(57)【要約】【課題】通信装置間のトラフィック量に応じて、アクティブ期間の長さを柔軟に制御して、データ遅延の増加を抑制することができる通信タイミング制御装置及び方法を提供する。【解決手段】本発明の通信タイミング制御装置は、１又は複数の通信装置に対して自装置の起動期間を知らせるタイミング信号を送信するタイミング信号送信手段と、タイミング信号の受信により起動期間に通信する各他の通信装置から、当該他の通信装置のデータの送信完了か否かを示す送信完了情報を受信する受信手段と、送信完了情報に基づき少なくとも１以上の他の通信装置のデータ送信が未完の場合に、起動期間を変更する起動期間変更手段と、各他の通信装置に対して起動期間の変更通知を行う通知手段とを備えることを特徴とする。【選択図】      図１
2010057072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数の通信装置に対して自装置の起動期間を知らせるタイミング信号を送信するタイミング信号送信手段と、
上記タイミング信号の受信により起動期間に通信する上記各他の通信装置から、当該他の通信装置のデータの送信完了か否かを示す送信完了情報を受信する受信手段と、
上記送信完了情報に基づき少なくとも１以上の上記他の通信装置のデータ送信が未完の場合に、上記起動期間を変更する起動期間変更手段と、
上記各他の通信装置に対して上記起動期間の変更通知を行う通知手段と
を備えることを特徴とする通信タイミング制御装置。
【請求項２】
上記各他の通信装置からのタイミング信号の送信タイミングを判断して、上記起動期間の変更を制限する変更制限手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信タイミング制御装置。
【請求項３】
上記変更制限手段が、
上記各他の通信装置が送信した上記タイミング信号を受信するタイミング信号受信部と、
上記各他の通信装置の上記タイミング信号の送信タイミングと、自装置のタイミング信号の送信タイミングとの時間差に基づいて変更可能限度を判定する変更可能限度判定部と、
上記変更可能限度を用いて、上記起動期間の変更制限を判断する変更制限判断部と
を有することを特徴とする請求項２に記載の通信タイミング制御装置。
【請求項４】
他の通信装置の起動期間を知らせるタイミング信号を上記他の通信装置から受信するタイミング信号受信手段と、
上記タイミング信号の受信により、上記他の通信装置の起動期間に上記他の通信装置と通信する通信手段と、
自装置が送信するデータの送信完了か否かを示す送信完了情報を送信する送信手段と、
上記他の通信装置の上記起動期間の変更通知を受け取る通知手段と
を備えることを特徴とする通信タイミング制御装置。
【請求項５】
通信タイミング制御装置が、タイミング信号送信手段、受信手段、起動期間変更手段及び通知手段を備え、
上記タイミング信号送信手段が、１又は複数の通信装置に対して自装置の起動期間を知らせるタイミング信号を送信するタイミング信号送信工程と、
上記受信手段が、上記タイミング信号の受信により起動期間に通信する上記各他の通信装置から、当該他の通信装置のデータの送信完了か否かを示す送信完了情報を受信する受信工程と、
上記起動期間変更手段が、上記送信完了情報に基づき少なくとも１以上の上記他の通信装置のデータ送信が未完の場合に、上記起動期間を変更する起動期間変更工程と、
上記通知手段が、上記各他の通信装置に対して上記起動期間の変更通知を行う通知工程と
を有することを特徴とする通信タイミング制御方法。
【請求項６】
通信タイミング制御装置が、タイミング信号受信手段、通信手段、送信手段及び通知手段を備え、
上記タイミング信号受信手段が、他の通信装置の起動期間を知らせるタイミング信号を上記他の通信装置から受信するタイミング信号受信工程と、
上記通信手段が、上記タイミング信号の受信により、上記他の通信装置の起動期間に上記他の通信装置と通信する通信工程と、
送信手段が、自装置が送信するデータの送信完了か否かを示す送信完了情報を送信する送信工程と、
上記通知手段が、上記他の通信装置の上記起動期間の変更通知を受け取る通知工程と
を有することを特徴とする通信タイミング制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信タイミング制御装置及び方法に関し、例えば、複数の通信装置が無線通信を行う無線ネットワークにおける通信タイミング制御装置及び方法に適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
多数のセンサからの情報を収集して、新しい情報を抽出したり、機器を制御したりするセンサネットワークが普及しつつある。センサネットワークでは、複数の無線装置がツリー状、またはメッシュ状につながり情報をやりとりする近距離無線ネットワークが利用されており、その標準無線方式としてIEEE802.15.4が使われている。
【０００３】
近距離無線ネットワークでは、複数の無線装置が同時に送信を行うと、電波干渉を起こして無線通信が正しく行えないため、お互いにタイミングをずらして通信を行う通信タイミング制御が必要である。
【０００４】
通信タイミング制御の主な例としては、スロット割当方式とCSMA／CA（carrier  sense  multiple  access  with  collision  avoidance)方式がある。スロット割当方式は、図２のように、各無線装置が通信を行うスロットを予め決めておき、常に固定されたタイミングで通信を行う。集中管理が必要であり、無線装置の追加・削減などの変化に対する柔軟性は低いが、小さいネットワークでは管理が容易である。割り当てられたスロット以外では、自分宛のデータが送信されてくることがないので、受信をしないでスリープすることが可能であり、低消費電力を実現できる。CSMA／CA方式は、通信前に他の無線装置が通信を行っていないか確認してから送信する。集中管理が不要であり、柔軟性が高いが、相手がいつ自分宛に送信してくるかわからないため、常に受信をしておく必要があり、スリープすることができないため、低消費電力を実現しにくい。なお、スロット割当方式には、データ発生量に応じてスロットの大きさを変える動的スロット割当の方法も提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
IEEE802.15.4(以下、従来技術と呼ぶ)では、図２に示すようなクラスタツリー構造を主なネットワーク構成としている。通信タイミング制御方式としては、CSMA／CA方式のほかに、スロット割当方式とCSMA／CA方式を融合した「ビーコン方式」を規定している。
【０００６】
ビーコン方式は、図３に記載されている。ツリーの親の通信装置がビーコン信号を一定間隔で送信し、ビーコン間の前半に設定した「アクティブ期間」にツリーの子の通信装置と無線通信を行う。アクティブ期間での通信時はスロット割当と異なり、子の通信装置の誰と通信しても良く、通信時にはCSMA／CAを行うことで、親や子の通信装置同士の電波干渉を避ける。ビーコン間の後半に設定した「インアクティブ期間」では、この親子間での通信は行われず、他のツリーの親子間での通信が行われる。各親子間でのアクティブ期間をずらすことで、電波干渉を起こさず無線通信を行うことができるだけでなく、インアクティブ期間では、親の通信装置はスリープすることが可能となり、低消費電力を実現できる。図３に各ツリーのアクティブ期間の関係例を示す。なお、この図３のように、ツリーが２段以上になっている場合は、通信装置Ｃのように、通信装置Ａの子であるが、通信装置Ｅ，Ｆの親であるため、自分のインアクティブ期間であっても、親の通信装置Ａと通信する期間では、データ伝送が必要な場合はスリープせずに通信を行うことになる。
【０００７】
各親が発信するビーコン信号には、ビーコン間隔（周期）やアクティブ期間とインアクティブ期間の長さの情報が含まれており、ビーコン信号を聞くことで、子の通信装置は親の通信装置のタイミングを知ることができるだけでなく、隣接する他の親子間の通信タイミングを知ることもできる。近距離無線ネットワーク全体を構成する通信装置の数が多い場合は、ビーコン周期は長く、アクティブ期間は短くするのが伝送効率（電波利用効率）上、良くなる。例えば、IEEE802.15.4を利用する標準規格であるＺｉｇＢｅｅでは、ビーコン周期は１秒程度、アクティブ期間は１５ｍ秒程度を推奨値としている。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−３０００６８号公報
【非特許文献１】ＩＥＥＥ標準  ８０２．１５．４−２００６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記構成の装置では、子の通信装置の通信データの発生量に関係なく、親の通信装置が固定的にアクティブ期間を決定してしまうために、発生したデータ量に対してアクティブ期間が短いと、１回のアクティブ期間内にデータを送りきれずに、次のアクティブ期間までデータ転送が持ち越しになってしまうという問題がある。これにより、データ転送遅延が増大するだけでなく、子の通信装置で長時間データを保持するためのバッファが必要となり、十分なバッファサイズを用意できない場合には、バッファ溢れも発生する。
【００１０】
これを解決するために固定的なアクティブ期間を長く設定すると、多くのデータが発生した時は１回のアクティブ期間でデータ転送が完了するのでそのときの遅延はなくなるが、少しのデータしか発生しない時は、アクティブ期間が長すぎて無駄になるだけでなく、ビーコン周期を長くなり、ネットワーク全体の伝送効率が悪くなると言う問題が発生する。また、省電力化の観点からも、スリープ時間は長く、アクティブ期間を短く設定することが望ましい。
【００１１】
そのため、通信装置間のトラフィック量に応じて、アクティブ期間の長さを柔軟に制御して、データ遅延の増加を抑制することができる通信タイミング制御装置及び方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる課題を解決するために、第１の本発明の通信タイミング制御装置は、（１）１又は複数の通信装置に対して自装置の起動期間を知らせるタイミング信号を送信するタイミング信号送信手段と、（２）タイミング信号の受信により起動期間に通信する各他の通信装置から、当該他の通信装置のデータの送信完了か否かを示す送信完了情報を受信する受信手段と、（３）送信完了情報に基づき少なくとも１以上の他の通信装置のデータ送信が未完の場合に、起動期間を変更する起動期間変更手段と、（４）各他の通信装置に対して起動期間の変更通知を行う通知手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
第２の本発明の通信タイミング制御装置は、（１）他の通信装置の起動期間を知らせるタイミング信号を他の通信装置から受信するタイミング信号受信手段と、（２）タイミング信号の受信により、他の通信装置の起動期間に他の通信装置と通信する通信手段と、（３）自装置が送信するデータの送信完了か否かを示す送信完了情報を送信する送信手段と、（４）他の通信装置の起動期間の変更通知を受け取る通知手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第３の本発明の通信タイミング制御方法は、通信タイミング制御装置が、タイミング信号送信手段、受信手段、起動期間変更手段及び通知手段を備え、（１）タイミング信号送信手段が、１又は複数の通信装置に対して自装置の起動期間を知らせるタイミング信号を送信するタイミング信号送信工程と、（２）受信手段が、タイミング信号の受信により起動期間に通信する各他の通信装置から、当該他の通信装置のデータの送信完了か否かを示す送信完了情報を受信する受信工程と、（３）起動期間変更手段が、送信完了情報に基づき少なくとも１以上の他の通信装置のデータ送信が未完の場合に、起動期間を変更する起動期間変更工程と、（４）通知手段が、各他の通信装置に対して起動期間の変更通知を行う通知工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
第４の本発明の通信タイミング制御方法は、通信タイミング制御装置が、タイミング信号受信手段、通信手段、送信手段及び通知手段を備え、（１）タイミング信号受信手段が、他の通信装置の起動期間を知らせるタイミング信号を他の通信装置から受信するタイミング信号受信工程と、（２）通信手段が、タイミング信号の受信により、他の通信装置の起動期間に他の通信装置と通信する通信工程と、（３）送信手段が、自装置が送信するデータの送信完了か否かを示す送信完了情報を送信する送信工程と、（４）通知手段が、他の通信装置の起動期間の変更通知を受け取る通知工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、通信装置間のトラフィック量に応じて、アクティブ期間の長さを変更してデータ遅延の増加を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（Ａ）第１の実施形態
以下では、本発明の通信タイミング制御装置及び方法の第１の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１８】
第１の実施形態では、ビーコン方式を採用したクラスタツリートポロジーにおいて、相互にデータパケットを無線通信する通信装置に、本発明を適用する場合の実施形態を説明する。
【００１９】
第１の実施形態は、伝送するデータ量に応じてアクティブ期間を動的に変更する技術である。具体的には、子の通信装置がパケットデータを送るごとに、まだ発生データが残っているのか、完了したのかを親の通信装置に知らせる。親の通信装置はアクティブ期間が終了する時点でデータ伝送が完了していない子の通信装置がある場合には、アクティブ期間を延長して通信を継続する技術である。
【００２０】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態の親の通信装置が有する親送受信装置の内部構成を示す内部構成図である。図４は、第１の実施形態の子の通信装置が有する子送受信装置の内部構成を示す内部構成図である。
【００２１】
なお、クラスタツリートポロジーにおいては、通信装置の存在位置によっては、自装置が親と子の両方になり得ることがあるが、その場合、通信装置は図１及び図４に示す両方の機能構成を併せもつ構成をとる。
【００２２】
図１に示すように、親の通信装置が有する親送受信装置１００は、送信データ構成部１０１、ビーコン信号構成部１０２、アクティブ期間延長信号構成部１０３、送信部１０４、受信部１０５、受信データ解析部１０６、アクティブ期間延長判断部１０７、スリープ制御部１０８を少なくとも有して構成される。
【００２３】
送信データ構成部１０１は、入力された送信情報から送信データを構成するものであり、構成した送信データを送信部１０４に与えるものである。ここで、送信情報としては、例えば、自装置が取得した送信データや、他の通信装置宛に転送する受信データ等が該当する。
【００２４】
ビーコン信号構成部１０２は、入力された送受信タイミング設定情報によりビーコン信号を構成するものであり、送受信タイミング設定情報及びビーコン信号を送信部１０４に与えるものである。
【００２５】
ここで、ビーコン信号は、隣接する通信装置に対して、自装置のアクティブ期間のタイミングを通知させる信号である。
【００２６】
また、送受信タイミング設定情報とは、ビーコン信号の衝突を回避するためのスケジューリング情報が該当する。ビーコン信号の衝突としては、ビーコン信号とビーコン信号との衝突、ビーコン信号とデータフレームとの衝突、ビーコン信号とＡＣＫ信号との衝突があるが、通信装置間でアクティブ期間の重複を回避させる観点から、ビーコン信号の送受信タイミングは重要であり、ネットワーク構築時にスケジューリングした送受信タイミング設定情報に基づくタイミングに従って、ビーコン信号構成部１０２はビーコン信号を構成する。
【００２７】
ここで、アクティブ期間（ＳＤ：Superframe  Duration）とビーコン間隔（ＢＩ：Beacon  Interval）の設定方法としては、種々の方法を適用することができ、例えば、次に示す方法を適用できる。
【００２８】
ＳＤ＝ａBasesuperframeDuration×２ＳＯ  ・・・（１）
ＢＩ＝ａBasesuperframeDuration×２ＢＯ  ・・・（２）
ここで、ＳＯ（Superframe  Order）、ＢＯ（Beacon  Order）はそれぞれ、親の通信装置（例えば、ＺｉｇＢｅｅの場合のコーディネータ、ルータなど）で同じ値とすることができ、ａBasesuperframeDuration＝１５．３６ｍ秒、０≦ＳＯ≦ＢＯ≦１４とする。
【００２９】
このように設定することで、親の通信装置が定期的に発せられるビーコン信号を子の通信装置が同期することができる。
【００３０】
アクティブ期間延期信号構成部１０３は、後述するアクティブ期間延長判断部１０７から延長指示と対象となる子の通信装置の識別情報（ＩＤ）とを受けた場合に、その対象となる子の通信装置に渡すためのアクティブ期間延長信号を構成するものであり、構成したアクティブ期間延長信号を送信部１０４に与えるものである。
【００３１】
ここで、アクティブ期間延長信号とは、自装置（親の通信装置）がアクティブ期間を延長することを、子の通信装置に知らせる信号である。
【００３２】
送信部１０４は、送信データ構成部１０１、ビーコン信号構成部１０２、アクティブ期間延長信号構成部１０３から受けた送信データ、ビーコン信号、アクティブ期間延長信号を、指示されたタイミングで指示された子の通信装置に対して無線通信で送信するものである。
【００３３】
受信部１０５は、子の通信装置から無線通信で受信するものであり、受信データを受信データ解析部１０６に与えるものである。
【００３４】
受信データ解析部１０６は、受信部１０５から受け取った受信データを解析するものである。また、受信データ解析部１０６は、受信データに含まれる受信情報を出力するものである。さらに、受信データ解析部１０６は、受信データに含まれている送信完了フラグをアクティブ期間延長判断部１０７に与えるものである。
【００３５】
アクティブ期間延長判断部１０７は、送信完了フラグを確認し、送信が完了していない場合には、アクティブ期間を延長することを判断し、アクティブ期間延長信号構成部１０３及びスリープ制御部１０８に対して延長指示をするものである。
【００３６】
スリープ制御部１０８は、入力された送受信タイミング設定情報に従って、スリープ又は起動する時刻を決定し、送信部１０４及び受信部１０５を制御するものである。
【００３７】
図４に示すように、子の通信装置が有する子送受信装置２００は、受信部２０１、受信データ解析部２０２、ビーコン信号解析部２０３、アクティブ期間延長信号解析部２０４、送信完了判断付送信データ構成部２０５、送信部２０６、スリープ制御部２０７を少なくとも有して構成される。
【００３８】
受信部２０１は、親の通信装置から無線通信で受信するものであり、受信したデータを受信データ解析部２０２、ビーコン信号解析部２０３及びアクティブ期間延長信号解析部２０４に与えるものである。
【００３９】
受信データ解析部２０２は、受信部２０１から受けた受信データを解析して受信情報を抽出するものである。
【００４０】
ビーコン信号解析部２０３は、受信部２０１から受けたビーコン信号を解析して、親の通信装置のビーコン周期やアクティブ期間の情報を取り出すものであり、スリープ制御部２０７に対してビーコン周期及びアクティブ期間の情報を与えるものである。
【００４１】
アクティブ期間延長信号解析部２０４は、受信部２０１からアクティブ期間延長信号を受けた場合に、親の通信装置がアクティブ期間を延長すると判断し、その情報を送信部２０６及びスリープ制御部２０７に与えるものである。
【００４２】
送信完了判断付送信データ構成部２０５は、入力された送信情報から送信データを構成するものであり、構成した送信データを送信部２０６に与えるものである。この際、まだ送信情報がバッファに残っている場合には、送信完了フラグをＯＦＦにして渡し、送信情報が終わった場合には、送信完了フラグをＯＮにして渡す。
【００４３】
送信部２０６は、送信データ構成部２０５から受けた送信データを指示されたタイミングで親の通信装置に対して無線通信で送信するものである。送信部２０６は、アクティブ期間延長信号解析部２０４からアクティブ期間延長情報を受けた場合は、アクティブ期間を延長して送信する。
【００４４】
スリープ制御部２０７は、ビーコン信号解析部２０３から受けたビーコン周期及びアクティブ期間の情報と、アクティブ期間延長信号解析部２０４から受けたアクティブ期間延長情報に従って、スリープ又は起動する時刻を決定し、受信部２０１及び送信部２０６を制御するものである。
【００４５】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態の通信タイミング制御方法の処理の動作について図面を参照しながら説明する。
【００４６】
図５〜図７は、第１の実施形態の通信タイミング制御方法の処理を説明する説明図である。図５〜図７において、左側に通信システムの構成を示し、右側に左側の通信装置間の通信タイミングを示す。
【００４７】
図５において、各親の通信装置は、ビーコン信号を送出し、隣接する子の通信装置に親の通信装置のアクティブ期間を知らせる。このとき、通常時では、各親の通信装置が同じ長さのアクティブ期間を規定して通信を行うようにする。
【００４８】
この際、アクティブ期間が延長できるように、それぞれのアクティブ期間の後ろは、どの親の通信装置もアクティブ期間としていない、空白の期間を予め設けておく。この空白の期間はアクティブ期間の整数倍にしておく。
【００４９】
親の通信装置からのビーコン信号を受信した子の通信装置は、送信するデータがある場合には、親の通信装置のアクティブ期間にデータを送信する。子の通信装置は、データを送信する際、送信完了フラグを利用して、まだ発生データが残っているのか、完了したのかを親の通信装置に知らせる。図５では、子の通信装置が、送信完了フラグをＯＮとする。
【００５０】
また、親の通信装置は、アクティブ期間の終了する時点でデータ伝送の完了していない子の通信装置がある場合には、該当する子の通信装置へＡＣＫ（アクティブ期間延長信号）を返して、アクティブ期間を延長して通信を継続する。
【００５１】
例えば、図６に例示する場合、子の通信装置Ｂに送信データが残っており、子の通信装置Ｂは、送信完了フラグがＯＦＦのデータを送信する。親の通信装置Ａは、送信完了フラグＯＦＦを受信すると、アクティブ期間を延長して、子の通信装置Ｂと通信を続けている。
【００５２】
図６の例では、１つの子の通信装置Ｂからのみ、送信完了フラグＯＦＦが届いた例を示したが、これに限定するものではない。例えば、図７に示すように、２つの子の通信装置Ｂ及びＣから送信完了フラグＯＦＦを受信した場合を示す。
【００５３】
図７に示すように、複数の子の通信装置から送信完了フラグＯＦＦが届いた場合、複数の子の通信装置Ｂ及びＣに対してアクティブ期間延長信号を返信し、複数の子の通信装置Ｂ及びＣで延長されたアクティブ期間を共用するようにしてもよい。この場合、全ての子の通信装置からの送信完了フラグがＯＮになるまでアクティブ期間が延長される。
【００５４】
また図６の例では、通信が完了した別の子の通信装置Ｃへは、親の通信装置Ａからはアクティブ期間延長信号を返しておらず、親の通信装置Ａと子の通信装置Ｂがアクティブ期間を延長して通信を継続していることは、通信装置Ｃは知らないが、この動作に限定するものではない。親の通信装置は、アクティブ期間を延長する際には、通信が完了した子の通信装置へもアクティブ期間延長信号を送り、延長して通信を行うようにしても良い。
【００５５】
また、上述の例では、延長するアクティブ期間は元のアクティブ期間と同じサイズとしているが、これに限定されるものではない。通常のアクティブ期間よりも短い、または長いアクティブ期間を延長するようにしてもよい。その際、延長するアクティブ期間の長さは、予め親子の通信装置間で決めておいても良いし、アクティブ期間延長信号にその長さを含めて通知しても良い。
【００５６】
また、子の通信装置が送信完了フラグＯＦＦだけを返す例を示したが、発生したデータがどれぐらい残っているかを合せて通知するようにしても良い。その際、親の通信装置は受けたデータ残量に応じて延長するアクティブ期間を調整するようにしても良い。
【００５７】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、データデータ発生量が多く、１回のアクティブ期間で通信が完了しなかった場合に、動的にアクティブ期間を延長して通信を完了させることができるので、次のアクティブ期間の周期まで通信を待つ必要がなく、伝送遅延を少なくすることができる。また、送信バッファが溢れることを防ぐこともできる。
【００５８】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明の通信タイミング制御装置及び方法の第２の実施形態について図面を参照して説明する。
【００５９】
第１の実施形態では、アクティブ期間の延長に制限のない場合を例示したが、制限なくアクティブ期間を延長すると、図８に示すように周辺の親の通信装置があると、その周辺の親の通信装置のビーコン信号との衝突が発生する可能性がある。
【００６０】
第２の実施形態では、周辺のビーコン信号の状況を把握して、アクティブ期間を延長制限することに特徴がある。
【００６１】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
第２の実施形態は、親の通信装置が有する親送受信装置の内部構成が第１の実施形態と異なる。
【００６２】
図９は、第２の実施形態の親の通信装置が有する親送受信装置の内部構成を示す内部構成図である。
【００６３】
図９において、親送受信装置３００は、図１に示す親送受信装置１００のアクティブ期間延長判断部１０７に代えて制限付アクティブ期間延長部３０３を備え、さらに周辺ビーコン受信部３０１、延長可能期間判定部３０２を追加する構成を備える。
【００６４】
なお、図１に示す親送受信装置１００の構成要素と同じ構成要素については同じ番号を付して、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６５】
周辺ビーコン受信部３０１は、周辺の親の通信装置が送信しているビーコン信号を受信するものであり、その情報を延長可能期間判定部３０２に与えるものである。
【００６６】
延長可能期間判定部３０２は、周辺ビーコン受信部３０１から得た周辺の親の通信装置のビーコンタイミングを解析し、自装置のアクティブ期間について何回延長可能か否かを判定するものであり、延長可能回数情報を制限付アクティブ期間延長判断部３０３に与えるものである。
【００６７】
制限付アクティブ期間延長判断部３０３は、図１のアクティブ期間延長判断部１０７と同様に、送信完了フラグを確認し、送信が完了していない場合にはアクティブ期間を延長することを判断し、アクティブ期間延長信号構成部１０３及びスリープ制御部１０８に延長指示をするものである。制限付アクティブ期間延長判断部３０３は、延長判断の際に、延長可能期間判定部３０２から受けた延長可能回数情報を参照し、延長可能回数を超えている場合は、送信が完了していない子の通信装置が存在しても、延長しない。
【００６８】
ここで、延長可能回数とは、自装置のアクティブ期間の後に、隣接する通信装置と隣接する通信ノードの親の通信装置のアクティブ期間と干渉せずに、収容可能なアクティブ期間の数をいう。
【００６９】
これにより、アクティブ期間終了時に送信完了フラグがＯＦＦの子の通信装置が残っていても延長回数が延長可能回数を超えてしまう場合は延長しないこととし、アクティブ期間の干渉を防止することができる。
【００７０】
（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、第２の実施形態の通信タイミング制御方法の処理の動作について図面を参照して説明する。
【００７１】
図１０は、親の通信装置における通信タイミング制御方法の動作を示すフローチャートである。
【００７２】
まず、親の通信装置は、周辺に存在する親の通信装置（自装置の子の通信装置も含む）からのビーコン信号を受信し（ステップＳ１１）、自装置のビーコン、自装置のビーコンのタイミング後の初めての他の通信装置のビーコン送信までの時間を確認し、自装置のアクティブ期間が何回延長可能かを計算する（ステップＳ１２）。
【００７３】
そして、第１の実施形態と同様にして、１又は複数の子の通信装置からの送信完了フラグに基づいて、当該各子の通信装置に送信データが残っているか否かを判断し、アクティブ期間の延長が必要か否かを判断する。
【００７４】
アクティブ期間の延長を行う際、延長回数が延長可能回数を超えている場合には（ステップＳ１３）、その延長可能回数だけ延長し（ステップＳ１４）、超えていない場合には、その延長回数だけ延長する（ステップＳ１５）。
【００７５】
例えば、図１１の例では、親の通信装置Ａの延長可能回数は１回であり、延長したアクティブ期間で子の通信装置Ｂから送信完了フラグＯＦＦが届いたとしても、延長可能回数を超えているので延長は行わない。
【００７６】
上述の例では、子の通信装置は、親の通信装置の延長可能回数を知らない例を示したが、これに限定するものではない。例えば、ビーコン信号に延長可能回数を含めて子の通信装置に通知するようにしても良い。
【００７７】
ここで、延長可能回数の設定方法としては、種々の方法を適用することができるが、例えば次に示すような方法を適用することができる。図１２は、延長可能回数の設定方法の動作を示すフローチャートである。なお、以下では、例えばＺｉｇＢｅｅネットワークに適用した場合を例示する。
【００７８】
延長可能回数が大きいほど、高トラフィック環境下においても本発明の通信タイミング制御方法を適用することができる。延長可能回数は、ネットワー機構時のビーコンスケジューリングアルゴリズムに依存する。そこで、できるだけ大きい延長可能回数を各通信装置に割り振るためのスケジューリング方式を適用する。上記（１）式及び（２）式により、アクティブ期間を１スロットとする擬似的なスロットを考えると、ビーコン間隔は、２ＢＯ−ＳＯ個のスロットに区切られる。各ルータ及びコーディネータは、このスロットに合わせてアクティブ期間が配置されるものとする。
【００７９】
新たにネットワークに参加するルータは、周囲のビーコンを１周期間、受信する（ステップＳ１０１）。そこから得られた隣接の通信装置及び隣接の通信装置の親の通信装置が使用しているスロット番号をｎｅｉｇｈｂｏｒ  ｔａｂｌｅに記録する。ここで使用されているスロットは使用不可とする。
【００８０】
隣接しているコーディネータ若しくはルータの中から、１つを親の通信装置として選択し、親子関係を構築する（ステップＳ１０２）。
【００８１】
２ＢＯ−ＳＯ−ｋの倍数のスロット番号の中から空いているスロットを選択する（ステップＳ１０３）。ｋの初期値は１とする（１≦ｋ≦ＢＯ−ＳＯ）。
【００８２】
条件に当てはまるスロットが１つもなかった場合、ｋを１大きくし、同様の条件で、空きスロットが見つかるまで繰り返す（ステップＳ１０５）。繰り返した結果、空きスロットが１つも存在しなった場合は、ビーコンは発さずにエンドデバイスとして動作する。
【００８３】
条件に当てはまるスロットが２つ以上存在する場合（ステップＳ１０６）、次のステップＳ１０８の処理に従い、１つの場合、そのスロットを選択する（ステップＳ１０７）。
【００８４】
ステップＳ１０３及びＳ１０４の条件に当てはまるスロットが複数存在する場合、その左側スロットを所有している通信装置の階層が最も大きいスロットを選択する（ステップＳ１０８）。
【００８５】
自装置が取得したスロットが、他のルータの延長可能回数に影響を与える場合は、そのルータに対して、自装置のスロット番号をツリールーティングにより通知する（ステップＳ１０９）。子の通知を受信した通信装置は、通知されたスロット番号から新たな延長可能回数を取得し、更新する（ステップＳ１１０）。
【００８６】
ステップＳ１０３及びＳ１０４より、２のべき乗の倍数のスロットより選択していくことで、周囲の通信装置とできるだけ間隔が空くよう、スロットが埋まっていき、各通信装置に大きな延長可能回数を割り振ることができる。また、クラスタツリートポロジーでは、上位の階層ほどトラフィックが集中するため、上位に位置する通信装置ほど大きな延長可能回数を割り振ることが望ましい。従って、スロットの候補が複数存在する場合、ステップＳ１０８により、左側に配置されたスロットを所有する通信装置の階層を考慮し、その結果、上位の通信装置は自装置の右側のスロットが占有されにくいので大きな延長可能回数を取得することができる。
【００８７】
図１３は、新規参入の通信装置（ノード）が参加した場合の延長可能回数の取得、更新の様子を示す。なお、図１３では、例えばＺｉｇＢｅｅネットワークに適用し、ＳＯ＝０、ＢＯ＝３の場合を示す。
【００８８】
図１３では、ＳＯ＝０、ＢＯ＝３であるから、ビーコン間隔はスロット番号０〜７の計８スロットに区切られる。
【００８９】
図１３（１）では、新規参入された通信装置Ｄは、周辺の通信装置Ａ、Ｂ、Ｃからビーコンを受信して、それぞれの通信装置Ａ、Ｂ、Ｃのスロットを認識する。このとき通信装置Ａはスロット番号０であり、通信装置Ｂはスロット番号４であり、通信装置Ｃはスロット番号６とする。
【００９０】
図１３（２）では、例えば、通信装置Ｄが、通信装置Ａ、Ｂ、Ｃのスロットから通信装置Ｂのスロットを選択し、通信装置Ｂと親子関係を構築する。
【００９１】
図１３（３）では、通信装置Ｄが、ｋ＝１として２ＢＯ−ＳＯ−ｋ＝２３−０−１＝４を計算する。そうすると、スロット番号４は通信装置Ｂのスロットであり空いていないので、ｋを１大きくしてｋ＝２として、２ＢＯ−ＳＯ−ｋ＝２３−０−２＝２を計算する。そして、通信装置Ｄは、「２」の倍数のスロット番号２、４、６から、空いている複数のスロット番号２及びスロット番号６を求める。
【００９２】
図１３（４）では、スロット番号２及びスロット番号６のそれぞれの左側のスロットを所有する通信装置Ａと通信装置Ｂの階層から、スロット番号６を取得する。なお、通信装置Ａの深さは０であり、通信装置Ｂの深さは１である。
【００９３】
図１３（５）では、通信装置Ｄが取得したスロット番号６を親の通信装置Ｂに通知すると、親の通信装置Ｂは、それまでの延長可能回数であった３回を１回に更新する。
【００９４】
つまり、通信装置Ｂでは、それまでスロット番号５、６、７に亘って延長できるので延長可能回数は３回であるが、通信装置Ｄがスロット番号６を取得することで、延長可能回数はスロット番号５のみの１回となる。
【００９５】
（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
以上より、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、干渉を回避することが可能となる。
【００９６】
（Ｃ）他の実施形態
第１及び第２の実施形態では、ツリートポロジーの通信システムにおける通信装置に適用した場合を例示したが、トポロジーは特に限定されない。
【００９７】
また、時分割多重されたタイムスロットを用いて行う通信システムの通信装置に広く適用することができる。
【００９８】
第１及び第２の実施形態で説明した通信タイミング制御は、ソフトウェア処理により実現されるものである。例えば、ハードウェア構成として、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等で構成され、ＣＰＵが、ＲＯＭに格納される処理プログラムを読み出し、処理に必要なデータを用いて実現される。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】第１の実施形態の親送受信装置の内部構成を示す内部構成図である。
【図２】従来の通信スロットの割り当てを説明する説明図である。
【図３】従来のビーコン方式の通信タイミングを説明する説明図である。
【図４】第１の実施形態の子送受信装置の内部構成を示す内部構成図である。
【図５】第１の実施形態の通常時の通信タイミング制御の処理を説明する説明図である。
【図６】第１の実施形態の延長時の通信タイミング制御の処理を説明する説明図である。
【図７】第１の実施形態の延長時の通信タイミング制御の処理を説明する説明図である。
【図８】第１の実施形態のアクティブ期間の延長制限がない場合の衝突を説明する説明図である。
【図９】第２の実施形態の親送受信装置の内部構成を示す内部構成図である。
【図１０】第２の実施形態の通信タイミング制御の処理を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態のアクティブ期間の延長制限による衝突回避を説明する説明図である。
【図１２】第２の実施形態の延長可能回数の設定方法の動作を示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施形態の新規参入の通信装置（ノード）が参加した場合の延長可能回数の取得、更新の様子を示す。
【符号の説明】
【０１００】
１００及び３００…親送受信装置、１０１…送信データ構成部、１０２…ビーコン信号構成部、１０３…アクティブ期間延長信号構成部、１０４…送信部、１０５…受信部、１０６…受信データ解析部、１０７…アクティブ期間延長判断部、２００…子送受信部、２０１…受信部、２０２…受信データ解析部、２０３…ビーコン信号解析部、２０４…アクティブ期間延長信号解析部、２０５…送信完了判断付送信データ構成部、２０６…送信部、２０７…スリープ制御部、３０１…周辺ビーコン受信部、３０２…延長可能期間判定部、３０３…制限付アクティブ期間延長判断部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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