(57)【要約】【課題】移動体端末が基地局と通信するためには、ビーコンを受信するまで、受信状態とする必要があり、基地局と移動体端末が離れている場合、常時、受信状態にする必要が生じ、消費電力が多くなる等の問題点があった。【解決手段】ビーコンを送信する基地局１０と、基地局１０から送信されるビーコンを受信して、基地局１０と通信を行う移動体端末２０とを有する近距離通信システムにおいて、基地局１０および移動体端末２０はおのおの、ＧＰＳ衛星等からの高精度時刻を受信する高精度時刻受信装置を備え、高精度時刻受信装置から得られる時刻を基準に定期的に前記基地局からビーコンを発信する時刻を事前に設定し、前記ビーコンの発信する時刻の直前に前記移動体端末の動作状態を省電力状態から受信状態に一定期間に遷移させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーコンを送信する基地局と、前記基地局から送信されるビーコンを受信して、前記基地局と通信を行う移動体端末とを有する近距離通信システムの通信方法であって、前記基地局および前記移動体端末はおのおの、ＧＰＳ等に具備されている高精度時刻受信装置を備え、前記高精度時刻受信装置から得られる時刻を基準に定期的に前記基地局からビーコンを発信する時刻を事前に設定し、前記ビーコンの発信する時刻の直前に前記移動体端末の動作状態を省電力状態から受信状態に一定期間に遷移させることを特徴とする通信方法。
【請求項２】
前記移動体端末は、前記一定期間が過ぎると省電力状態に遷移させることを特徴とする請求項１記載の通信方法。
【請求項３】
ビーコンを送信する基地局と、前記基地局から送信されるビーコンを受信して、前記基地局と通信を行う移動体端末とを有する近距離通信システムの通信方法であって、前記移動体端末は、加速度センサーなどの移動を検知する装置を備え、長期に移動をしていないことを検知することにより、受信状態に遷移する時刻になっても受信状態に遷移せずに省電力モード状態を維持することを特徴とする請求項１記載の通信方法。
【請求項４】
ビーコンを送信する基地局と、前記基地局から送信されるビーコンを受信して、前記基地局と通信を行う移動体端末とを有する近距離通信システムの通信方法であって、前記移動体端末は、ＧＰＳ等に具備されている位置検出装置を備え、基地局と通信が不可能な領域にいることを検出することにより、受信状態に遷移する時刻になっても受信状態に遷移せずに省電力モード状態を維持することを特徴とする請求項１記載の通信方法。
【請求項５】
ビーコンを送信する基地局と、前記基地局から送信されるビーコンを受信して、前記基地局と通信を行う移動体端末とを有する近距離通信システムの通信方法であって、前記移動体端末は、時計、ＧＰＳ等に具備されている時刻を検出する装置を備え、通信の必要性がない時間を事前に設定し、前記時間であることを検出すると受信状態に遷移する時刻になっても受信状態に遷移せずに省電力モード状態を維持することを特徴とする請求項１記載の通信方法。
【請求項６】
ビーコンを送信する電池駆動の基地局と、前記基地局から送信されるビーコンを受信して、前記基地局と通信を行う電池駆動の移動体端末とを有する近距離通信システムの通信方法であって、前記基地局および前記移動体端末はおのおの、ＧＰＳ等に具備されている高精度時刻受信装置を備え、前記高精度時刻受信装置から得られる時刻を基準に定期的に前記基地局からビーコンを発信する時刻を事前に設定し、前記ビーコンの発信する時刻の直前に前記移動体端末の動作状態を省電力状態から受信状態に一定期間に遷移させて省電力を図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】
本発明は通信方法に係り、特に、ビーコンを送信する基地局と、前記基地局から送信されるビーコンを受信して、基地局と通信を行う移動体端末とを有する近距離通信システムの通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信技術としては、日常生活に浸透している携帯電話や無線ＬＡＮ（Local  Area  Network）がよく知られているが、無線通信ネットワークの通信距離と伝送速度によって、図５に示すように分類が可能である。
【０００３】
ワイヤレス広域通信網のワイヤレスＷＡＮ（Wide  Area  Network）は、携帯電話のことあり、現在、デジタル技術を利用した次世代携帯電話の検討が進められている。また、ワイヤレスＭＡＮ（Metropolitan  Area  Network）は人口密度の低い地域でも安価な接続サービスを可能にするワイヤレス都市域アクセス網である。ワイヤレスＭＡＮについては、「ＷｉＭＡＸ」の名称で知られるＩＥＥＥ８０２．１６ａが標準化ワイヤレスＭＡＮとして承認されている。
【０００４】
ワイヤレス構内通信網のワイヤレスＬＡＮ（Local  Area  Network）は、すでにオフィスや家庭に普及している。無線免許なしでも使える２．４ＧＨｚ帯を利用して、１１Ｍｂｐｓの通信速度ができる無線規格ＩＥＥＥ８０２，１１ｂの「Ｗｉ−Ｆｉ」の登場をきっかけとして、この無線ＬＡＮはすでに認知されている。５４Ｍｂｐｓの高速通信が可能なＩＥＥＥ８０２．１１ａとＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格への移行が進んでいる。
【０００５】
近距離ワイヤレス・ネットワークのワイヤレスＰＡＮ(Private  Area  Network)は、個人の行動範囲（数十メートル以内）をカバーする通信ネットワークであり、このワイヤレスＰＡＮの範囲にあるワイヤレス・センサ・ネットワーク、ＰＣの周辺機器及び家電のワイヤレス・ネットワークへの適用が期待されている。
【０００６】
図６は、２．４ＧＨｚ帯のＩＥＥＥ８０２．１１ｂ（Ｗｉ−Ｆｉ：無線ＬＡＮ）、ＩＥＥＥ８０２．１５−１（Ｂ１ｕｅｔｏｏｔｈ規格）、ＩＥＥＥ８０２．１５．４（ＺｉｇＢｅｅ規格）の比較を示している。図８の表から、ＩＥＥＥ８０２．１５．４が通信速度と通信距離よりも、低コストと低消費電力の点で優れた技術であることが理解できる。
【０００７】
ＩＥＥＥ８０２．１５．４等の短距離無線通信システムを利用して、移動する車両と宅内に存在する基地局との間でデータの交換を行い、売買を行うことが提案されている。上述のようにＩＥＥＥ８０２．１５．４等の短距離無線通信システムは低速で転送距離が短い代わりに、安価で消費電力が少ないという特徴を持っている。
【０００８】
このような、短距離無線通信システムは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４等のコーディネータが定期的に送信するビーコンを基準として、各ノードが送受信処理を行う通信手法が採用されている。
【０００９】
図７は、従来のコーディネータ４０が定期的に送信するビーコンを基準として、各ノード５０が送受信処理を行う短距離無線通信システムを示している。
【００１０】
ビーコン受信時および実データの送受信時のみに通信状態にするために、低消費電力を達成している。ビーコンを使わないノンビーコンモードもあり、ＣＳＭＡ／ＣＡを利用して、接続を行うが、受信側は常に送信を受けるまで受信状態にするため、低消費電力にすることはできない。
【００１１】
また、特許文献１には、無線情報収集システムが開示され、また、特許文献２には無線通信システムにおけるフレーム同期装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９−２８４２０９号公報
【特許文献２】特開２００５−２６９２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の通信方法では、移動体端末が基地局と通信するためには、ビーコンを受信するまで、受信状態とする必要があり、基地局と移動体端末が離れている場合、常時、受信状態にする必要が生じ、消費電力が多くなる等の課題があった。
【００１４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、低消費電力化にする通信方法、及び、通信システム、並びに、通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、ビーコンを送信する基地局と、基地局から送信されるビーコンを受信して、基地局と通信を行う移動体端末とを有する通信システムの通信方法であって、基地局および移動体端末はおのおの、高精度時刻受信装置を備え、前記高精度時刻受信装置から得られる時刻を基準に定期的に基地局から発信するビーコンの時刻をあらかじめ、設定し、移動体端末は、前記ビーコンの時刻に合わせて、受信状態にすることを特徴とする。また、移動体端末は、前記移動体端末の移動を検知する装置を備え、長期に移動がないことを検知することにより、受信状態に遷移せずに省電力モードに移行することを特徴とする。
【００１６】
また、移動体端末は、前記移動を検知する装置または、手段により、移動を検知した場合、ＧＰＳ等の位置検出装置または手段を具備し、基地局に近づいたことを検出して、ビーコンを検出する受信状態に遷移することを特徴とする。
【００１７】
また、移動体端末は前記時刻受信装置または手段から得られる時刻から、夜間や営業時間外等の通信の必要性がない時間帯を検出して、受信状態に遷移せずに省電力モードに移行することを特徴とする。
【００１８】
基地局は、ＧＰＳ等に具備されている高精度時刻受信装置または手段を具備し、前記高精度時刻受信装置または手段から得られる時刻を基準に定期的にビーコンを送信することを特徴とする。
【００１９】
移動体端末は、ＧＰＳ等に具備されている高精度時刻受信装置または手段を具備し、前記高精度時刻受信装置または手段から得られる時刻を基準に定期的に送信されるビーコンを受信するためにビーコンの送信時間に該移動体端末を受信状態にすることを特徴とする。
【００２０】
移動体端末は、該移動体端末の移動を検知する装置または、手段を具備して、長期に移動体端末が停止していることを検知することにより、受信状態に遷移せずに省電力モードに移行することを特徴とする。
【００２１】
移動体端末は、該移動体端末の移動を検知する装置または、手段を具備して、移動を検知した場合、ＧＰＳ等に具備されている位置検出装置または手段を具備し、基地局に近づいたことを検出して、ビーコンを検出する受信状態に遷移することを特徴とする。
【００２２】
移動体端末は、時刻受信装置または手段を具備し、該時刻受信装置または手段から得られる時刻から、夜間や営業時間外等の通信の必要のない時間帯を検出して、受信状態に遷移せずに省電力モードに移行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、移動体端末はＧＰＳ等に具備されている高精度時刻受信装置を利用して、精度の高い時刻を受信できるため、基地局からビーコンが発信される時刻を高い精度で予測ができるために、誤差範囲を考慮して、その前後に受信状態にすれば、ビーコンの受信が可能で、常時、受信状態にする必要がなくなり、大幅に消費電力を削減することが可能となる。
【００２４】
また、本発明によれば、加速度センサー等の移動を検知する装置を利用して、停止状態が長く続くことを検出して、基地局に近づいていないことを検出して、通信が不能であることを判断し、受信状態に遷移せずに省電力モードを維持することにより、消費電力を削減することが可能となる。
【００２５】
また、本発明によれば、移動体端末は、前記移動体端末の移動を検知する装置を備え、移動を検知した場合、さらにＧＰＳ等の位置検出装置により、基地局に近づき、通信可能であることを検出して、ビーコンを検出する受信状態に遷移することにより、消費電力を削減することが可能となる。
【００２６】
移動体端末は、時刻受信装置を備え、前記時刻受信装置または手段から得られる時刻から、夜間や営業時間外等の通信の必要のない時間帯を検出して、受信状態に遷移せずに省電力モードを維持することにより、消費電力を削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は本発明の実施例の近距離無線通信システムの構成図である。
【図２】図２は本発明の実施例の近距離無線通信システムの配置図である。
【図３】図３は本発明の実施例の近距離無線通信システムで用いるスーパーフレームの説明図である。
【図４】図４は本発明の実施例の基地局と移動体端末の送受信処理の動作の説明図である。
【図５】図５は、各種の無線通信ネットワークの分類図である。
【図６】図６は、無線通信規格の比較図である。
【図７】図７は、従来技術であるビーコンを基準とするノード５０が送受信処理を行う短距離無線通信システムの配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例】
【００２９】
図１は本発明の実施例の近距離無線通信システムの構成図である。図１において、１０は基地局、１１は無線送受信機、１２は高精度時刻受信装置、１３はＣＰＵ、１４は電池駆動部、２０は移動体端末、２１は無線送受信機、２２は高精度時刻受信装置、２３はＣＰＵ、２４は電池駆動部、２５は移動検知装置を示している。
【００３０】
基地局１０と移動体端末２０は、それぞれ、無線送受信機用アンテナ１１１、無線送受信機用アンテナ２１１以外に、高精度時刻受信装置用アンテナ１２１、高精度時刻受信装置用アンテナ２２１を備えている。
【００３１】
基地局１０の無線送受信機１１と、移動体端末２０の無線送受信機１１とは、無線送受信機用アンテナ１１１と無線送受信機用アンテナ２１１とを介して通信を行う。基地局１０の無線送受信機１１は、通信処理の同期を確立するために、移動体端末２０に向けてビーコン信号を送出し、ビーコン信号を受信した移動体端末２０は、ビーコン信号に含まれる情報を基に基地局１０との通信の同期を確立する。
【００３２】
基地局１０及び移動体端末２０は、それぞれ、電池駆動部１４，２４を備えており、消費電力の低下を図ることにより、基地局１０及び移動体端末２０の長時間の駆動状態を確保する。
【００３３】
基地局１０及び移動体端末２０は、それぞれ、高精度時刻受信装置１２，２２を備えており、高精度時刻受信装置用アンテナ１２１，２２１により、受信した高精度時刻情報を基に、ビーコン信号による同期確立時の電力を低下させる。
【００３４】
また、移動体端末２０は、移動検知装置２５を備えており、移動体端末２０が長期に移動をしていないことを検知することにより、受信状態に遷移する時刻になっても受信状態に遷移せずに省電力モード状態を維持する。
【００３５】
図２は本発明の実施例の近距離無線通信システムの配置図である。図２において、１０は基地局、２０，２０，・・・は移動体端末、３０はＧＰＳ衛星、Ｒはビーコン信号の到達距離を示している。
【００３６】
基地局１０は、通信処理の同期を確立するために、移動体端末２０，２０，・・・に向けてビーコン信号を送出し、ビーコン信号を受信した移動体端末２０，２０，・・・は、ビーコン信号に含まれる情報を基に基地局１０との通信の同期を確立する。
【００３７】
しかし、近距離通信システムの場合には、ビーコン信号の到達距離Ｒは数１０ｍ程度であり、ビーコン信号の到達距離Ｒの範囲外に移動した端末は、ビーコン信号を受信するための受信状態を長期間継続する必要があり、受信状態を継続するために移動体端末を駆動する電源（電池）の電力が大幅に消耗する。
【００３８】
この電源（電池）の電力の大幅な消耗を防止するために、基地局１０及び移動体端末２０，２０，・・・は、それぞれ、高精度時刻受信装置１２，２２を備えており、高精度時刻受信装置用アンテナ１２１，２２１により、高精度時刻情報を受信し、基地局１０からのビーコン信号の送信時の直前に、移動体端末２０，２０，・・・を受信状態にすることにより、ビーコン信号による同期確立時の電力を低下させる。
【００３９】
図３は本発明の実施例の近距離無線通信システムで用いるスーパーフレームの説明図である。図３において、３１はビーコンフレーム、３２はＣＡＰ、３３はＣＦＰ、３４はＩｎａｃｔｉｖｅ、３５，３６はＧＴＳ１，ＧＴＳ２、３７はビーコンスロットを示している。
【００４０】
ＩＥＥ８０２．１５．４は基本的にＣＳＭＡ／ＣＡ方式という制御方式を採用し、ＣＳＭＡ／ＣＡの衝突の問題点を克服するため、スーパーフレーム（Super  frame）というデータフレームを採用している。スーパーフレームは、仮想的な通信時間割りであり、ネットワーク上のノードは任意の時間ではなく、一定のタイミングのみで送信受信ができる。
【００４１】
ＩＥＥＥ８０２．１５．４では同じ長さのタイム・スロット（ＴｉｍｅＳｌｏｔ）を作り処理を行います。タイム・スロットを１６個まとめたものが１つのスーパ・フレームとなる。
【００４２】
スーパーフレームは、競争アクセス期間３２（ＣＡＰ：Contention  Access  Period）と無競争期間３３（ＣＦＰ：ＡｏｃｅｓｓＰｅｈｏｄ）を備えている。一つのスーパーフレームは、１６個のタイム・スロットに時間的に均等に分けられ、先頭の０番のスロット３７は、ビーコン・フレーム３１として使用される。
【００４３】
１番からの１５個のタイム・スロットは、すべてのノードが競合によって使用する競争アクセス期間３２（ＣＡＰ）と、予めビーコンで指定されたノードだけが送信できる無競争期間３３（ＣＦＰ）に分けられ、ＣＦＰ３３はオプションである。ＣＦＰ３３には、ＧＴＳ(Guaranteed  Time  Slot)という保証タイム・スロット３５，３６を設けることができる。
【００４４】
図４は本発明の実施例の基地局と移動体端末の送受信処理の動作の説明図である。図４において、１０は基地局、２０は移動体端末を示している。
【００４５】
基地局１０は、通信処理の同期を確立するために、移動体端末２０，２０，・・・に向けて、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３，ｔ４、ｔ５に一定の周期ΔＴでビーコン信号を送出する。
【００４６】
基地局１０は、高精度時刻受信装置１２１により受信したＧＰＳ信号からの時刻情報に基づいて、ビーコン信号の送出時刻、送出間隔を設定する。
【００４７】
移動体端末２０，２０，・・・は、それぞれ、高精度時刻受信装置２２を備えており、基地局１０と同様に、高精度時刻受信装置１２１により受信したＧＰＳ信号からの時刻情報を取得する。
【００４８】
移動体端末２０，２０，・・・は、それぞれ、ＣＰＵ２３を備えており、ビーコン信号の送出時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３，ｔ４の直前の、時刻ｔ１−Δｔ、ｔ２−Δｔ、ｔ３−Δｔ、ｔ４−Δｔに、電池駆動部２４を制御して、無線送受信機２１を受信状態に移行する。
【００４９】
各時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３，ｔ４、ｔ５には、それぞれ、異なったチャンネルｃｈ２３、ｃｈ２４、ｃｈ２５、ｃｈ２６に対応するビーコン信号が送出される。
【００５０】
移動体端末２０がビーコン信号を受信して、通信チャンネル、例えば、ｃｈ２６の情報が照合されると、移動体端末２０は、基地局１０に向けて承認信号を送信し、同期が確立する。その後は、基地局１０と移動体端末２０との間の通常の低電力モードの通信が継続する。
【００５１】
本発明では、移動体端末２０，２０，・・・が、基地局１０のビーコン信号の到達範囲外にある場合、従来は、高電力モードの受信状態を継続するために、同期確立時の電力の消耗が著しいという問題点が解消される。
【００５２】
また、移動検出装置２５により、移動体端末２０が長期に移動をしていないことを検知することにより、受信状態に遷移する時刻になっても受信状態に遷移せずに省電力モード状態を維持して省電力化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、近距離通信システムに広範囲に応用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０  基地局
１１  無線送受信機
１２  高精度時刻受信装置
１３  ＣＰＵ
１４  電池駆動部
２０  移動体端末
２１  無線送受信機
２２  高精度時刻受信装置
２３  ＣＰＵ
２４  電池駆動部
２５  移動検知装置
３０  ＧＰＳ衛星
３１  ビーコンフレーム
３２  ＣＡＰ
３３  ＣＦＰ
３４  Ｉｎａｃｔｉｖｅ
３５  ＧＴＳ１
３６  ＧＴＳ２
３７  ビーコンスロット
４０  コーディネータ
５０  ノード
１１１  無線送受信機用アンテナ
１２１  高精度時刻受信装置用アンテナ
２１１  無線送受信機用アンテナ
２２１  高精度時刻受信装置用アンテナ
【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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