(57)【要約】【課題】既存のＩＥＥＥ８０２．１５．４規格よりもパケット廃棄率を低減させる。【解決手段】無線端末から受信したデータ情報に基づき、ビーコン２１の後にＣＦＰ２２とＣＡＰ２３とInactive期間２４とが続くフレームにおけるＣＦＰ２２とInactive期間２４のスロット数を調整するとともに、ＣＦＰ２２を構成するスロットを各無線端末２から送信される予定のデータフロー毎に更に割り当て、割り当てたＣＦＰ２２を構成するスロットをＳＲＬに書き込むことにより更新し、更新されたＳＲＬを参照して無線端末２毎に割り当てたＣＦＰのスロットをビーコン２１により各無線端末２へ通知する。【選択図】図３
2010068200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線端末と、無線基地局との間で無線パケット通信を行う無線パケット通信方法において、
上記各無線端末が送信すべきデータに関するデータ情報を上記無線基地局に予め通知するデータ情報通知ステップと、
上記データ情報通知ステップにおいて受信した上記データ情報に基づき、上記無線基地局側において、ビーコンの後にＣＦＰ(Contention Free Period)とＣＡＰ（Contention Access Period）とInactive期間とが続くフレームにおける上記ＣＦＰと上記Inactive期間のスロット数を調整するとともに、上記ＣＦＰを構成するスロットを上記各無線端末から送信される予定のデータフロー毎に更に割り当てる割り当てステップと、
上記割り当てステップにおいて上記データフロー毎に割り当てた上記ＣＦＰを構成するスロットをＳＲＬ（Slot Reservation List）に書き込むことにより更新するＳＲＬ更新ステップと、
上記ＳＲＬ更新ステップにより更新されたＳＲＬを参照し、上記無線端末毎に割り当てたＣＦＰのスロットを、上記無線基地局から上記ビーコンにより上記各無線端末へ通知するスロット通知ステップと、
上記各無線端末が、上記スロット通知ステップにおいて通知されたＣＦＰのスロットに対して上記無線基地局へデータを送信するデータ送信ステップとを有すること
を特徴とする無線パケット通信方法。
【請求項２】
上記割り当てステップでは、上記ＣＦＰのスロット数の調整と、上記各無線端末から送信されるデータフロー毎の上記ＣＦＰを構成するスロットの割り当てを、今回のデータ送信分に加えて、次回のデータ送信分についても実行し、
上記ＳＲＬ更新ステップでは、上記割り当てステップにおいて調整した上記ＣＦＰのスロット数と、上記データフロー毎に割り当てた上記ＣＦＰを構成するスロットを今回のデータ送信分に加えて、次回のデータ送信分についてＳＲＬに書き込むことにより更新すること
を特徴とする請求項１記載の無線パケット通信方法。
【請求項３】
上記データ情報通知ステップでは、上記データ情報として、作動周期と、データレートとを通知すること
を特徴とする請求項１又は２記載の無線パケット通信方法。
【請求項４】
上記無線パケット通信のプロトコルは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠すること
を特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項記載の無線パケット通信方法。
【請求項５】
複数の無線端末と、無線基地局との間で無線パケット通信を行う無線パケット通信システムにおいて、
送信すべきデータに関するデータ情報を上記無線基地局に予め通知する無線端末と、
上記無線端末から受信した上記データ情報に基づき、ビーコンの後にＣＦＰ(Contention Free Period)とＣＡＰ（Contention Access Period）とInactive期間とが続くフレームにおける上記ＣＦＰと上記Inactive期間のスロット数を調整するとともに、上記ＣＦＰを構成するスロットを上記各無線端末から送信される予定のデータフロー毎に更に割り当てる割り当て手段と、上記割り当て手段により上記データフロー毎に割り当てた上記ＣＦＰを構成するスロットをＳＲＬ（Slot Reservation List）に書き込むことにより更新するＳＲＬ更新手段と、上記ＳＲＬ更新手段により更新されたＳＲＬを参照し、上記無線端末毎に割り当てたＣＦＰのスロットを、上記ビーコンにより上記各無線端末へ通知するスロット通知手段とを備える無線基地局とを備え、
上記各無線端末は、上記無線基地局におけるスロット通知手段により通知されたＣＦＰのスロットに対して上記無線基地局へデータを送信すること
を特徴とする無線パケット通信システム。
【請求項６】
上記割り当て手段は、上記ＣＦＰのスロット数の調整と、上記各無線端末から送信されるデータフロー毎の上記ＣＦＰを構成するスロットの割り当てを、今回のデータ送信分に加えて、次回のデータ送信分についても実行し、
上記ＳＲＬ更新手段は、上記割り当てステップにおいて調整した上記ＣＦＰのスロット数と、上記データフロー毎に割り当てた上記ＣＦＰを構成するスロットを今回のデータ送信分に加えて、次回のデータ送信分についてＳＲＬに書き込むことにより更新すること
を特徴とする請求項５記載の無線パケット通信システム。
【請求項７】
上記無線端末は、上記データ情報として、作動周期と、データレートとを通知すること
を特徴とする請求項５又は６記載の無線パケット通信システム。
【請求項８】
上記無線パケット通信のプロトコルは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠すること
を特徴とする請求項５〜７のうち何れか１項記載の無線パケット通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通の無線チャネルを使用して無線パケット通信を行う無線基地局と無線端末間のデータパケット通信を行う無線パケット通信方法及びシステムに関し、特にＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に基づく無線パーソナルエリア環境において、パケットの廃棄量を軽減させ、特に無線端末における消費電力を軽減させる際に好適な無線パケット通信方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮ（Local Area Network）は、有線ＬＡＮと比較して、ケーブルのためのスペースが削減されることや、ノート型パーソナルコンピュータ（ノートＰＣ）等を始めとした携帯端末が、その携帯性を損なうことなくＬＡＮに接続できる等の利点がある。また無線ＬＡＮそのものも高速化され、また安価になってきたため、無線ＬＡＮに対する実用化が一段と加速している。このような背景から、無線ＬＡＮの標準化がＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineering）で進められている。
【０００３】
特に無線ＬＡＮに代表される無線パケット通信システムにおいて、複数の端末間における無線リソースの競合が問題視されている。この無線リソースの競合を回避するためには、媒体アクセス制御（ＭＡＣ:Medium Access Control）が必要となる。この無線ＬＡＮにおけるＭＡＣプロトコルとしては、端末がパケットを送信する前に他端末の搬送波を検出する、いわゆるキャリアセンスを実行し、キャリアを捕捉できない場合に自身のパケットを送信するＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）方式が提案されている。また、このＣＳＭＡ方式に対して、更にパケットの衝突回避の仕組みを付加したＣＳＭＡ／ＣＡ方式（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式も提案されている。
【０００４】
このＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、通信を開始して、通信相手の無線ノードからＡＣＫ（Acknowledge）信号の返信を受け取った場合には、通信が成功したものとみなし、ＡＣＫ信号を受け取らなかった場合には、他の無線ノードとの通信衝突が発生したものとみなして、再びバックオフ時間を設けてパケットデータを再送信するシステムである。
【０００５】
特に近年において、このＣＳＭＡ／ＣＡ方式は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠する場合が多くなっている。ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格は、８６８ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ及び２．４５ＧＨｚ付近の周波数を利用する無線通信であって、特にＺｉｇｂｅｅ（登録商標）等の家電向け近距離通信に利用されている。Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格で規定されたＰＨＹ層及びＭＡＣ層を用い、その上位のネットワーク層、アプリケーション層を規格化したものである。このＺｉｇｂｅｅ（登録商標）は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格の特徴を生かし、超低消費電力化、小型化、低コスト化を実現可能としている。
【０００６】
このように、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格は、センサネットワークのみならず、ホームネットワーク、オフィスネットワーク、人体に装着した各種医療用機器との通信ネットワークに加え、将来的にはユビキタスネットワーク社会を実現するためのキーテクノロジーとしても注目されている。
【０００７】
ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格による無線通信では、図１０に示すように、ネットワーク７を制御するＮＣ(Network-Coordinator)７１と、複数のＥＤ(End Device)７２と間で近距離無線通信を行うのが一般的である。ちなみに、このネットワーク７の例としては、スター型、ツリー型、メッシュ型といった多彩なネットワーク形態が選択可能である。
【０００８】
また、このＩＥＥＥ８０２．１５．４規格による無線通信では、ビーコンを使用したいわゆるスーパーフレーム構造を用いる。このスーパーフレーム構造は、ビーコン間隔を全てのＥＤ７２がアクセス可能なＣＡＰ（Contention Access Period）、特定のＥＤ７２が専有してアクセス可能なＣＦＰ(Contention Free Period)、全てのＥＤ７２がアクセス禁止となるInactive期間に分割される。またＣＦＰは、ＧＴＳ（Guaranty time Slot）メカニズムにより７等分されて、通信を優先的に行いたいＥＤ７２へ割り当てることが可能となる。
【０００９】
従来におけるこのＩＥＥＥ８０２．１５．４規格による無線パケット通信システムとしては、例えば、特許文献１、２等が提案されている。またＣＳＭＡ／ＣＡ方式におけるパケットの衝突を最小限に抑える技術としては、例えば、特許文献３、４の開示技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１０２２１８号公報
【特許文献２】特開２００８−０２６３１０号公報
【特許文献３】特開２００４−２４２２０４号公報
【特許文献４】特開２００６−１９７１７７号公報
【非特許文献１】G. Lu, B. Krishnamachari and C. S. Raghavendra, “Performance evaluation of the IEEE 802.15.4 MAC for low-rate low power wireless networks,” in Proceedings of the IEEE International Performance Computing and Communication Conference (IPCCC’04), Phoenix, AZ, Apr. 2004, pp. 701-706.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、このようなＩＥＥＥ８０２．１５．４規格による図１０に示すネットワーク７において、ＥＤ７２から送られてきたデータフローを組み込むためのＣＦＰのスロットは、かかるＥＤ７２毎に予め決められており、固定されている。複数のＥＤ７２からＮＣ７１に対して同時にデータを送信する際に、ある１つのＥＤ７２からは送信されるデータが無いにも関わらず、別のＥＤ７２からは非常に高いレートでデータが送信されてくる場合もある。かかる場合において、上述した従来の方法では、上記１つのＥＤ７２のためにわざわざ使用しないスロットを常時確保しなければならず、また、かかる空きスロットを、他のＥＤ７２から送信されてくる大量のデータのために使用することができず、スロットを浪費してしまうという問題点があった。これに加えて、他のＥＤ７２から送信すべきデータに関しては、ＣＦＰのスロットが確保されないため、パケットを廃棄せざるを得なくなるという問題点があった。
【００１１】
なお、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格において、パケット廃棄率を減少させるためのスキームは従来において提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。しかしながら、これらのスキームは、何れもＥＤ７２、ひいてはシステム全体の仕様につき大きく改変を施す必要があり、現時点において既に現在において稼働しているシステムに対する適用が困難になるという問題点があった。
【００１２】
更に従来のスーパーフレーム構造では、ビーコンの後にＣＡＰ、ＣＦＰ、Inactive期間が続く構成であるため、フレームにおいてＣＦＰが終わるまで消費電力を減らすことができないという問題点があった。特にこのネットワーク７について、ＥＤ７２を人体内に装着して内部の臓器の情報をリアルタイムに検出する場合等では、ＥＤ７２の消費電力を極力低減させる必要があった。このため、医療用通信システムとして応用する際において、特にこのＥＤ７２における低消費電力化の要請が強かった。
【００１３】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ＣＦＰのスロットを効率よく活用することによりパケット廃棄率を低減可能させ、低消費電力化が可能な無線パケット通信方法及びシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る無線パケット通信方法は、上述した課題を解決するために、複数の無線端末と、無線基地局との間で無線パケット通信を行う無線パケット通信方法において、上記各無線端末が送信すべきデータに関するデータ情報を上記無線基地局に予め通知するデータ情報通知ステップと、上記データ情報通知ステップにおいて受信した上記データ情報に基づき、上記無線基地局側において、ビーコンの後にＣＦＰ(Contention Free Period)とＣＡＰ（Contention Access Period）とInactive期間とが続くフレームにおける上記ＣＦＰと上記Inactive期間のスロット数を調整するとともに、上記ＣＦＰを構成するスロットを上記各無線端末から送信される予定のデータフロー毎に更に割り当てる割り当てステップと、上記割り当てステップにおいて上記データフロー毎に割り当てた上記ＣＦＰを構成するスロットをＳＲＬ（Slot Reservation List）に書き込むことにより更新するＳＲＬ更新ステップと、上記ＳＲＬ更新ステップにより更新されたＳＲＬを参照し、上記無線端末毎に割り当てたＣＦＰのスロットを、上記無線基地局から上記ビーコンにより上記各無線端末へ通知するスロット通知ステップと、上記各無線端末が、上記スロット通知ステップにおいて通知されたＣＦＰのスロットに対して上記無線基地局へデータを送信するデータ送信ステップとを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る無線パケット通信システムは、上述した課題を解決するために、複数の無線端末と、無線基地局との間で無線パケット通信を行う無線パケット通信システムにおいて、送信すべきデータに関するデータ情報を上記無線基地局に予め通知する無線端末と、上記無線端末から受信した上記データ情報に基づき、ビーコンの後にＣＦＰ(Contention Free Period)とＣＡＰ（Contention Access Period）とInactive期間とが続くフレームにおける上記ＣＦＰと上記Inactive期間のスロット数を調整するとともに、上記ＣＦＰを構成するスロットを上記各無線端末から送信される予定のデータフロー毎に更に割り当てる割り当て手段と、上記割り当て手段により上記データフロー毎に割り当てた上記ＣＦＰを構成するスロットをＳＲＬ（Slot Reservation List）に書き込むことにより更新するＳＲＬ更新手段と、上記ＳＲＬ更新手段により更新されたＳＲＬを参照し、上記無線端末毎に割り当てたＣＦＰのスロットを、上記ビーコンにより上記各無線端末へ通知するスロット通知手段とを備える無線基地局とを備え、上記各無線端末は、上記無線基地局におけるスロット通知手段により通知されたＣＦＰのスロットに対して上記無線基地局へデータを送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上述した構成からなる本発明では、パケット廃棄率を低く抑えることができ、ひいては、平均消費電力も低く抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に基づく無線パーソナルエリア環境に適用される無線パケット通信方法及びシステムについて、図面を参照しながら詳細に説明をする。
【００１８】
本発明を適用した無線パケット通信システム１は、例えば図１に示すように、複数の無線端末２と、ネットワーク全体を制御する無線基地局３とを備えている。無線パケット通信システム１は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４標準に基づく低速ＷＰＡＮ(Wireless Personal Area Network)である。なお、無線パケット通信システム１は、図１に示すようなスター型に限定されるものではなく、ツリー型やメッシュ型等いかなるネットワーク形態を適用してもよい。
【００１９】
また、この無線パケット通信システム１では、無線端末２を例えば人体内に埋め込み(インプラント)し、或いは人体に装着するものであってもよい。そして、人体外に無線基地局３を配設するようにしてもよい。かかる場合において、無線端末２は、人体内を撮像し、あるいは体内の各種情報をセンシングし、取得したデータを体外の無線基地局３へと送信する。無線基地局３は、かかるデータを受信し、これを解析することにより、人体の異常を検知することになる。
【００２０】
無線端末２は、少なくともＷＰＡＮにおいて無線基地局３との間で無線パケット通信を行うことができ、更には無線基地局３を介して他の無線端末２との間で無線パケット通信を行うことができる。以下では、無線端末２から無線基地局３へパケットデータを無線により送信する場合を例にとり説明をする。ちなみに、この無線端末２を人体内に埋め込みする場合には、非常に小型化されたチップで構成されることになる。
【００２１】
無線基地局３も同様に上述した携帯情報端末と構成を同一とするものであってもよい。この無線基地局３は、コーディネータとしての役割を担う。そして、この無線基地局３は、無線端末２から送信されてくるビーコンを取得し、また無線端末２をそれぞれＷＰＡＮに接続させるために、これらを互いに同期化させる役割を担う。
【００２２】
本発明を適用した無線パケット通信システム１は、例えば図２(a)に示すように、ビーコン２１を使用したいわゆるスーパーフレーム構造を用いる。スーパーフレームは、ビーコン２１の後にＣＦＰ(Contention Free Period)２２と、ＣＡＰ（Contention Access Period）２３と、Inactive期間２４とを有している。さらに、２つのビーコン２１間の時間は、スーパーフレームの周期に関係なく、所定数のスロットに分けられる。このスーパーフレームでは、上述したＣＡＰ２３の前に、特定の無線端末２のみが専有してアクセス可能なＣＦＰ２２、全ての無線端末２がアクセス禁止となるInactive期間２４が続くことになる。
【００２３】
ちなみに、このスーパーフレーム構造において、ＣＦＰ２２と、Inactive期間２４を構成するスロット数は可変としており、ＣＡＰ２３を構成するスロット数は固定としている。なお、１フレームを構成するスロットの数も固定とされていることから、ＣＦＰ２２のスロット数を増やした場合には、Inactive期間２４のスロット数をこれに応じて減らし、またＣＦＰ２２のスロット数を減らした場合には、Inactive期間２４のスロット数をこれに応じて増やすことになる。
【００２４】
次に、本発明を適用した無線パケット通信システム１の動作について図３を用いて詳細に説明をする。この図３の例では、２つの無線端末２ａ、２ｂから１つの無線基地局３に対してそれぞれデータを送信する場合を例にとる。
【００２５】
先ず、ステップＳ１１において、各無線端末２ａ、２ｂからデータ情報を無線基地局３へ通知する。このステップＳ１１におけるデータ情報の通知は、各無線端末２ａ、２ｂが送信すべきデータに関するデータ情報である。例えば、無線端末２ａがこれから無線基地局３へデータを送ろうとするとき、その送ろうとしているデータに関するデータ情報として、作動周期と、データレート等を通知する。同様に無線端末２ｂも、これから送ろうとしているデータの作動周期と、データレート等をデータ情報として送る。無線端末２ａと無線端末２ｂ間において、互いに送ろうとしているデータのデータレート等は異なる場合が多い。ステップＳ１１において、上述したデータ情報を受け取った無線基地局３は、無線端末２ａと無線端末２ｂとが、それぞれ送ろうとしているデータに関するデータレートを初めとした各種情報を予め取得することが可能となる。なお。これら無線端末２ａ、２ｂによるデータ情報の送信のタイミングは、同時である場合に限定されるものではなく、若干のインターバルが発生していてもよい。
【００２６】
次にステップＳ１２へ移行し、無線基地局３は、スロットの割り当てを行う。このステップＳ１２におけるスロットの割り当ては、ステップＳ１１において無線基地局３が受信したデータ情報に基づいて行う。
【００２７】
このステップＳ１２におけるスロットの割り当ては、先ずこのスーパーフレーム構造において、ＣＦＰ２２と、Inactive期間２４を構成するスロット数の調整を行う。例えば、ＣＦＰ２２に挿入すべきデータの量が多い場合には、図２(b)に示すようにＣＦＰ２２を構成するスロット数を増加させる。そして、このＣＰＦ２２において増加させたスロットの分、Inactive期間２４のスロット数を減少させる。逆にＣＦＰ２２に挿入すべきデータの量が少なくなる場合には、ＣＦＰ２２を構成するスロット数を減少させる。そして、このＣＰＦ２２において減少させたスロットの分、Inactive期間２４のスロット数を増加させる。
【００２８】
これにより、本発明では、ＣＦＰ２２に挿入すべきデータの量が多い場合には、ＣＦＰ２２を構成するスロット数を増加させることにより、複数のフレーム間に跨ることなく、一のフレーム内で処理することが可能となり、フレームを構成するスロットを効率的に活用することができる。また逆にＣＦＰ２２に挿入すべきデータの量が少ない場合には、ＣＦＰ２２を構成するスロット数を減少させることにより、ＣＦＰ２２以降のＣＡＰ２３、Inactive期間２４の期間において電力をＯＦＦすることが可能となり、消費電力を軽減させることが可能となる。即ち、本発明では、データの受信量が少なくなりそうな場合にＣＡＰ２３、Inactive期間２４を構成するスロットの割合を増加させることにより、消費電力を低減させることが可能となる。
【００２９】
このステップＳ１２では、上述したＣＦＰ２２と、Inactive期間２４を構成するスロット数の調整を行った後、更にＣＦＰ２２を構成するスロットを各無線端末２ａ、２ｂから送信される予定のデータフロー毎に更に割り当てる。例えば図４に示すように、無線端末２ａ、２ｂからデータフローが、フローＦ１〜フローＦ４に亘り送信が予定されていることを、上記受信したデータ情報に基づいて識別することができたものとする。かかる場合において、j-1番目のフレーム(（j-1）th frame)と、j+1番目のフレーム(（j+1）th frame)との間にある、j番目のフレーム（jth frame)に、フローＦ１〜フローＦ４をフローＦ２、フローＦ１、フローＦ４、フローＦ３の順で構成する場合を例に示したのが図４である。
【００３０】
ステップＳ１２では、これらデータフローをフレーム内に挿入するために、前もってＣＦＰ２２の各スロットを割り当てる。このとき、フローＦ１〜フローＦ４のために、全部でＣＦＰ２２のスロットとして４９スロット必要であることを、上述したデータ情報に基づいて識別する。そして、先ずＣＦＰ２２のスロットとして、４９スロット分確保すべく、ＣＦＰ２２と、Inactive期間２４とのスロット数を調整する。因みに、図中において、このj番目のフレームの下側に割り振られている番号は、スロットＮｏ．である。このスロットＮｏ．１〜５はビーコン２１に割り当てられる。このため、ＣＦＰ２２は、スロットＮｏ．６〜５３において割り当てられることになる。次に、ＣＦＰ２２について、更にフローＦ２についてスロットＮｏ．６〜１３を、フローＦ１についてスロットＮｏ．１４〜２９を、フローＦ４についてスロットＮｏ．３０〜４５を、更にフローＦ３についてスロットＮｏ．４６〜５３を割り当てる。
【００３１】
上述したステップＳ１１において送信されてきたデータ情報において、各フローＦ１〜Ｆ４におけるデータ量に関する情報も記述されている。このため、各フローＦ１〜Ｆ４毎についてデータ情報からそれぞれデータ量情報を取得することにより、各フローＦ１〜Ｆ４についてそれぞれＣＦＰ２２のスロットをいかなる量に亘って配分すべきかを決めることが可能となる。その結果、上述したように、各フローＦ１〜Ｆ４についてそのデータ量の大きさに応じて上述の如きＣＦＰ２２のスロットを割り当てることが可能となる。
【００３２】
次にステップＳ１３へと移行し、無線基地局３は、ＳＲＬ（Slot Reservation List）への情報の書き込みを行う。このＳＲＬは、例えば無線基地局３に実装されているハードディスクやメモリ等の記録媒体に記録されるものであり、また必要に応じてこれらＳＲＬが記録された記録媒体へアクセスすることにより、ＳＲＬへ書き込んだ情報を読み出すことが可能となる。
【００３３】
図５は、実際にステップＳ１３においてＳＲＬに、スロットの割り当てを書き込んだ例を示している。j番目のフレームの場合、それぞれフローＦ２、フローＦ１、フローＦ４、フローＦ３の順で上から記述し、さらに、各フローＦ１〜Ｆ４についてＮＳとＮＬを記述する。
【００３４】
このＮＳは、それぞれデータの書き込みを開始するスロットのＮｏ．を示しており、ＮＬは、それぞれのフローについてデータの書き込みに必要なスロット数を示している。無線基地局３は、このＳＲＬに対して随時、情報の書き込みを行うことにより、これを更新していくことになる。このＳＲＬへの情報の書き込みは、今後無線端末３から送信されてくるデータのためのスロットの予約を意味する。
【００３５】
ちなみに、このスロットの予約は、フレーム単位で行う。例えば図６に示すように、無線端末２からのデータパケットは、タイミングdk(i-1)、タイミングdki、タイミングdk(i+1)、タイミングdk(i+2)、で送られてくるものとし、１フレームの長さをTFとする。また、タイミングdkiで送られてくる今回のデータ送信分については、TDkiにより指定されたj番目のフレームを、またタイミングdk(i+1)で送られてくる次回のデータ送信分については、RDkiにより指定されたj+1番目のフレームを割り当てるものとする。
【００３６】
かかる場合において、本発明では、ＣＦＰ２２のスロット数の調整と、各無線端末２から送信されるデータフロー毎のＣＦＰ２２を構成するスロットの割り当てを、今回のデータ送信分に加えて、次回のデータ送信分についても実行する。即ち、TDkiにより指定されたj番目のフレームのみならず、次回分のRDkiにより指定されたj+1番目のフレームについても、スロットの確保を予約しておく。そして、予約したスロットについての情報は、上述したＳＲＬへ書き込む。
【００３７】
また、今回のデータ送信が、タイミングdki+1で送られてくるデータとなる場合、TDki+1により指定されるのはj+1番目のフレームとなり、RDki+1により指定されるのはj+2番目のフレームとなる。j+2番目のフレームが次回のデータ送信時に割り当てられるフレームであるが、そのスロットを予め予約しておく。このようにして、順次TDkとRDkを後ろのフレームにシフトさせながら、今回のデータ送信と次回のデータ送信の２回分のスロットの予約を行い、その都度ＳＲＬの更新を行う。
【００３８】
次にステップＳ１４へ移行し、前ステップＳ１３において無線端末２ａ、２ｂ毎に割り当てたＣＦＰ２２のスロットをビーコン２１により、無線基地局３から各無線端末２ａ、２ｂへと通知する。このとき、無線基地局３は、上記更新されたＳＲＬを参照し、それに書き込まれているスロットに関する情報を読み出し、これを無線端末２ａ、２ｂへと送信する。無線基地局３は、ＳＲＬに記述されている全てのスロットに関する情報を無線端末２ａ、２ｂそれぞれに対して送信するのではなく、各無線端末２ａ、２ｂが送信を予定しているデータフローに関するスロットを通知すればよい。例えば、上述したフローＦ１〜フローＦ４のうち、フローＦ１、Ｆ２が無線端末２ａにより送信を予定するものであり、フローＦ３、Ｆ４が無線端末２ｂにより送信を予定するものである場合、無線端末２ａには、フローＦ１、Ｆ２に割り当てたスロットに関する情報を、また無線端末２ｂには、フローＦ３、Ｆ４に割り当てたスロットに関する情報を送信する。
【００３９】
次にステップＳ１５へ移行し、各無線端末２ａ、２ｂは、ステップＳ１４において通知されたＣＦＰ２２のスロットに対して無線基地局３へデータを送信する。これにより、無線基地局３は、予め予約しておいた各スロットに、各無線端末２ａ、２ｂからのデータを挿入することが可能となる。
【００４０】
このような本発明を適用した無線パケット通信方法によれば、以下に説明するような効果を得ることができる。
【００４１】
図７は、無線端末２の数Ｎに対するパケット廃棄率のシミュレーション結果を示している。この図７において、ＤＣは、作動周期（＝１、０．５）を示しており、本発明例におけるパケット廃棄率に加え、従来のＩＥＥＥ８０２．１５．４仕様におけるパケット廃棄率を比較のために示している。
【００４２】
いずれの場合においても、無線端末２の数Ｎが増加するにつれてパケット廃棄率は増加していた。また、本発明例は、従来仕様と比較してパケット廃棄率が低くなっていた。特に無線端末２の数Ｎが大きい場合において、従来仕様と比較したそのパケット廃棄率の格差が一段と大きくなる傾向も示されていた。またＤＣが減少するにつれて、パケット廃棄率が高くなる傾向も表れていた。
【００４３】
このように本発明では、上述したステップＳ１２におけるスロットの割り当てを実行することから、使用しないスロットを、他のデータの送信を希望している無線端末２に対して割り当てることが可能となり、スロットが確保されないことによるパケットの廃棄を防止することができる。
【００４４】
図８は、無線端末２の数Ｎに対する平均遅延時間（ｍｓ）のシミュレーション結果を示している。この図８では、ステップＳ１１におけるデータ情報の送信を”Request”として表し、またステップＳ１５におけるデータ送信を”Data”として表している。その結果、いずれの場合においても無線端末２の数Ｎが増加するにつれて平均遅延時間は増加していた。ちなみに、本発明例では、上述したステップＳ１１〜１４の工程が従来例と比較して新たに加わる分において、処理時間が増大し、従来仕様と比較して、僅かではあるがそのパケット送信に至るまでの平均遅延時間が増加していた。
【００４５】
図９は、無線端末２の数Ｎに対する平均消費電力の関係を示している。ちなみに、この平均消費電力は、無線端末２と、無線基地局３の双方についてシミュレーションを行った。その結果、本発明例では、従来例のＤＣ＝１と比較して、無線端末２と、無線基地局３について消費電力が減少する傾向が示されていた。特に無線端末２において、従来例と比較して消費電力を大幅に低減できることが分かった。その理由として、ＣＦＰ２２の後に、ＣＡＰ２３、Inactive期間が続く構成としていることから、上述のように電源をＯＦＦすることができ、また無線端末２側においても、その期間は同様に電源をＯＦＦすることができ、消費電力を低減することができるためである。特に、無線端末２における消費電力を減らすことができる本発明では、特に無線端末２を人体内に装着して内部の臓器の情報をリアルタイムに検出する場合等において好適となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明を適用した無線パケット通信システムにおけるシステム構成を示す図である。
【図２】スーパーフレーム構造を示す図である。
【図３】本発明を適用した無線パケット通信システムの制御フローを示す図である。
【図４】ＣＦＰを構成するスロットを各無線端末から送信される予定のデータフロー毎に割り当てた例を示す図である。
【図５】ＳＲＬに、スロットの割り当てを書き込んだ例を示す図である。
【図６】発明を適用した無線パケット通信システムによるスロットの予約方法について説明するための図である。
【図７】無線端末の数Ｎに対するパケット廃棄率のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】無線端末の数Ｎに対する平均遅延時間（ｍｓ）のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】無線端末の数Ｎに対する平均消費電力の関係を示す図である。
【図１０】一般的なＩＥＥＥ８０２．１５．４規格による無線通信ネットワークを示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  無線パケット通信システム
２  無線端末
３  無線基地局
２１  ビーコン
２２  ＣＦＰ
２３  ＣＡＰ
２４  Inactive期間
【図１】
2010068200.tif 000003
【図２】
2010068200.tif 000004
【図３】
2010068200.tif 000005
【図４】
2010068200.tif 000006
【図５】
2010068200.tif 000007
【図６】
2010068200.tif 000008
【図７】
2010068200.tif 000009
【図８】
2010068200.tif 000010
【図９】
2010068200.tif 000011
【図１０】
2010068200.tif 000012
【外国語明細書】
[Title of the Invention]  WIRELESS PACKET COMMUNICATION METHOD AND SYSTEM
[Technical Field]
【０００１】
The present invention relates to a wireless packet communication method
and system that execute data packet communication between a wireless base
station and a wireless terminal which carry out wireless packet communication
using a common wireless channel, and, more particularly, to a wireless packet
communication method and system suitable for reducing the amount of packets
dropped to thereby reduce consumed power in, particularly, a wireless terminal,
in the wireless personal area environment based on the standards of
IEEE802.15.4.
[Background Art]
【０００２】
Wireless LAN (Local Area Network) is advantageous over cable LAN in that
the space for cables is eliminated, and portable terminals including a notebook
type personal computer (notebook PC) can be connected to the LAN without
sacrificing the portability.  The wireless LAN itself becomes faster and
cheaper, so that an attempt of making the wireless LAN practical is accelerated.In this situation, standardization of wireless LAN is set forward in the IEEE
(Institute of Electrical and Electronics Engineering).
【０００３】
In a wireless packet communication system typified by the wireless LAN,
particularly, contention of wireless resources among a plurality of terminals
becomes an issue.  Avoiding the contention of wireless resources needs MAC
(Medium Access Control).  As the MAC protocol in the wireless LAN, a CSMA
(Carrier Sense Multiple Access) system is proposed that executes so-called
carrier sensing in which before a local terminal transmits a packet, a carrier
of another terminal is detected, and a packet of the local terminal is
transmitted when the carrier cannot be detected.  A CSMA/CA (Carrier Sense
Multiple Access with Collision Avoidance) system which is the CSMA system added
with a packet collision avoiding technique is also proposed.
【０００４】
In the CSMA/CA system, when communication is initiated and an ACK
(Acknowledge) signal returned from a communication counterpart wireless node is
received, the communication is considered to be construed successfully, whereas
when ACK signal is not received, it is construed that a communication collision
with another wireless node has occurred, so that a backoff time is provided
again to retransmit packet data.
【０００５】
Particularly in recent years, it is often the case where the CSMA/CA
system is compatible with the IEEE802.15.4 standards.  The IEEE802.15.4
standards define wireless communication which uses frequencies of around 868
MHz, 915 MHz and 2.45 GHz, and is used particularly in close-range communicationfor home electric appliance, such as Zigbee (registered trademark).  Zigbee
(registered trademark) uses a PHY layer (Physical Layer) and MAC layer, both
defined by the IEEE802.15.4 standards, to standardize a network layer and an
application layer positioned higher than the PHY layer and MAC layer.  The
Zigbee (registered trademark) makes the good use of the characteristics of the
IEEE802.15.4 standards to ensure very low power consumption, miniaturization and
cost reduction.
【０００６】
The IEEE802.15.4 standards are drawing attention to a key technology to
achieve a ubiquitous network society in future in addition to a sensor network,
home network and a communication network with various medical devices mounted onhuman bodies.
【０００７】
Wireless communication compatible with the IEEE802.15.4 standards
generally carries out close-range communication between a NC (Network-
Coordinator) 71 which controls a network 7, and a plurality of EDs (End Devices)72 as shown in Fig. 7.  As an example of the network 7, various network modes,
such as the star type, tree type and mesh type, are selectable.
【０００８】
The wireless communication compatible with the IEEE802.15.4 standards usesa so-called superframe structure using beacons.  The superframe structure
separates the beacon interval into a CAP (Contention Access Period) in which
every ED 72 is accessible, a CFP (Contention Free Period) in which a specific ED72 is exclusively accessible, and an inactive period in which the access of
every ED 72 is inhibited.  The CFP is equally divided into seven slots by a GTS
(Guaranteed Time Slot) mechanism, which are assigned to EDs 72 which have higherpriority to perform communication.
【０００９】
Conventional wireless packet communication systems compatible with the
IEEE802.15.4 standards are proposed in, for example, Patent documents 1, 2 and
the like.  In addition, as techniques of minimizing packet collision in the
CSMA/CA system, technologies disclosed in, for example, patent documents 3 and 4are proposed.
[Patent document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-102218
[Patent document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-026310.
[Patent document 3] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-242204
[Patent document 4] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-197177.
[Non-patent document 1] G. Lu. B. Krishnamachari and C. S. Raghavendra,
“Performance evaluation of the IEEE 802.15.4 MAC for low-rate low power
wireless networks,” in Proceedings of the IEEE International Performance
Computing and Communication Conference (IPCCC’04), Phoenix, AZ, Apr. 2004, pp.
701-706.
[Disclosure of the Invention]
[Problems to be Solved by the Invention]
【００１０】
In the network 7 shown in Fig. 10 according to the IEEE802.15.4 standards,slots of the CFP for integrating a data flow transmitted from each ED 72 are
predetermined and fixed for the ED 72.  At the time a plurality of EDs 72
simultaneously transmit data to the NC 71, one ED 72 may have no data to be
transmitted while another ED 72 transmits data at a very high rate.  In this
case, the above-described conventional approaches need to always secure slots,
which are not used, for the one ED 72, and the empty slots cannot be used for a
vast amount of data transmitted from the another ED 72, thus wasting slots.  In
addition, the slots of the CFP cannot be secured for data to be transmitted fromthe another ED 72, which brings about a problem that packets should be dropped.
【００１１】
The IEEE802.15.4 standards has proposed schemes of reducing the packet
dropping rate (e.g., see non-patent document 1.).  However, those schemes each
need to significantly modify the specification of the ED  and eventually the
specification of the overall system, and thus have a difficulty in their
adaptation to systems which are currently in operation.
【００１２】
Further, the conventional superframe structure has a CAP, CFP and inactiveperiod following a beacon, which brings about a problem that consumed power
cannot be reduced until the end of the CFP in the frame.  In the case where, forexample, an ED 72 is mounted in a human body to detect information on an
internal organ in real time over the network 7, particularly, it is necessary toreduce the consumed power of the ED 72 as much as possible.  In applying the
system as a medical communication system, therefore, there is a strong demand
of, particularly, lowering power consumption in the ED 72.
【００１３】
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-
mentioned problems and it is an object of the present invention to provide a
wireless packet communication method and system that can reduce the packet
dropping rate to ensure lower power consumption by efficiently using slots of a
CFP.
[Means for Solving the Problems]
【００１４】
To solve the problems described above, a wireless packet communication
method of executing wireless packet communication among a plurality of wireless
terminals and a wireless base station according to the invention comprises a
data information notification step of pre-notifying the wireless base station ofdata information on data to be transmitted by each of the wireless terminals, anassignment step of causing the wireless base station to adjust numbers of slots
of a CFP (Contention Free Period) and an inactive period in a frame having the
CFP, a CAP (Contention Access Period) and the inactive period following a
beacon, and assign slots constituting the CFP for each scheduled data flow to betransmitted from the each of the wireless terminals, based on the data
information received in the data information notification step, an SRL update
step of writing the slots constituting the CFP for each scheduled data flow and
assigned in the assignment step in an SRL (Slot Reservation List) to thereby
update the SRL, a slot notification step of causing the wireless base station tonotify each of the wireless terminals of the slots of the CFP assigned to the
each of the wireless terminals by means of the beacon by referring to the SRL
updated in the SRL update step, and a data transmission step of causing each of
the wireless terminals to transmit data to the wireless base station for the
slots of the CFP notified in the slot notification step.
【００１５】
To solve the problems described above, a wireless packet communication
system for executing wireless packet communication among a plurality of wirelessterminals and a wireless base station according to the invention comprises
wireless terminals each of which pre-notifies the wireless base station of data
information on data to be transmitted, and a wireless base station having
assignment means which adjusts numbers of slots of a CFP (Contention Free
Period) and an inactive period in a frame having the CFP, a CAP (Contention
Access Period) and the inactive period following a beacon, and assigns slots
constituting the CFP for each scheduled data flow to be transmitted from the
each of the wireless terminals, based on the data information received from eachof the wireless terminals, an SRL (Slot Reservation List) update means which
writes the slots constituting the CFP for each scheduled data flow and assigned
by the assignment means in an SRL  to thereby update the SRL, and a slot
notification means which notifies each of the wireless terminals of the slots ofthe CFP assigned to the each of the wireless terminals by means of the beacon byreferring to the SRL updated by the SRL update means, wherein each of the
wireless terminals transmits data to the wireless base station for the slots of
the CFP notified by the slot notification means in the wireless base station.
[Effect of the Invention]
【００１６】
The present invention with the above configuration can suppress the packetdropping rate lower and can thus suppress average consumed power lower.
[Best Mode for Carrying Out the Invention]
【００１７】
A wireless packet communication method and system which are adapted to a
wireless personal area environment based on the IEEE802.15.4 standards as the
best mode of carrying out the present invention will be described below in
detail referring to the accompanying drawings.
【００１８】
A wireless packet communication system 1 to which the present invention isadapted has a plurality of wireless terminals 2 and a wireless base station 3
which performs the general control of the network as shown in Fig. 1, for
example.  The wireless packet communication system 1 is a low-rate WPAN
(Wireless Personal Area Network) based on the IEEE802.15.4 standards.  The
wireless packet communication system 1 is not limited to a star type as shown inFig. 1, and may be adapted to any network mode, such as a tree type or mesh
type.
【００１９】
In the wireless packet communication system 1, a wireless terminal 2 may
be implanted in, for example, a human body, or may be mounted on a human body. 
Then, a wireless base station 3 may be provided outside the human body.  In thiscase, the wireless terminal 2 images the interior of the human body, or senses
various kinds of information in the human body, and transmits acquired data to
the wireless base station 3 outside the human body.  The wireless base station 3receives and analyzes the data to detect an abnormality of the human body.
【００２０】
The wireless terminal 2 can execute wireless packet communication with thewireless base station 3 in at least the WPAN, and can also execute wireless
packet communication with another wireless terminal 2 via the wireless base
station 3.  The following description will be given of a case where packet data
is radio-transmitted from the wireless terminal 2 to the wireless base station
3.  When the wireless terminal 2 is implanted in a human body, it is configured
by a very small chip.
【００２１】
The wireless base station 3 may have a configuration similar to the
configurations of the aforementioned portable information terminals.  The
wireless base station 3 serves as a coordinator.  The wireless base station 3
also serves to acquire beacons transmitted from the wireless terminals 2 and
synchronize the wireless terminal 2 with one another to connect the wireless
terminals 2 to the WPAN.
【００２２】
The wireless packet communication system 1 to which the present invention
is adapted uses a so-called superframe structure using beacons 21 as shown in
Fig. 2(a), for example.  The superframe has a CFP (Contention Free Period) 22, aCAP (Contention Access Period) 23, and an inactive period 24 following a beacon
21. Further, the time between two beacons 21 is divided into a predetermined
number of slots regardless of the cycle of the superframe.  In the superframe,
the CFP (Contention Free Period) 22 in which only a specific wireless terminal 2is exclusively accessible precedes the CAP 23, and the inactive period 24 in
which the access of every wireless terminal 2 is inhibited follows the CAP 22.
【００２３】
It is to be noted that in the superframe structure, the numbers of slots
constituting the CFP 22 and the inactive period 24 are variable, while the
number of slots constituting the CAP 23 is fixed.  The number of slots
constituting one frame is also fixed, so that if the number of slots of the CFP
22 is increased, the number of slots of the inactive period 24 should be
decreased accordingly, whereas if the number of slots of the CFP 22 is
decreased, the number of slots of the inactive period 24 should be increased
accordingly.
【００２４】
Next, the operation of the wireless packet communication system 1 to whichthe present invention is adapted will be described in detail referring to Fig.
3.  In the example of Fig. 3, two wireless terminals 2a, 2b each transmit data
to a single wireless base station 3.
【００２５】
First, in step S11, each wireless terminal 2a, 2b notifies the wireless
base station 3 of data information.  The data information to be notified in stepS11 is data information on data to be transmitted from each wireless terminal
2a, 2b.  When the wireless terminal 2a is about to transmit data to the wirelessbase station 3, for example, the wireless terminal 2a notifies a data cycle and
a data rate as data information on the data to be transmitted.  Likewise, the
wireless terminal 2b notifies the data cycle and data rate of data to be
transmitted as data information.  The data rate or the like of data to be
transmitted often differs between the wireless terminal 2a and the wireless
terminal 2b.  In step S11, however, the wireless base station 3 which has
received the data information can previously acquire various kinds of
information including the data rates of data to be transmitted from the wirelessterminal 2a and the wireless terminal 2b.  The timings of transmitting data
information from the wireless terminals 2a, 2b are not limited to the same
timing, and may have a slight interval therebetween.
【００２６】
Next, the flow proceeds to step S12 where the wireless base station 3
assigns slots.  The assignment of slots in the step S12 is executed based on thedata information received by the wireless base station 3 in step S11.
【００２７】
The assignment of slots in the step S12 is carried out by first adjusting
the number of slots constituting each of the CFP 22 and the inactive period 24
in the superframe structure.  When there is a large amount of data to be
inserted in the CFP 22, for example, the number of slots constituting the CFP 22is increased as shown in Fig. 2(b).  Then, the number of slots of the inactive
period 24 is decreased by the increased number of slots in the CFP 22.  When theamount of data to be inserted in the CFP 22 becomes smaller, on the other hand,
the number of slots constituting the CFP 22 is decreased.  Then, the number of
slots of the inactive period 24 is increased by the decreased number of slots inthe CFP 22.
【００２８】
According to the present invention, therefore, when there is a large
amount of data to be inserted in the CFP 22, the data insertion can be done
within one frame, not over a plurality of frames, by increasing the number of
slots constituting the CFP 22, so that the slots constituting a frame can be
used efficiently.  When there is a small amount of data to be inserted in the
CFP 22, on the other hand, power can be set OFF in the CAP 23 and inactive
period 24 following the CFP 22 by decreasing the number of slots constituting
the CFP 22, thus reducing consumed power.  That is, consumed power can be
reduced by increasing the ratio of the slots constituting the CAP 23 to the
slots constituting the inactive period 24 when the amount of data to be receivedis likely to become smaller.
【００２９】
In the step S12, after the adjustment of the numbers of the slots
constituting the CFP 22 and the inactive period 24, the slots constituting the
CFP 22 are assigned for each scheduled data flow to be transmitted from each
wireless terminal 2a, 2b.  Suppose that scheduled transmission of data flows F1
to F4 from the wireless terminal 2a, 2b as shown in Fig. 4, for example, can be
identified based on the received data information.  Fig. 4 shows an example in
this case where the flows F1 to F4 are formed in a jth frame located between a
(j-1)th frame and a (j+1)th frame in the order of the flow F2, flow F1, flow F4
and flow F3.
【００３０】
In step S12, each of the slots of the CFP 22 is assigned beforehand to
insert those data flows in the frame.  At this time, it is identified based on
the data information that a total of 49 slots are needed for the slots of the
CFP 22 for the flows F1 to F4.  First, to secure 49 slots as the slots of the
CFP 22, the numbers of the slots of the CFP 22 and the inactive period 24 are
adjusted.  In the diagram, numbers given under the jth frame are slot numbers. 
The slot Nos. 1 to 5 are assigned to the beacon 21.  Accordingly, the slot Nos.
6 to 53 are assigned to the CFP 22.  Next, for the CFP 22, the slot Nos. 6 to 13are assigned to the flow F2, the slot Nos. 14 to 29 are assigned to the flow F1,the slot Nos. 30 to 45 are assigned to the flow F4, and the slot Nos. 46 to 53
are assigned to the flow F3.
【００３１】
Information on the amount of data in each of the flows F1 to F4 is
described in the data information transmitted in the step S11.  It is therefore
possible to determine how many slots of the CFP 22 should be assigned to each ofthe flows F1 to F4 by acquiring the amount of data from the data information foreach of the flows F1 to F4.  This makes it possible to assign the slots of the
CFP 22 according to the amount of data for each of the flows F1 to F4 as
mentioned above.
【００３２】
Then, the flow proceeds to step S13 where the wireless base station 3
writes information in an SRL (Slot Reservation List).  The SRL is recorded on a
recording medium, such as a hard disk or memory, which is installed in the
wireless base station 3, for example, and information written in the SRL can be
read out by accessing to the recording medium where the SRL is recorded, as
needed.
【００３３】
Fig. 5 shows an example where assignment of slots is actually written in
the SRL in step S13.  In case of the jth frame, slot assignment is written in
the order of the flow F2, flow F1, flow F4 and flow F3 from above, with NS and
NL described for each of the flows F1 to F4.
【００３４】
The NS indicates the number of the slot where data writing is started, andthe NL indicates the number of slots needed to write data for each flow.  The
wireless base station 3 updates the SRL by writing information therein as
needed.  Writing of information in the SRL means reservation of slots for data
to be transmitted from the wireless terminal 3 thereafter.
【００３５】
It is to be noted that slots are reserved frame by frame.  Suppose that,
as shown in Fig. 6, for example, data packets from the wireless terminal 2 are
to be transmitted at a timing dk(i-1), a timing dki, a timing dk(i+1), and a
timing dk(i+2), and the length of one frame is TF.  It is also assumed that the
jth frame designated by TDki is assigned to current data to be transmitted at
the timing dki, and the (j+1)th frame designated by RDkiis assigned to next datato be transmitted at the timing dk(i+1).
【００３６】
In this case, according to the present invention, adjustment of the numberof slots of the CFP 22 and assignment of the slots constituting the CFP 22 for
each scheduled data flow to be transmitted from each wireless terminal 2 are
executed for next data to be transmitted in addition to data currently
transmitted.  That is, securing slots is reserved not only for the jth frame
designated by TDki but also for the (j+1)th frame designated by RDki for next
data.  Then, information for the reserved slots is written in the SRL.
【００３７】
When current data to be transmitted becomes data to be transmitted at the
timing dki+1, it is the (j+1)th frame which is designated by TDki+1, and it is
the (j+2)th frame which is designated by RDki+1.  The (j+2)th frame is the framethat will be assigned at the time of next data transmission, and its slots
should be reserved beforehand.  Two slot reservations for the current data
transmission and the next data transmission are carried out in this manner whileshifting TDk and RDkto subsequent frames in order, and the SRL is updated every
time.
【００３８】
Next, the flow proceeds to step S14 where the slots of the CFP 22 assignedfor each of the wireless terminals 2a, 2b in the step S13 are notified to each
wireless terminal 2a, 2b by the wireless base station 3 by means of the beacon
21.  At this time, the wireless base station 3 refers to the updated SRL to readinformation on the slots written therein, and transmits the information to the
wireless terminal 2a, 2b.  The wireless base station 3 need not transmit
information on all the slots described in the SRL to each wireless terminal 2a,
2b, but has only to notify each wireless terminal 2a, 2b of slots for a data
flow scheduled to be transmitted from each wireless terminal 2a, 2b.  In the
case where the flows F1 and F2 in the flows F1 to F4 are scheduled to be
transmitted from the wireless terminal 2a, and the flows F3 and F4 are scheduledto be transmitted from the wireless terminal 2b, information on the slots
assigned to the flows F1 and F2 is transmitted to the wireless terminal 2a,
while information on the slots assigned to the flows F3 and F4 is transmitted tothe wireless terminal 2b.
【００３９】
Next, the flow proceeds to step S15 where each wireless terminal 2a, 2b
transmits data to the wireless base station 3 for the slots of the CFP 22
notified in step S14.  This can allow the wireless base station 3 to insert the
data from each wireless terminal 2a, 2b in each slot reserved beforehand.
【００４０】
The wireless packet communication method to which the present invention isadapted can have advantages to be discussed below.
【００４１】
Fig. 7 shows the result of simulation of the packet dropping rate vs. the
number N of wireless terminals 2.  In Fig. 7, DC indicates a duty cycle (=1,
0.5), with the conventional packet dropping rate according to the specification
of IEEE802.15.4 being shown in addition to the packet dropping rate according tothe present invention by way of comparison.  
【００４２】
In either case, as the number N of wireless terminals 2 increased, the
packet dropping rate increased.  In addition, the present invention had a lower
packet dropping rate than that of the conventional specification.  In case of a
large number N of wireless terminals 2, particularly, the difference between thepacket dropping rate of the present invention and that of the conventional
specification tended to become much larger.  There was a tendency that the
packet dropping rate would increase as the DC decreased.
【００４３】
According to the present invention, as the slot assignment in step S12 is
carried out, unused slots can be assigned to another wireless terminal 2 which
wants to transmit another data, thus making it possible to prevent packets from
being dropped as a result of slots unsecured.
【００４４】
Fig. 8 shows the result of simulation of an average delay time (ms) vs.
the number N of wireless terminals 2.  In Fig. 8, "Request" represents
transmission of data information in step S11, and "Data" represents data
transmission in step S15.  In either case, as the number N of wireless terminals2 increased, the average delay time increased.  It is to be noted that accordingto the present invention, the addition of the steps S11 to S14 to the
conventional example increased the processing time, which resulted in a slight
increase in average delay time to the transmission of packets as compared with
the average delay time according to the conventional specification.
【００４５】
Fig. 9 shows the relationship between the number N of wireless terminals 2and the average consumed power.  The average consumed power was acquired by
performing simulation on both the wireless terminal 2 and the wireless base
station 3.  As the result of the simulation, the present invention showed a
tendency that the consumed power would become lower for the wireless terminal 2
and the wireless base station 3 as compared with the conventional example with
DC=1.  It is apparent that the consumed power particularly in the wireless
terminal 2 could be reduced significantly as compared with the conventional
example.  This is because the structure having the CFP 22, CAP 23 and the
inactive period 24 following the CFP 22 can allow power to be set OFF as
mentioned above, and the wireless terminal 2 can likewise be powered OFF during
the periods, thus lowering the consumed power.  The present invention which can
reduce the consumed power in the wireless terminal 2 is particularly suitable
for a case, for example, where a wireless terminal 2 is mounted in a human body
to detect information on internal organs in real time.
[Brief Description of the Drawings]
【００４６】
Fig. 1 is a diagram showing the system configuration of a wireless packet
communication system to which the present invention is adapted.
Fig. 2 is a diagram showing a superframe structure.
Fig. 3 is a diagram illustrating the control flow of the wireless packet
communication system to which the present invention is adapted.
Fig. 4 is a diagram showing an example where slots constituting a CFP are
assigned for each scheduled data flow to be transmitted from each wireless
terminal.
Fig. 5 is a diagram showing an example where slot assignment is written inan SRL.
Fig. 6 is a diagram for explaining a method of reserving slots by the
wireless packet communication system to which the present invention is adapted.
Fig. 7 is a diagram showing the result of simulation of the packet
dropping rate vs. the number N of wireless terminals.
Fig. 8 is a diagram showing the result of simulation of an average delay
time (ms) vs. the number N of wireless terminals.
Fig. 9 is a diagram showing the relationship between the number N of
wireless terminals and average consumed power.
Fig. 10 is a diagram showing a general wireless communication network
compatible with the IEEE802.15.4 standards.
[Description of Reference Numerals]
【００４７】
1   wireless packet communication system
2   wireless terminal
3   wireless base station
21  beacon
22  CFP
23  CAP
24  inactive period
[claim 1]   A wireless packet communication method of executing wireless packet
communication among a plurality of wireless terminals and a wireless base
station, the method comprising:
a data information notification step of pre-notifying the wireless base
station of data information on data to be transmitted by each of the wireless
terminals;
an assignment step of causing the wireless base station to adjust numbers
of slots of a CFP (Contention Free Period) and an inactive period in a frame
having the CFP, a CAP (Contention Access Period) and the inactive period
following a beacon, and assign slots constituting the CFP for each scheduled
data flow to be transmitted from the each of the wireless terminals, based on
the data information received in the data information notification step;
an SRL update step of writing the slots constituting the CFP for each
scheduled data flow and assigned in the assignment step in an SRL (Slot
Reservation List) to thereby update the SRL;
a slot notification step of causing the wireless base station to notify
each of the wireless terminals of the slots of the CFP assigned to the each of
the wireless terminals by means of the beacon by referring to the SRL updated inthe SRL update step; and
a data transmission step of causing each of the wireless terminals to
transmit data to the wireless base station for the slots of the CFP notified in
the slot notification step.
[claim 2]   The wireless packet communication method according to claim 1,
wherein in the assignment step, adjustment of the number of slots of the CFP andassignment of the slots constituting the CFP for each scheduled data flow
transmitted from each of the wireless terminals are executed for next data to betransmitted in addition to data currently transmitted, and
in the SRL update step, the SRL is updated by writing the number of the
slots of the CFP adjusted in the assignment step and the slots constituting the
CFP for each scheduled data flow in the SRL for the next data to be transmitted
in addition to the data currently transmitted.
[claim 3]   The wireless packet communication method according to claim 1 or 2,
wherein in the data information notification step, a data cycle and a data rate
are notified as the data information.
[claim 4]   The wireless packet communication method according to any one of
claims 1 to 3, wherein a protocol of the wireless packet communication conforms
to standards of IEEE802.15.4.
[claim 5]   A wireless packet communication system for executing wireless packetcommunication among a plurality of wireless terminals and a wireless base
station, the system comprising:
wireless terminals each of which pre-notifies the wireless base station ofdata information on data to be transmitted; and
a wireless base station having assignment means which adjusts numbers of
slots of a CFP (Contention Free Period) and an inactive period in a frame havingthe CFP, a CAP (Contention Access Period) and the inactive period following a
beacon, and assigns slots constituting the CFP for each scheduled data flow to
be transmitted from the each of the wireless terminals, based on the data
information received from each of the wireless terminals, SRL (Slot Reservation
List) update means which writes the slots constituting the CFP for each
scheduled data flow and assigned by the assignment means in an SRL to thereby
update the SRL, and slot notification means which notifies each of the wireless
terminals of the slots of the CFP assigned to the each of the wireless terminalsby means of the beacon by referring to the SRL updated by the SRL update means,
wherein each of the wireless terminals transmits data to the wireless basestation for the slots of the CFP notified by the slot notification means in the
wireless base station.
[claim 6]   The wireless packet communication system according to claim 5,
wherein the assignment means executes adjustment of the number of slots of the
CFP and assignment of the slots constituting the CFP for each scheduled data
flow transmitted from each of the wireless terminals for next data to be
transmitted in addition to data currently transmitted, and
the SRL update means updates the SRL by writing the number of the slots ofthe CFP adjusted in the assignment step and the slots constituting the CFP for
each scheduled data flow in the SRL for the next data to be transmitted in
addition to the data currently transmitted.
[claim 7]   The wireless packet communication system according to claim 5 or 6,
wherein each of the wireless terminals notifies a data cycle and a data rate as
the data information.
[claim 8]   The wireless packet communication system according to any one of
claims 5 to 7, wherein a protocol of the wireless packet communication conforms
to standards of IEEE802.15.4.
[Abstract]
[Object]  A packet dropping rate can be reduced comparingwith the standards of
IEEE802.15.4.
[Solution Means]  Based on the data information received from each of the
wireless terminals, the numbers of slots of a CFP 22 and an inactive period 24
in a frame having the CFP 22, a CAP 23 and the inactive period 24 following a
beacon 21 are adjusted, and slots constituting the CFP 22 for each scheduled
data flow to be transmitted from each wireless terminal 2 are assigned.  An SRL
is updated by writing the assigned slots constituting the CFP 22 for each
scheduled data flow in the SRL, and each wireless terminal 2 is notified of the
slots of the CFP assigned to each wireless terminal 2 by means of the beacon 21
by referring to the updated SRL.
[Selected Drawing]  Fig. 3
[Fig.1]
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[Fig.2]
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[Fig.3]
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[Fig.4]
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[Fig.5]
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[Fig.6]
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[Fig.7]
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[Fig.8]
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[Fig.9]
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[Fig.10]
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