(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信装置において、
通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部を有し、無線通信を行う無線通信手段と、
データパケット送信時に、上記無線通信手段の送信処理を制御する送信制御手段と、
上記無線通信手段の受信処理を制御する受信制御手段と、
上記キャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替手段と、
を備え、
上記送信制御手段は、データパケット送信時に、上記起動要求パケットを立て続けに連続送信させ、送信先から上記起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信させるものであり、
上記キャリアセンス部は、所定時間の間、複数回のキャリアセンスを間欠的に行うものであり、
上記受信制御手段は、上記キャリアセンス部による間欠的なキャリアセンスで、起動後所定の受信時間内に起動要求パケットを受信すると、上記起動要求パケットの送信元に対して起動応答パケットを返信させ、送信元からのデータ受信待機を行うものであり、
上記受信制御手段は、上記キャリアセンス部のキャリアセンスレベルが上記パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とするものである
ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信装置において、
通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部を有し、無線通信を行う無線通信手段と、
上記キャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替手段と、
を備え、
上記無線通信手段は、データパケット送信時に、上記起動要求パケットを立て続けに連続送信し、送信先から上記起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信するものであり、
上記無線通信手段は、起動後所定の受信時間内に起動要求パケットを受信すると、上記起動要求パケットの送信元に対して起動応答パケットを返信し、送信元からのデータ受信待機を行うものであり、
上記無線通信手段は、上記キャリアセンス部のキャリアセンスレベルが上記パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とするものである
ことを特徴とする通信装置。
【請求項３】
所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信装置において、
通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部を有し、無線通信を行う無線通信手段と、
データパケット送信時に、上記無線通信手段の送信処理を制御する送信制御手段と、
上記無線通信手段の受信処理を制御する受信制御手段と、
上記キャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替手段と、
を備え、
上記送信制御手段は、データパケット送信時に、上記起動要求パケットを立て続けに連続送信させ、送信先から上記起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信させるものであり、
上記受信制御手段は、上記キャリアセンス部のキャリアセンスレベルが上記パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とするものである
ことを特徴とする通信装置。
【請求項４】
所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信装置において、
通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替手段を有し、無線通信を行う無線通信手段を備え、
上記無線通信手段は、データパケット送信時に、上記起動要求パケットを立て続けに連続送信し、送信先から上記起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信するものであり、
上記無線通信手段は、上記キャリアセンス部のキャリアセンスレベルが上記パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とするものである
ことを特徴とする通信装置。
【請求項５】
上記キャリアセンス部は、所定時間の間、複数回のキャリアセンスを間欠的に行うものであることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の通信装置。
【請求項６】
上記キャリアセンス切替手段は、上記キャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット送信時のキャリアセンスレベルに切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の通信装置。
【請求項７】
上記パケット送信時のキャリアセンスレベルと、上記パケット受信時のキャリアセンスレベルとは異なることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の通信装置。
【請求項８】
上記キャリアセンス切替手段は、上記無線通信手段が起動した後、上記キャリアセンスレベルをパケット送信時レベルに切り替えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の通信装置。
【請求項９】
受信パケットの受信状況に基づいて、パケット受信時のキャリアセンスレベルを動的に調整する受信時レベル調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の通信装置。
【請求項１０】
上記キャリアセンス部が上記受信時間内での受信待機時のキャリアセンスによりキャリアありと判定し、パケットが受信されていない場合、
上記受信時レベル調整手段が、上記パケット受信時のキャリアセンスレベルを上げるように調整することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
【請求項１１】
上記キャリアセンス部が上記受信時間内での受信待機時のキャリアセンスにより所定期間キャリアなしと判定する場合、
上記受信時レベル調整手段が、上記パケット受信時のキャリアセンスレベルを下げるように調整することを特徴とする請求項９又は１０に記載の通信装置。
【請求項１２】
所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信装置のコンピュータを、
通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部を有し、無線通信を行う無線通信手段、
データパケット送信時に、上記無線通信手段の送信処理を制御する送信制御手段、
上記無線通信手段の受信処理を制御する受信制御手段、
上記キャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替手段、
として機能させるものであり、
上記送信制御手段は、データパケット送信時に、上記起動要求パケットを立て続けに連続送信させ、送信先から上記起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信させ、
上記キャリアセンス部は、所定時間の間、複数回のキャリアセンスを間欠的に行い、
上記受信制御手段は、上記キャリアセンス部による間欠的なキャリアセンスで、起動後所定の受信時間内に起動要求パケットを受信すると、上記起動要求パケットの送信元に対して起動応答パケットを返信させ、送信元からのデータ受信待機を行い、
上記受信制御手段は、上記キャリアセンス部のキャリアセンスレベルが上記パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とする
ことを特徴とする通信プログラム。
【請求項１３】
所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信装置のコンピュータを、
通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部キャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替手段を有し、無線通信を行う無線通信手段として機能させるものであり、
上記無線通信手段は、データパケット送信時に、上記起動要求パケットを立て続けに連続送信し、送信先から上記起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信し、
上記無線通信手段は、上記キャリアセンス部のキャリアセンスレベルが上記パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とする
ことを特徴とする通信プログラム。
【請求項１４】
所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信方法において、
無線通信手段が、通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部を有し、無線通信を行う無線通信工程と、
送信制御手段が、データパケット送信時に、上記無線通信手段の送信処理を制御する送信制御工程と、
受信制御手段が、上記無線通信手段の受信処理を制御する受信制御工程と、
キャリアセンス切替手段が、上記キャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替工程と、
を有し、
上記送信制御手段は、データパケット送信時に、上記起動要求パケットを立て続けに連続送信させ、送信先から上記起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信させ、
上記キャリアセンス部は、所定時間の間、複数回のキャリアセンスを間欠的に行い、
上記受信制御手段は、上記キャリアセンス部による間欠的なキャリアセンスで、起動後所定の受信時間内に起動要求パケットを受信すると、上記起動要求パケットの送信元に対して起動応答パケットを返信させ、送信元からのデータ受信待機を行い、
上記受信制御手段は、上記キャリアセンス部のキャリアセンスレベルが上記パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とする
ことを特徴とする通信方法。
【請求項１５】
所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信方法において、
無線通信手段が、通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替工程を有し、無線通信を行う無線通信工程を有し、
上記無線通信手段は、データパケット送信時に、上記起動要求パケットを立て続けに連続送信し、送信先から上記起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信し、
上記無線通信手段は、上記キャリアセンス部のキャリアセンスレベルが上記パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とする
ことを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、通信方法及び通信プログラムに関し、例えば、センサネットワークなど空間に分散配置された多数の無線通信ノードが無線を利用して相互にデータ通信を行う通信装置、方法及びプログラムに適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばセンサネットワーク等の通信システムを構成するノードは、省電力化が求められている。
【０００３】
非特許文献１には、無線デバイスが間欠的な起動動作（以下、間欠動作ともいう）をしながら通信を行う技術が記載されている。図２は、非特許文献１の記載技術を説明する説明図である。
【０００４】
非特許文献１の記載技術は、図２に示すように、所定の周期Ｔ毎に短い時間だけ無線デバイスの電源をＯＮにして受信待機を行い、それ以外の期間は電源をＯＦＦにすることで省電力化を図るものである。以下では、この周期的な受信待機のタイミングを「スニッフタイミング」と呼ぶ。
【０００５】
図２において、送信ノードＡから受信ノードＢに対してデータパケットを送信するためには、送信ノードＡは受信ノードＢのスニッフタイミングに合わせて送信することが必要となるが、一般に外部のノードのスニッフタイミングを知ることは困難である。
【０００６】
そこで、図２に示すように、トラフィックが発生したときに、送信ノードＡは起動要求パケットを連続して送信する。このようにすることで、いずれ送信先である受信ノードＢのスニッフタイミングの期間に起動要求パケットを与えることができるからである。
【０００７】
その後、受信ノードＢは起動応答パケットを送信ノードＡに返信することで、送信ノードＡは、送信先である受信ノードＢが受信待機になったことを知ることができ、データパケットを正しく送信することができる。
【０００８】
この非特許文献１に記載の技術は、「省電力リスニング」と呼ばれており、非常にシンプルな方法であり、省電力効果が期待できる方式である。
【非特許文献１】En-Yi  A.Lin，Jan，M.Rabaey，Adam  Wolisz，“Power-Efficient  Rendez-Vous  Shemes  for  Dense  Wireless  Sensor  Networks”，IEEE  International  Conference  on  Communications  2004.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
非特許文献１の記載技術は、スニッフタイミングでの受信待機時間を短くすればするほど、省電力効果がより一層期待できる。
【００１０】
その一方で、受信待機時間を短くしすぎると、図３に示すように、送信された起動要求パケットの一部しか受信できず、他ノードからの起動要求パケットを受信し損なうおそれが生じ得る。
【００１１】
このとき、起動要求パケットは受信できないが、パケットの一部は受信できているため受信電力強度は高い値になっている。
【００１２】
そこで、これを利用して問題を解決する方法として、デフォルトの受信待機時間を短くしておき、受信待機時間に連続してキャリアセンスを行い、受信電力強度の高い状態が続けば、受信待機時間を延長する方法がある（図３参照）。これにより、受信待機時間を延長できるので、起動要求のパケットを受信できる。
【００１３】
ここで、受信電力強度が高い状態か又は低い状態かを判別する基準レベルを「キャリアセンスレベル」と呼ぶ。このキャリアセンスレベルは、パケット送信時に行うＣＳＭＡ（Carrier  Sense  Multiple  Access）等の衝突回避方式にも関連するパラメータであり、一般にキャリアセンスレベルの値はパケット送信が他のシステムと干渉しないことを考慮して決められている。
【００１４】
従って、ＣＳＭＡ等によって衝突を回避するために適切な値になっているが、省電力リスニング方式において、スニッフタイミング時に近傍ノードから起動要求パケットが送信されているかを判定するのに適切な値になっていないという問題がある。
【００１５】
また、近傍ノードから起動要求パケットが送信されているかを判定するために、適切なキャリアセンスレベルの値は、ノード配置や電波環境によって異なるため、事前に設計するためにはコストがかかってしまうおそれがある。
【００１６】
そのため、所定時間の受信動作を間欠的に行う際、間欠動作に最適なキャリアセンスレベルを用いることができ、また、キャリアセンスレベルを柔軟に調整することができる通信装置、通信方法及び通信プログラムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
かかる課題を解決するために、第１の本発明は、所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信装置において、（１）通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部を有し、無線通信を行う無線通信手段と、（２）データパケット送信時に、無線通信手段の送信処理を制御する送信制御手段と、（３）無線通信手段の受信処理を制御する受信制御手段と、（４）キャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替手段とを備え、送信制御手段は、データパケット送信時に、起動要求パケットを立て続けに連続送信させ、送信先から起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信させるものであり、キャリアセンス部は、所定時間の間、複数回のキャリアセンスを間欠的に行うものであり、受信制御手段は、キャリアセンス部による間欠的なキャリアセンスで、起動後所定の受信時間内に起動要求パケットを受信すると、起動要求パケットの送信元に対して起動応答パケットを返信させ、送信元からのデータ受信待機を行うものであり、受信制御手段は、キャリアセンス部のキャリアセンスレベルがパケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とすることを特徴とする通信装置である。
【００１８】
第２の本発明は、所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信装置において、（１）通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部を有し、無線通信を行う無線通信手段と、（２）キャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替手段とを備え、無線通信手段は、データパケット送信時に、起動要求パケットを立て続けに連続送信し、送信先から起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信するものであり、無線通信手段は、起動後所定の受信時間内に起動要求パケットを受信すると、起動要求パケットの送信元に対して起動応答パケットを返信し、送信元からのデータ受信待機を行うものであり、無線通信手段は、キャリアセンス部のキャリアセンスレベルがパケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とすることを特徴とする通信装置である。
【００１９】
第３の本発明は、所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信装置において、（１）通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部を有し、無線通信を行う無線通信手段と、（２）データパケット送信時に、無線通信手段の送信処理を制御する送信制御手段と、（３）無線通信手段の受信処理を制御する受信制御手段と、（４）キャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替手段とを備え、送信制御手段は、データパケット送信時に、起動要求パケットを立て続けに連続送信させ、送信先から起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信させるものであり、受信制御手段は、キャリアセンス部のキャリアセンスレベルがパケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とすることを特徴とする通信装置である。
【００２０】
第４の本発明は、所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信装置において、通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替手段を有し、無線通信を行う無線通信手段を備え、無線通信手段は、データパケット送信時に、起動要求パケットを立て続けに連続送信し、送信先から起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信するものであり、無線通信手段は、キャリアセンス部のキャリアセンスレベルがパケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とすることを特徴とする通信装置である。
【００２１】
第５の本発明は、所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信装置のコンピュータを、（１）通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部を有し、無線通信を行う無線通信手段、（２）データパケット送信時に、無線通信手段の送信処理を制御する送信制御手段、（３）無線通信手段の受信処理を制御する受信制御手段、（４）キャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替手段として機能させるものであり、送信制御手段は、データパケット送信時に、起動要求パケットを立て続けに連続送信させ、送信先から起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信させ、キャリアセンス部は、所定時間の間、複数回のキャリアセンスを間欠的に行い、受信制御手段は、キャリアセンス部による間欠的なキャリアセンスで、起動後所定の受信時間内に起動要求パケットを受信すると、起動要求パケットの送信元に対して起動応答パケットを返信させ、送信元からのデータ受信待機を行い、受信制御手段は、キャリアセンス部のキャリアセンスレベルがパケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とすることを特徴とする通信プログラムである。
【００２２】
第６の本発明は、所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信装置のコンピュータを、通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替手段を有し、無線通信を行う無線通信手段として機能させるものであり、無線通信手段は、データパケット送信時に、起動要求パケットを立て続けに連続送信し、送信先から起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信し、無線通信手段は、キャリアセンス部のキャリアセンスレベルがパケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とすることを特徴とする通信プログラムである。
【００２３】
第７の本発明は、所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信方法において、（１）無線通信手段が、通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部を有し、無線通信を行う無線通信工程と、（２）送信制御手段が、データパケット送信時に、無線通信手段の送信処理を制御する送信制御工程と、（３）受信制御手段が、無線通信手段の受信処理を制御する受信制御工程と、（４）キャリアセンス切替手段が、キャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替工程とを有し、送信制御手段は、データパケット送信時に、起動要求パケットを立て続けに連続送信させ、送信先から起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信させ、キャリアセンス部は、所定時間の間、複数回のキャリアセンスを間欠的に行い、受信制御手段は、キャリアセンス部による間欠的なキャリアセンスで、起動後所定の受信時間内に起動要求パケットを受信すると、起動要求パケットの送信元に対して起動応答パケットを返信させ、送信元からのデータ受信待機を行い、受信制御手段は、キャリアセンス部のキャリアセンスレベルがパケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とすることを特徴とする通信方法である。
【００２４】
第８の本発明は、所定の受信時間の受信動作を間欠的に行う通信方法において、無線通信手段が、通信開始時にキャリアセンスを行うキャリアセンス部のキャリアセンスレベルを、パケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えるキャリアセンス切替工程を有し、無線通信を行う無線通信工程を有し、無線通信手段は、データパケット送信時に、起動要求パケットを立て続けに連続送信し、送信先から起動応答パケットを受信すると、当該データパケットを送信し、無線通信手段は、キャリアセンス部のキャリアセンスレベルがパケット受信時のキャリアセンスレベルに切り替えられた後、所定期間のデータ受信待機状態とし、データパケット受信後、休止状態とすることを特徴とする通信方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、所定時間の受信動作を間欠的に行う際、間欠動作に最適なキャリアセンスレベルを用いることができ、また、キャリアセンスレベルを柔軟に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（Ａ）第１の実施形態
以下では、本発明の通信装置、通信方法及び通信プログラムの第１の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
第１の実施形態では、例えばセンサネットワークを構成するノードが備える通信装置に本発明を適用した実施形態を例示して説明する。
【００２８】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
第１の実施形態において、センサネットワークは、空間に分散配置された多数のノードを有して構成される。また、各ノードは、近傍に存在する他ノードとの間で情報データを授受し合うことで、送信先（例えば、シンクノードなど）に向けた通信を実現するものである。
【００２９】
また、各ノードは、無線通信を行う場合に、消費電力の節約のために、定期的に使用しない無線デバイスの電源をＯＦＦにするような間欠動作を行いながらも正しく通信を行うものである。
【００３０】
図１は、第１の実施形態のノードの通信装置の内部構成を示す内部構成図である。図１において、第１の実施形態の通信装置１０は、送信制御部１、受信制御部２、無線通信部３を少なくとも有するものである。
【００３１】
無線通信部３は、所定の無線通信方式に従ってパケットを無線通信するものである。無線通信部３は、送信制御部１及び受信制御部２の制御により、電源をＯＮにして起動状態（アクティブ状態）になったり、又は電源をＯＦＦにしてスリープ状態になったりして間欠的な起動動作を行い、パケット通信を行うものである。このように、アクティブ状態とスリープ状態とのいずれかの状態に切り替えて通信することで省電化を行うことができる。
【００３２】
また、無線通信部３は、キャリアセンス部３１を有するものである。つまり無線通信部３は、通信方式として例えばＣＳＭＡ方式などを適用することができ、通信開始時に近傍の他ノードが通信を行っているか否かをキャリアセンスしてから行う方式を広く適用する。
【００３３】
送信制御部１は、無線通信処理部３の送信処理を制御するものである。送信制御部１は、パケットの送信要求を受けたときに、無線通信部３を起動状態にさせて、省電力リスニング方式に基づく送信処理を制御するものである。
【００３４】
ここで、省電力リスニングの方式は、非特許文献１に記載の技術を適用することができる。また、パケットの送信要求を受けたときとは、例えば、図示しないセンサがセンサ情報を獲得したときや、他ノードの情報データを転送するときなどがある。
【００３５】
また、送信制御部１は、主な機能として、無線部起動処理部１１、ＣＳ（キャリアセンス）レベル切り替え処理部１２、送信処理部１３を有する。
【００３６】
無線部起動処理部１１は、パケットの送信要求を受けたときに、無線通信部３を起動状態（アクティブ状態）に切り替えるものである。
【００３７】
ＣＳレベル切り替え処理部１２は、無線通信部３のキャリアセンスレベルを確認するものであり、パケット送信時に送信時ＣＳレベルになっていない場合には、無線通信部３のキャリアセンスレベルを送信時ＣＳレベルに変更させるものである。
【００３８】
ここで、送信時ＣＳレベルとは、ＣＳＭＡを用いた衝突回避を行うのに最適なキャリアセンスレベルの値を示す。
【００３９】
このように、無線通信部３のキャリアセンスレベルを送信時ＣＳレベルにすることで、送信時ＣＳレベル以上の受信強度を検出するとキャリアありとして判定し、それ未満のときにはキャリアなしと判定することができる。
【００４０】
なお、ＣＳレベル切り替え処理部１２は、送信時ＣＳレベルになっている場合にキャリアセンスレベルの変更を行わない。
【００４１】
送信処理部１３は、パケット送信時に、送信先ノードを起動させるために、起動要求パケットを連続送信するものである。送信処理部１３は、送信先ノードから起動応答が返信されるまで、繰り返し連続送信する。また、送信処理部１３は、指定時間経過しても起動応答が返信されないときには送信失敗としてもよい。さらに、送信処理部１３は、送信失敗となったときや、起動応答が返信された場合にはデータパケットの送信を完了して送信成功となった後に、無線通信部３の状態をスリープ状態に切り替えるものである。
【００４２】
受信制御部２は、無線通信部３の間欠的な起動動作を制御すると共に、無線通信部３の受信処理を制御するものである。
【００４３】
また、受信制御部２は、受信処理部２１、間欠動作制御タイマー２２、無線部起動処理部２３、ＣＳレベル切り替え処理部２４、スニッフ動作部２５を有する。
【００４４】
受信処理部２１は、無線通信部３から与えられた受信パケットの受信処理を行うものであり、受信パケットのヘッダ情報に基づいて制御パケットであるか又は上位処理のパケットであるか否かを判定するものである。受信処理部２１は、受信パケットが起動応答パケットであるときには、起動応答パケットを受信した旨を送信処理部１３に通知するものである。それ以外の上位処理のパケットは上位処理部に通知する。
【００４５】
間欠動作制御タイマー２２は、無線通信部３の間欠動作のタイミングを制御するタイマーである。例えば、周期Ｔで動作している場合、間欠動作制御タイマー２２は、Ｔ秒毎に無線部起動処理部２３にタイマー情報を与える。間欠動作制御タイマー２２はスニッフ動作を開始するトリガーとしての働きをし、これにより無線通信部３を起動させることができる。
【００４６】
無線部起動処理部２３は、間欠動作制御タイマー２２からタイマー情報を受け取ると、無線通信部３を起動状態（アクティブ状態）にするものである。これにより、パケット受信が可能な状態に切り替えることができる。
【００４７】
ＣＳレベル切り替え処理部２４は、無線通信部３のキャリアセンスレベルを確認するものであり、スニッフ動作時にスニッフ時ＣＳレベルになっていない場合には、無線通信部３のキャリアセンスレベルをスニッフ時ＣＳレベルに変更するものである。
【００４８】
スニッフ時ＣＳレベルとは、近傍の他ノードが起動要求パケットを送信しているか否かを判定するためのキャリアセンスレベルの値である。このスニッフ時ＣＳレベルの値は、送信時ＣＳレベルの値よりも低く設定することが望ましい。
【００４９】
これにより、後述するスニッフ動作部２５によるスニッフタイミングの期間中でのキャリアセンスにより、受信電力強度が弱い場合でもパケットの受信を検出することができ、かつ、スニッフ動作部２５のスニッフタイミングの期間を延長によりパケットの受信を完了することができる。
【００５０】
なお、スニッフ時ＣＳレベルを低く設定しすぎると、ノイズによって無駄にパケットの受信待機の期間を延長してしまい、無駄な消費電力を費やすおそれがある。
【００５１】
また、スニッフ時ＣＳレベルになっている場合には、ＣＳレベル切り替え処理部２４は、無線通信部３のキャリアセンスレベルの変更を行わない。
【００５２】
スニッフ動作部２５は、スニッフタイミングの期間でキャリアセンスを行うものである。また、スニッフ動作部２５は、スニッフタイミングの期間に所定回数以上のキャリアがあると判定し、パケットの一部を受信している可能性が高いと判断し、スニッフタイミングの期間を延長するものである。すなわち、この延長されたスニッフタイミングの期間だけ、無線通信部３の起動状態の期間も延長させる。
【００５３】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態のノードの通信装置１０における処理の動作について図１〜図３を参照して説明する。
【００５４】
以下では、ノードＡをパケット送信ノード、ノードＢをパケット受信ノードとして説明する。また、スニッフ時ＣＳレベルは送信時ＣＳレベルよりも低いレベルに設定するものとし、ノードＡ及びＢの送信時ＣＳレベルを−７７ｄＢｍ、スニッフ時ＣＳレベルを−８５ｄＢｍとする場合を例示して説明する。
【００５５】
図２において、まず、ノードＡ（送信ノード）の無線通信部３はスリープ状態である。
【００５６】
その後、ノードＢ宛のトラフィックが発生すると、ノードＡでは、無線部起動処理部１１が無線通信部３に対して動作モード切替信号を与え、無線通信部３を起動状態に切り替える。
【００５７】
そして、ノードＡでは、ＣＳレベル切り替え処理部１２がキャリアセンスレベルを確認し、送信時ＣＳレベルでない場合にキャリアセンスレベルを送信時ＣＳレベルに切り替える。これにより、ＣＳＭＡを行う最適なキャリアセンスレベルに切り替えることができる。
【００５８】
その後、ノードＡの送信処理部１３はノードＢ宛の起動要求パケットを連続的に無線通信部３に与えて、無線通信部３が起動要求パケットを連続送信する。これにより、省電力リスニング方式による起動要求パケットの送信を行うことができる。
【００５９】
一方、ノードＢ（受信ノード）では、無線通信部３が、受信制御部２の制御により、間欠的な起動動作を行っている。
【００６０】
すなわち、ノードＢの受信制御部２では、間欠動作制御タイマー２２が周期Ｔを計時すると、無線部起動処理部２３が動作モード切替信号を無線通信部３に与える。これにより、無線通信部３は、動作モード切替信号を受けてから所定の短いスニッフタイミングの期間だけ電源をＯＮにしてパケットの受信待機状態とし、その後は電源をＯＦＦにしてパケットの受信ができない状態にしている。
【００６１】
また、ノードＢでは、ＣＳレベル切り替え処理部２４がキャリアセンスレベルを確認し、スニッフ時ＣＳレベルでない場合にキャリアセンスレベルをスニッフ時ＣＳレベルに切り替える。
【００６２】
そして、スニッフ時ＣＳレベルに切り替えた後、スニッフ動作部２５は所定のスニッフタイミングの期間だけスニッフ動作を行う。このように、スニッフ時ＣＳレベルに切り替えた後に、スニッフ動作を行うことにより、ノードＡからの起動要求パケットを受信することができる。
【００６３】
ここで、スニッフ動作について説明する。スニッフ動作部２５は、予め決められた時間だけキャリアセンスを行い続ける。
【００６４】
例えば、スニッフ動作部２５は、所定時間に２００回のキャリアセンスを行うとする。
【００６５】
この間、受信処理部２１が起動要求パケットを受信できれば、受信処理部２１はその旨を送信処理部１３に通知し、送信処理部１３が起動応答を返信し、また受信処理部２１はデータパケットの受信待機状態となる。
【００６６】
そして、ノードＡにおいて、受信処理部２１が起動応答を受信すると、起動応答受信の旨が送信処理部１３に与えられる。これにより、ノードＡとノードＢとの両方がアクティブ状態となったことを確認して、ノードＡの送信処理部１３はノードＢ宛のデータパケットを送信させる。
【００６７】
このとき、ノードＢにおいて、スニッフタイミングの期間内で、スニッフ動作部２５は所定回数以上のキャリアを検出した場合でも、キャリアありと判断する。このように所定回数以上のキャリアを検出した場合は、図３に示すような起動要求パケットの一部のみを受信した可能性が高い場合であるから、スニッフ動作部２５は、スニッフタイミングの期間を延長するようにする。
【００６８】
ここで、スニッフ動作を行う時間は、短くすれば、無線通信部３をアクティブにしておく時間が減るため、高い省電力効果を得ることが可能であるが、逆に短くしすぎると、起動要求パケットの一部しか受信できないことが増えるという関係がある。
【００６９】
そこで、スニッフ動作部２５は、スニッフ動作を行った結果、起動要求パケットを受信できれば、その後データパケットの受信をするまで、スニッフ動作の期間を延長する。そして、その後、スニッフ動作部２５は、無線通信部３をスリープ状態に切り替える。
【００７０】
また、起動要求パケットを受信できなければ、スニッフ動作部２５は直ちに無線通信部３をスリープ状態に切り替える。
【００７１】
ここで、送信時ＣＳレベル及びスニッフ時ＣＳレベルについて説明する。
【００７２】
送信ノードであるノードＡが起動要求パケットを連続送信する際、上述したように、ノードＡの無線通信部３は、キャリアセンスレベルを送信時ＣＳレベルとする。
【００７３】
このとき、送信時ＣＳレベルを低く設定しすぎると、ノードＡの無線通信部３において、ＣＳＭＡによるキャリアセンスが敏感に反応してしまい、ノードＡからの送信機会が減ってしまい、その結果、起動要求パケットの連続送信間隔が広くなり、ノードＢにおける起動要求パケットの受信し損なう確率が上がってしまうおそれがある。
【００７４】
そこで、送信時ＣＳレベルは、例えば、電波法や干渉を考慮した上でできるだけ高い値とした方が効果的である。
【００７５】
受信ノードであるノードＢにおいて、スニッフ動作を行う場合、ノードＢの無線通信部３は、キャリアセンスレベルをスニッフ時ＣＳレベルとする。
【００７６】
ここで、スニッフ動作を行う場合には、多くのIEEE802.15.4準拠の無線通信部３では−９０ｄＢｍ程度の強度のパケットまで受信可能である。そのため、例えば−８０ｄＢｍでノードＡの起動要求パケットが到達していた場合に、図３のように起動要求パケットの一部のみが受信できたとしても、ノードＢの無線通信部３のキャリアセンスレベルが−７７ｄＢｍ（送信時ＣＳレベル）となっているときには、キャリアなしと判断してしまい、長いスニッフ動作に移行することができずに起動要求パケットを受信することができない。
【００７７】
しかしながら、第１の実施形態では、スニッフ動作時に、受信制御部２のＣＳレベル切り替え処理部２４が、無線通信部３のキャリアセンスレベルをスニッフ時ＣＳレベル（例えば−８５ｄＢｍ）に切り替えることで、スニッフ動作２５によって連続してキャリアセンスを行ったときに、キャリアありと判断することができ、スニッフ時間を延長することで、起動要求パケットを受信することが可能となる。
【００７８】
（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、無線通信部のキャリアセンスレベルについて、パケット送信時には送信時ＣＳレベルに切り替え、スニッフ動作時にはスニッフ時ＣＳレベルに切り替えることにより、スニッフ動作時にＣＳＭＡのキャリアセンスレベルとは異なるレベルでキャリアを検出することができるから、短いスニッフ時間で起動要求パケットを受信して高い省電力効果を得ながらも、スニッフ動作時間の延長ができ、起動要求パケットを受信し損なうことを回避できる。
【００７９】
（Ｂ）第２の実施形態
以下では、本発明の通信装置、通信方法及び通信プログラムの第２の実施形態について図面を参照して説明する。
【００８０】
第２の実施形態も、例えばセンサネットワークを構成するノードが備える通信装置に本発明を適用した実施形態を例示して説明する。
【００８１】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
第１の実施形態は、スニッフ時ＣＳレベルを静的に決定する場合を説明したが、第２の実施形態では、動的に決定する場合を説明する。
【００８２】
図４は、第２の実施形態のノード２０の内部構成を示す内部構成図である。図４において、第２の実施形態のノード２０は、第１の実施形態と同様に、送信制御部１、受信制御部２、無線通信部３を有して構成される。
【００８３】
また、受信制御部２は、その主な機能として、受信処理部２１、間欠動作制御タイマー２２、無線部起動処理部２３、ＣＳレベル切り替え処理部２４、スニッフ動作部２５、ＣＳスニッフレベル制御部２６を有する。
【００８４】
第２の実施形態は、受信制御部２がＣＳレベル制御部２６を有する点が第１の実施形態と異なり、それ以外の構成要件は第１の実施形態で説明した構成を備える。従って、図４では、第１の実施形態と同一又は対応する構成要件については、図１で示す同一符号を付して示す。
【００８５】
ＣＳレベル制御部２６は、スニッフ動作部２５のスニッフ動作結果や受信処理部２１の受信結果に基づいて、ＣＳレベル切り替え処理部２４が切り替えるキャリアセンスレベルを調整するものである。
【００８６】
例えば、受信パケットの一部を受信した可能性が高いと判定したスニッフ動作部２５は、第１の実施形態で説明したように、スニッフタイミングの期間を延長する。この場合でも、受信処理部２１が起動要求パケットを受信できなったときには、ＣＳレベル制御部２６は、スニッフ時ＣＳレベルを上げるように調整する。
【００８７】
これは、スニッフ時ＣＳレベルが低すぎたために、ノイズに反応してしまい、起動要求パケットが到来していないにも拘らず、スニッフタイミングの期間延長をしてしまうためである。そこで、上記のように調整することで、スニッフ時間の延長を起こりにくくする。
【００８８】
また例えば、所定時間（所定のスニッフ回数）、スニッフ動作部２５が全くスニッフ時間の延長をしなかったり、又は受信処理部２１が起動要求パケットの受信を行わなかったりしたとき、ＣＳレベル制御部２６は、スニッフ時ＣＳレベルを下げるように調整する。
【００８９】
これは、スニッフ時ＣＳレベルが高いために、起動要求パケットの受信を検出できなかったからである。そこで、上記のように調整することによりする。
【００９０】
なお、スニッフ時ＣＳレベルの調整方法としては、例えば、ＣＳレベル制御部２６が、予め決定したスニッフ時ＣＳレベルの上限値及び下限値の範囲において、所定の値だけ上げたり又は下げたりすることで実現できる。
【００９１】
（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、第２の実施形態のノード２０における処理の動作について図４を参照して説明する。
【００９２】
ここで、パケット送信ノードをノードＡとし、受信ノードをノードＢとして説明する。
【００９３】
また、説明便宜上、スニッフ時ＣＳレベルの初期値が、ノイズ等の受信強度が小さいものにもキャリアありとして反応してしまう程度、十分に小さい値とする。
【００９４】
まず、ノードＢ（受信ノード）では、受信制御部２の制御により、無線通信部３が間欠的な起動動作を繰り返している。
【００９５】
このとき、スニッフ動作制御部２６はスニッフ時ＣＳレベルの小さい値を選択しているから、キャリアセンスは敏感に反応しやすくなり、受信処理部２１は起動要求パケットの一部のみを受信した可能性が高いと判定しやすくなる。
【００９６】
このため、スニッフ動作部２５はスニッフタイミングの期間を延長するが、実際には、起動要求パケットの送信がされていないので、受信処理部２１は起動要求パケットを受信できない。
【００９７】
このとき、つまり、スニッフ動作期間の延長を行っており、それでも起動要求パケットの受信ができていないことを、ＣＳレベル制御部２６が検出すると、スニッフ時ＣＳレベルを所定値だけ上げるよう調整する。
【００９８】
ＣＳレベル制御部２６は、スニッフ時ＣＳレベル調整後、再度動作を繰り返すことで、ノイズなどの影響で不必要にスニッフ時間を延長することがなくなる。
【００９９】
また、スニッフ時ＣＳレベルが上がりすぎた場合には、起動要求パケットを受信しにくくなるため、ＣＳレベル制御部２６がスニッフ時ＣＳレベルを下げるように動作する。
【０１００】
このように、ＣＳレベル制御部２６がスニッフＣＳレベルを調整することで、事前に適切な値を設定しなくても動作の過程で適切な値に落ち着く。
【０１０１】
（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態によれば、送信ノードからの起動要求パケットの受信強度に基づいて、スニッフ時ＣＳレベルを動的に変更することができるので、スニッフ時ＣＳレベルを事前に決定する必要がなく、ノード配置や電波環境や柔軟に対応することができる。
【０１０２】
その結果、第２の実施形態は、第１の実施形態の効果に加えて、スニッフ時ＣＳレベルを適切に設計するコストを抑えることができ、起動要求パケットを受信し損なうことを回避できる。
【０１０３】
（Ｃ）他の実施形態
（Ｃ−１）第１及び第２の実施形態で説明した無線通信部、送信制御部、受信制御部の各機能構成について、説明便宜上図１及び図４ではブロック図で示した。各機能構成の配置は図１及び図４に示すものに限定されるものではなく、各機能を実現できれば分散的な配置されるようにしてもよい。
【０１０４】
（Ｃ−２）第１及び第２の実施形態の通信装置の各構成要件の処理は、ソフトウェア処理により実現されるものである。例えば、各構成要件は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等を有して構成されるものであり、ＣＰＵが、処理に必要なデータを用いてＲＯＭに格納される処理プログラムを実行することにより、第１及び第２の実施形態で説明した機能を実現することができる。勿論、ハードウェア構成で実現できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】第１の実施形態のノードの内部構成を示す内部構成図である。
【図２】ノードの間欠動作を説明する説明図である。
【図３】スニッフ動作を説明する説明図である。
【図４】第２の実施形態のノードの内部構成を示す内部構成図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０及び２０…通信装置、１…送信制御部、２…受信制御部、３…無線通信部、１１…無線部起動処理部、１２…ＣＳレベル切り替え処理部、１３…送信処理部、２１…受信処理部、２２…間欠動作制御タイマー、２３…無線部起動処理部、２４…ＣＳレベル切り替え処理部、２５…スニッフ動作部、２６…ＣＳレベル制御部。
【図１】
0005423850.tif 000002
【図２】
0005423850.tif 000003
【図３】
0005423850.tif 000004
【図４】
0005423850.tif 000005