(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信装置であって、
他の通信装置と通信しない休止状態から前記他の通信装置と通信する起動状態に切り替える第1の切替手段と、
前記他の通信装置から送信される制御情報の送信間隔の所定割合を、前記起動状態を維持する維持期間として決定する決定手段と、
前記第1の切替手段により前記起動状態に切り替えられた場合に、前記維持期間が経過するまで前記起動状態を維持し、前記維持期間が経過したことに応じて前記起動状態から前記休止状態に切り替える第2の切替手段とを有することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記決定手段は、前記送信間隔が第1の間隔である場合には前記維持期間を第2の間隔とし、前記送信間隔が前記第1の間隔よりも短い第3の間隔である場合には前記維持期間を前記第2の間隔よりも短い第4の間隔とすることを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
【請求項３】
前記制御情報の送信間隔は、ビーコン信号の送信間隔であることを特徴とする請求項
1または2に記載の通信装置。
【請求項４】
前記第1の切替手段は、前記他の通信装置が送信する制御情報の受信タイミングに応じて前記休止状態から前記起動状態に切り替えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の通信装置。
【請求項５】
前記他の通信装置から前記通信装置への送信データがあることが前記制御情報によって示された場合、前記第2の切替手段は、前記維持期間が経過するまで前記起動状態を維持し、前記維持期間が経過したことに応じて前記起動状態から前記休止状態に切り替えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の通信装置。
【請求項６】
前記他の通信装置が送信するビーコン、もしくは、前記他の通信装置への探索要求に対する応答に基づいて、前記送信間隔の情報を取得する取得手段を更に有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の通信装置。
【請求項７】
前記他の通信装置からデータを受信する受信手段を更に有し、
前記第2の切替手段は、前記受信手段が前記他の通信装置からデータを受信している間は、前記維持期間が経過した場合であっても、前記起動状態を維持することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の通信装置。
【請求項８】
前記第2の切替手段は、前記受信手段が前記他の通信装置からデータを受信している間に前記維持期間が経過した場合、前記他の通信装置からのデータの受信が完了したことに応じて、前記起動状態から前記休止状態に切り替えることを特徴とする請求項7に記載の通信装置。
【請求項９】
通信装置の制御方法であって、
他の通信装置と通信しない休止状態から前記他の通信装置と通信する起動状態に切り替える第1の切替工程と、
前記他の通信装置から送信される制御情報の送信間隔の所定割合を、前記起動状態を維持する維持期間として決定する決定工程と、
前記起動状態に切替えられた場合に、前記維持期間が経過するまで前記起動状態を維持し、前記維持期間が経過したことに応じて前記起動状態から前記休止状態に切り替える第2の切替工程とを有することを特徴とする制御方法。
【請求項１０】
コンピュータを請求項1から8のいずれか1項に記載された通信装置の各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信を行う通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、IEEE802.11シリーズに準拠した無線ローカルエリアネットワーク（以下、無線LAN）に代表される無線通信機能を搭載する製品が普及した。無線LANを搭載する製品には、カメラやパーソナルディジタルアシスタント(PDA)など携帯機器が含まれる。携帯機器の多くはバッテリ駆動であり、これらの装置にとって消費電力の抑制は重要な課題である。
【０００３】
IEEE802.11の仕様は、無線LANインタフェイスを常に有効にする通常モード（省電力化無効）のほかに、省電力モード（省電力化有効）を規定する。省電力モードは、特定条件の場合にだけ送受信を行う間欠処理により、無線LANインタフェイスの有効（Awake状態）、無効（Doze状態）を切替えて、低消費電力を実現する。
【０００４】
しかし、IEEE802.11の仕様は、受信データがある場合は装置がデータを受信することを規定するが、Awake状態をどの程度維持すべきかを規定していない。Awake状態を長く維持すればデータ損失やスループットの低下を防ぐことができるが、消費電力は増加する。この問題を解決するために、特許文献1は次を提案している。
【０００５】
特許文献1は、無線LANの基地局（アクセスポイント(AP)）を介して他の通信装置（ステーション）と通信を行うインフラストラクチャモードにおける省電力に関する制御方法を開示する。つまり、省電力モードの無線LAN端末はIEEE802.11に従い、APから無線LANの定期的な制御情報であるビーコンを受信するためAwake状態に遷移する。そして、ビーコンの受信タイミングと、APからビーコンを受信すべきタイミングの時間差を算出し、時間差を用いてビーコンの到着が遅れる時間（以下、ビーコン遅れ時間）を推定する。Awake時間の決定部は、ビーコン遅れ時間を用いてAwake状態の期間を決定する。
【０００６】
特許文献1の発明は、制御情報であるビーコン以外のデータの取りこぼしについて考慮しない。ビーコン以外のデータの取りこぼしを防ぐために装置を所定時間だけAwake状態にすることが考えられる。しかし、所定時間とビーコンの間隔によっては省電力効果が得られる場合と得られない場合がある。
【０００７】
図1により省電力効果が達成される場合と達成されない場合を説明する。図1において、データの取りこぼしを防ぐために装置をAwake状態にする時間は80msである。
【０００８】
通信装置(STA)は、IEEE802.11に従い、APからビーコンを受信するためAwake状態に遷移し、STAはビーコンを受信する。ビーコンには、当該STAへのデータがAPにバッファされているか否かを示すTIM (traffic indication message)フィールドが存在する。STAは、TIMフィールドを参照して、自機へのデータがAPにバッファされていないことを認識するとDoze状態に遷移する。
【０００９】
所定時間（ビーコン間隔に応じた時間）が経過して、再び、STAはAwake状態に遷移してAPからビーコンを受信する。TIMフィールドが自機へのデータがAPにバッファされていることを示す場合（図1には符号601で模式的に示す）、PS-Pollフレーム602をAPへ送信してAPからデータ603を受信する。そして、STAは、ビーコン受信から約80ms（所定時間）後にDoze状態へ遷移しようとする。
【００１０】
図1(a)の場合はビーコン間隔は100msであり、データ603を受信した後、STAは、Doze状態に遷移して、次のビーコン受信までの消費電力を節約することができる。一方、図1(b)の場合はビーコン間隔は80msであり、データ603を受信した場合、STAは、Doze状態へ遷移することができず、次のビーコンを受信するためにAwake状態を継続して消費電力を抑制することができない。つまり、APごとにビーコンの送信周期が異なる可能性があるが、特許文献1の発明は、その点を考慮しない。
【００１１】
また、所定時間の経過後、Doze状態へ遷移するような制御には、受信すべきデータや送信すべきデータがある場合、スループットの低下やデータの損失を発生させる可能性もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開2006-310909号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、省電力モードにより消費電力を抑制するとともに、スループットの低下やデータの損失を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。
【００１５】
本発明にかかる通信装置は、他の通信装置と通信しない休止状態から前記他の通信装置と通信する起動状態に切り替える第1の切替手段と、前記他の通信装置から送信される制御情報の送信間隔の所定割合を、前記起動状態を維持する維持期間として決定する決定手段と、前記第1の切替手段により前記起動状態に切り替えられた場合に、前記維持期間が経過するまで前記起動状態を維持し、前記維持期間が経過したことに応じて前記起動状態から前記休止状態に切り替える第2の切替手段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、省電力モードにより消費電力を抑制するとともに、スループットの低下やデータの損失を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】省電力効果が達成される場合と達成されない場合を説明する図。
【図２】実施例の通信装置の構成例を示すブロック図。
【図３】インフラストラクチャモードにおける通信装置の通信シーケンスの一例を示す図。
【図４】維持期間、Awake状態を維持する場合の通信部の処理を説明するフローチャート。
【図５】インフラストラクチャモードにおける通信装置の通信シーケンスの一例を示す図。
【図６】維持期間を超えてAwake状態を維持する場合の通信部の処理を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明にかかる実施例の通信装置を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、IEEE802.11に準拠した無線ローカルエリアネットワーク（無線LAN）を用いる例を説明する。しかし、本発明を適用可能な通信形態は、無線LANやインフラストラクチャモードに限られるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。
【００１９】
以下の実施例において、通信装置は省電力モードの動作が可能である。省電力モードにおいて、特定条件の場合にだけ送受信を行う間欠処理により、無線通信インタフェイスの動作状態の有効（Awake状態）、無効（Doze状態）を切り替える。Awake状態においては、無線通信インタフェイスは動作状態にあり、無線LANを介したデータの送受信が可能である。また、Doze状態において、無線通信インタフェイスは休止状態の省電力状態にあり、無線LANを介したデータの送受信は不可能である。
【００２０】
［装置の構成］
図2のブロック図により実施例の通信装置100の構成例を示す。
【００２１】
通信装置100は、通信部150のAwake状態とDoze状態の交互切替により、通信相手の装置（以下、相手装置）から送信される制御情報の送信周期に同期して動作状態を切り替えて無線LANを介した通信を行う省電力モードを実行する機能を有する。
【００２２】
ユーザからの各種入力を受け付ける入力部110は、無線LANに関する設定を受け付ける機能も有する。制御部120は、各種ブロックを制御し、記憶部140に保存された通信パラメータを用いて通信部150を設定し、通信部150とアンテナ160を介して他装置との間でデータの送受信を行い、無線LANへの接続処理を行う。
【００２３】
出力部130は、液晶パネルやLEDを用いた表示や、スピーカなどを用いた音声出力によって、ユーザへ各種情報を出力する。また、出力部130は、例えば入力部110で受け付けた無線LANに関する設定を出力する。記憶部140は、制御部120が実行するプログラムや通信パラメータなどの各種情報を記憶するメモリである。
【００２４】
通信部150は、無線LANを介して他の機器と通信を行い、アンテナ160を経て受信した制御情報やデータに関してメディアアクセス制御(MAC)など通信に係わる処理を行う。本実施例において、制御情報は、アクセスポイント(AP)などが送信するビーコンである。通信部150の動作状態維持部151は、ビーコン周期や相手装置との通信状況に応じてAwake状態を維持し、Doze状態に遷移しないように通信部150の状態を制御する。
【００２５】
IEEE802.11の仕様は、受信データがある場合に通信装置がデータを受信することを規定するが、Awake状態をどの程度維持すべきかを規定しない。本実施例では、ビーコン周期の所定割合の期間や、他装置との通信状況に応じて通信部150のAwake状態を維持する。ビーコン周期を示す情報は、制御情報またはIEEE802.11が規定する探索要求の応答(probe response)から取得する。なお、通信部150が実際に制御情報を受信する周期を計測し、計測値をビーコン周期としてもよい。
【００２６】
［状態切替動作］
●維持期間、Awake状態を維持する例
図3により相手装置がAPの場合のインフラストラクチャモードにおける通信装置100の通信シーケンスの一例を示す。なお、図3は、通信装置100が、APが構成するネットワークに参加し、省電力モードに移行した後、データ受信時にビーコン周期の所定割合に相当する期間（以下、維持期間Tm）が終了するまでAwake状態を維持する動作を示す。
【００２７】
省電力モードで動作する通信装置100の通信部150は、ビーコンの受信タイミングに応じて定期的にAwake状態に遷移し、アンテナ160を介してAPからビーコンを受信する(S201)。通信部150は、ビーコンのTIMフィールドを参照して、通信装置100へのデータがAPにバッファされていないことを認識するとDoze状態へ遷移する。以下では、TIMフィールドにより、通信装置100へのデータがAPに存在しないことが示される場合を「TIMフィールドがオフ」、通信装置100へのデータがAPに存在することが示される場合を「TIMフィールドがオン」とそれぞれ表現する。
【００２８】
次のビーコンの受信タイミングになると、通信部150は、再びAwake状態に遷移してAPからビーコンを受信する(S202)。TIMフィールドがオンの場合、動作状態維持部151は、維持期間Tmの経過を判定するためにカウントを開始し、維持期間Tmが経過するまで通信部150のAwake状態を維持する。なお、動作状態維持部151は、ビーコン周期の所定割合に相当する維持期間Tmを計算する。
【００２９】
TIMフィールドがオンの場合、通信部150は、通信装置100へのデータの送信要求(PS-Poll)をAPに送信し(S203)、APからデータを受信する(S204)。その後、維持期間Tmが経過すると、動作状態維持部151は、通信部150のAwake状態の維持を解除し、通信部150はDoze状態に遷移する。その後、次のビーコンの受信タイミングになると、通信部150は、再びAwake状態に遷移してAPからビーコンを受信する(S205)。
【００３０】
動作状態維持部151のカウント開始は、データの送信要求(PS-Poll)の送信タイミングでもよい。また、ビーコン周期の所定割合が所定時間未満（例えば20ms未満）の場合、動作状態維持部151は、維持期間Tmをカウントするのではなく、所定時間以上の所定期間、通信部150のAwake状態を維持するようにカウントを行ってもよい。また、所定割合、所定時間、所定期間の既定値は記憶部140に予め格納されているが、ユーザは、入力部110を介してそれらを変更することができる。
【００３１】
図4のフローチャートにより維持期間、Awake状態を維持する場合の通信部150の処理を説明する。なお、通信部150は、通信装置100がネットワークに参加して省電力モードに移行した後、ビーコンの受信タイミングごとに図4に示す処理を実行する。
【００３２】
通信部150は、ビーコン受信時、TIMフィールドがオンか否かを判定し(S301)、TIMフィールドがオフ、つまり受信すべきデータがない場合はDoze状態に遷移する(S305)。
【００３３】
一方、TIMフィールドがオン、つまり受信すべきデータがある場合、動作状態維持部151は、タイマをスタートして維持期間Tmまたは所定期間のカウントを開始して、通信部150のAwake状態を維持する(S302)。通信部150は、PS-PollをAPに送信して通信装置100へのデータを受信する(S303)。
【００３４】
次に、動作状態維持部151は、維持期間Tmまたは所定期間がタイムアウトしたか否かを判定する(S304)。維持期間Tmまたは所定期間、通信部150は、受信すべきデータがAPに届いた場合は当該データを受信し、送信すべきデータがあれば当該送信データをAPに送信する。維持期間Tmまたは所定期間がタイムアウトすると、動作状態維持部151は、通信部150のAwake状態の維持を解除し、通信部150はDoze状態に遷移する(S305)。
【００３５】
●維持期間を超えてAwake状態を維持する例
図5により相手装置がAPの場合のインフラストラクチャモードにおける通信装置100の通信シーケンスの一例を示す。なお、図5は、通信装置100が、APが構成するネットワークに参加し、省電力モードに移行した後、データ受信時に維持期間Tmまたは所定期間を超えてAwake状態を維持する動作を示す。
【００３６】
省電力モードで動作する通信装置100の通信部150は、ビーコン受信のタイミングに応じて定期的にAwake状態に遷移し、アンテナ160を介してAPからビーコンを受信する(S401)。通信部150は、ビーコンのTIMフィールドがオフの場合はDoze状態へ遷移する。
【００３７】
次のビーコンの受信タイミングになると、通信部150は、再びAwake状態に遷移してAPからビーコンを受信する(S402)。TIMフィールドがオンの場合、動作状態維持部151は、維持期間Tm（または所定期間）の経過を判定するためにカウントを開始し、維持期間Tmが経過するまで通信部150のAwake状態を維持する。なお、カウントの開始はPS-Pollの送信タイミングでもよい。
【００３８】
TIMフィールドがオンの場合、通信部150は、通信装置100へのデータの送信要求(PS-Poll)をAPに送信し(S403)、APからデータを受信する(S404)。
【００３９】
IEEE802.11が規定するように、受信したデータには、通信装置100が受信すべきデータが、さらにAPにバッファされているか否かを示すMD(more data)フィールドが存在する。通信部150は、受信したデータのMDフィールドを参照して、通信装置100が続いて受信すべきデータ（以下、継続データ）がAPにバッファされていることを認識する。以下では、MDフィールドにより、継続データがAPに存在することが示される場合を「MDフィールドがオン」、継続データがAPに存在しないことが示される場合を「MDフィールドがオフ」とそれぞれ表現する。なお、上記ではMDフィールドを参照して継続データの有無を判断する例を説明したが、所定期間、データを受信しない場合は継続データがないと判断してもよい。
【００４０】
継続データが存在する場合、通信部150は、継続データの送信要求(PS-Poll)をAPに送信し(S405)、APから継続データを受信する(S406)。図5に示す例では、データ受信(S406)後、継続時間Tmがタイムアウトする。しかし、ステップS406で受信したデータのMDフィールドがオンであることから通信部150は継続データがあることを認識し、動作状態維持部151はAwake状態を維持する。
【００４１】
継続データを受信するため通信部150は、継続データの送信要求(PS-Poll)をAPに送信し(S407)、APから継続データを受信する(S408)。図5に示す例では、ステップS408で受信したデータのMDフィールドはオフだが、通信部150がAPへ送信すべきデータがあるため、動作状態維持部151はAwake状態を維持し、通信部150はAPへ送信データを送信する(S409)。
【００４２】
その後、通信部150が送受信すべきデータがなく、継続期間Tmがタイムアウトしているため、動作状態維持部151は、通信部150のAwake状態の維持を解除し、通信部150はDoze状態に遷移する。つまり、継続期間Tmを超過した後の超過期間Te、通信部150のAwake状態が維持された後、通信部150はDoze状態に遷移する。その後、次のビーコンの受信タイミングになると、通信部150は、再びAwake状態に遷移してAPからビーコンを受信する(S410)。
【００４３】
図6のフローチャートにより維持期間を超えてAwake状態を維持する場合の通信部150の処理を説明する。なお、通信部150は、通信装置100がネットワークに参加して省電力モードに移行した後、ビーコンの受信タイミングごとに図6に示す処理を実行する。
【００４４】
通信部150は、ビーコン受信時、TIMフィールドがオンか否かを判定する(S501)。TIMフィールドがオフ、つまり受信すべきデータがない場合、通信部150は、APへ送信すべきデータがあるか否かを判定し(S508)、送信すべきデータがある場合は送信データをAPに送信する(S509)。そして、通信部150は、Doze状態に遷移する(S510)。
【００４５】
一方、TIMフィールドがオン、つまり受信すべきデータがある場合、動作状態維持部151は、タイマをスタートして維持期間Tm（または所定期間）のカウントを開始して、通信部150のAwake状態を維持する(S502)。通信部150は、PS-PollをAPに送信して通信装置100へのデータを受信する(S503)。
【００４６】
次に、通信部150は、受信したデータのMDフィールドを参照して、継続データがあるか否かを判定し(S504)、継続データがある場合はPS-PollをAPに送信して継続データを受信する(S503)動作を継続データがなくなるまで繰り返す。
【００４７】
継続データがないか、なくなると、通信部150は、APに送信すべきデータがあるか否かを判定し(S505)、送信すべきデータがある場合は送信データをAPに送信する(S506)。なお、継続データがないか、なくなった場合でも、通信部150によるデータ送信中にAPが通信装置100にデータを送信する場合がある。その場合、通信部150は当該データを受信する。
【００４８】
送信すべきデータがないか、なくなると、動作状態維持部151は継続期間Tmがタイムアウトしたか否かを判定し(S507)、タイムアウト前であれば処理をステップS505に戻し、通信部150は必要があればデータの送受信を行う。
【００４９】
通信部150によるデータの送受信がなくなり、かつ、継続期間Tmがタイムアウトしている場合、動作状態維持部151は通信部150のAwake状態の維持を解除し、通信部150はDoze状態に遷移する(S510)。なお、データの送受信を行った結果、次のビーコンの受信タイミングまでに所定期間よりも短い時間しか残っていない場合はDoze状態に遷移せずに、次のビーコンを受信するようにしてもよい。
【００５０】
上記では、通信部150のAwake状態を継続し、PS-PollによってAPにデータを要求する例を説明した。しかし、IEEE802.11が規定するPM(power management)フィールドなど、他フィールドやパケットを使用して通信装置100の要求や状態を伝えてもよい。
【００５１】
このように、TIMフィールドがオンのビーコンを受信した場合、少なくともビーコン周期の所定割合の継続期間または所定期間、通信部150のAwake状態を維持する。これにより、APにバッファされたデータの受信など送受信処理が集中し易い期間、APごとのビーコン周期に応じて適切にAwake状態を維持し、データの取りこぼしを防ぐことができる。また、データの送信要求をAPに送信した後、当該データを受信するまでに時間を要する処理能力が低いAPにおけるデータの損失を防ぐ効果もある。
【００５２】
さらに、通信部150がMDフィールドがオフのデータを受信した後、APが他の装置から通信装置100あてのデータを受信した場合、APは通信装置100へデータを送信する場合があるが、この状況におけるデータの損失も防ぐことができる。また、送受信すべきデータがある場合はAwake状態を継続して、送受信トラフィックが続く場合のスループットの低下を抑制することができる。
【００５３】
［その他の実施例］
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（又はCPUやMPU等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【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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