有する第1の無線通信システムと、第2の無線通信装置と、前記第1の無線通信装置であり、かつ、前記第2の無線通信装置との通信を集中制御する統合端末装置とを有する複数の第2の無線通信システムとが共存する無線通信システムにおける前記統合端末装置であって、
複数の前記統合端末装置それぞれのビーコン周期に基づいて複数の前記統合端末装置の中から代表統合端末装置を決定する代表決定部と、
複数の前記統合端末装置の中から決定された代表統合端末装置が前記アクセスポイントに送信したチャネル予約信号によって予約を要求したチャネルを用いて、前記第1の無線通信システムが使用する周波数チャネルにおいて他の前記統合端末装置と互いに直交する周波数チャネルにより他の前記統合端末装置と同期して、前記第2の無線通信システムにおけるビーコン信号、及びデータ信号の送信を行う同期通信部と、
を備えることを特徴とする統合端末装置。

【請求項8】
複数の第1の無線通信装置と、複数の前記第1の無線通信装置と通信するアクセスポイントとを有する第1の無線通信システムと、第2の無線通信装置と、前記第1の無線通信装置であり、かつ、前記第2の無線通信装置との通信を集中制御する統合端末装置とを有する複数の第2の無線通信システムとが共存する無線通信システムにおける前記アクセスポイントであって、
複数の前記統合端末装置それぞれのビーコン周期に基づいて前記統合端末装置の中から、複数の前記統合端末装置が互いに直交する周波数チャネルにより同期通信するときに用いる前記第1の無線通信システムのチャネルの予約を要求するためのチャネル予約信号を送信する代表統合端末装置を決定する代表決定部、
を備えることを特徴とするアクセスポイント。

【請求項9】
複数の第1の無線通信装置と、複数の前記第1の無線通信装置と通信するアクセスポイントとを有する第1の無線通信システムと、第2の無線通信装置と、前記第1の無線通信装置であり、かつ、前記第2の無線通信装置との通信を集中制御する統合端末装置とを有する複数の第2の無線通信システムとが共存する無線通信システムが実行する無線通信方法であって、
複数の前記統合端末装置の中から代表統合端末装置と決定された前記統合端末装置が、
前記第1の無線通信システムのチャネルの予約を要求するためのチャネル予約信号を前記アクセスポイントに送信するチャネル予約送信ステップと、
複数の前記第2の無線通信システムそれぞれにおける前記統合端末装置が、
前記チャネル予約送信ステップにおいて送信された前記チャネル予約信号によって予約を要求したチャネルを用いて、前記第1の無線通信システムが使用する周波数チャネルにおいて、自装置が属する前記第2の無線通信システムとは異なる前記第2の無線通信システムが有する他の前記統合端末装置と互いに直交する周波数チャネルにより他の前記統合端末装置と同期して、前記第2の無線通信システムにおけるビーコン信号、及びデータ信号の送信を行う同期通信ステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。

【請求項10】
複数の第1の無線通信装置と、複数の前記第1の無線通信装置と通信するアクセスポイントとを有する第1の無線通信システムと、第2の無線通信装置と、前記第1の無線通信装置であり、かつ、前記第2の無線通信装置との通信を集中制御する統合端末装置とを有する複数の第2の無線通信システムとが共存する無線通信システムが実行する無線通信方法であって、
前記アクセスポイント、あるいは、前記統合端末装置が、
複数の前記統合端末装置それぞれのビーコン周期に基づいて複数の前記統合端末装置の中から代表統合端末装置を決定する代表決定ステップと、
前記代表決定ステップを実行する前記アクセスポイント、あるいは、前記代表統合端末装置と決定された前記統合端末装置が、
ビーコン周期の開始時刻を前記統合端末装置に通知する通知部ステップと、
前記代表統合端末装置と決定された前記統合端末装置が、
前記第1の無線通信システムのチャネルの予約を要求するためのチャネル予約信号を前記アクセスポイントに送信するチャネル予約送信ステップと、
前記統合端末装置が、
前記チャネル予約送信ステップにおいて送信された前記チャネル予約信号によって予約を要求したチャネルを用いて、前記第1の無線通信システムが使用する周波数チャネルにおいて他の前記統合端末装置と互いに直交する周波数チャネルにより他の前記統合端末装置と同期して、前記第2の無線通信システムにおけるビーコン信号、及びデータ信号の送信を行う同期通信ステップと、
を有し、
前記同期通信ステップでは、前記統合端末装置が、通知された前記ビーコン周期の開始時刻から始まるビーコン周期により前記第2の無線通信システムにおけるビーコン信号を送信する、
ことを特徴とする無線通信方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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