(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置であって、
第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御管理部と、
第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御管理部と、
前記端末局装置との通信のトラフィック量が閾値より小さい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換え、前記端末局装置との通信のトラフィック量が閾値より大きい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換える通信制御部と
を備えることを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置であって、
第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御管理部と、
第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御管理部と、
前記スリープ状態の期間経過後に前記端末局装置からの送信信号を検出した回数が閾値より大きい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換え、送信禁止期間を設定してから前記スリープ状態に移行した回数が閾値より大きい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換える通信制御部と
を備えることを特徴とする基地局装置。
【請求項３】
無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置であって、
第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御管理部と、
第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御管理部と、
前記第二のスリープ制御方式による消費電力コストが前記第一のスリープ制御方式による消費電力コストより小さい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換え、前記第一のスリープ制御方式による消費電力コストが前記第二のスリープ制御方式による消費電力コストより小さい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換える通信制御部と
を備えることを特徴とする基地局装置。
【請求項４】
無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置であって、
第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御管理部と、
第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御管理部と、
前記端末局装置から受信したデータフレームのヘッダから前記端末局装置の送信バッファに蓄積されているデータフレームの合計バイト数を読み取り、前記合計バイト数が閾値より大きい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換え、前記合計バイト数が閾値より小さい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換える通信制御部と
を備えることを特徴とする基地局装置。
【請求項５】
前記通信制御部は、前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換えた場合、または、前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換えた場合、その切り換えから所定時間内は再度の切り換えを行わないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の基地局装置。
【請求項６】
無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置のスリープ制御方法であって、
第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御ステップと、
第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御ステップと、
前記端末局装置との通信のトラフィック量が閾値より小さい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換え、前記端末局装置との通信のトラフィック量が閾値より大きい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換える通信制御ステップと
を備えることを特徴とするスリープ制御方法。
【請求項７】
無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置のスリープ制御方法であって、
第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御ステップと、
第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御ステップと、
前記スリープ状態の期間経過後に前記端末局装置からの送信信号を検出した回数が閾値より大きい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換え、送信禁止期間を設定してから前記スリープ状態に移行した回数が閾値より大きい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換える通信制御ステップと
を備えることを特徴とするスリープ制御方法。
【請求項８】
無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置のスリープ制御方法であって、
第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御ステップと、
第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御ステップと、
前記第二のスリープ制御方式による消費電力コストが前記第一のスリープ制御方式による消費電力コストより小さい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換え、前記第一のスリープ制御方式による消費電力コストが前記第二のスリープ制御方式による消費電力コストより小さい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換える通信制御ステップと
を備えることを特徴とするスリープ制御方法。
【請求項９】
無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置のスリープ制御方法であって、
第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御ステップと、
第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御ステップと、
前記端末局装置から受信したデータフレームのヘッダから前記端末局装置の送信バッファに蓄積されているデータフレームの合計バイト数を読み取り、前記合計バイト数が閾値より大きい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換え、前記合計バイト数が閾値より小さい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換える通信制御ステップと
を備えることを特徴とするスリープ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局装置及びそのスリープ制御方法に関し、更に詳しくは、無線通信システムにおける基地局装置の省電力化を実現するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、IEEE 802.11標準規格に準拠した無線LAN通信機能を搭載している端末局が普及している。例えば、ノートPC、携帯電話、ゲーム機器等の端末局に無線LAN通信機能が搭載されており、これらの端末局は、無線通信によって無線LANの基地局装置を介してインターネットにアクセスできるようになっている。
【０００３】
非特許文献１では、上記のような電池で駆動される端末局の省電力モードが標準規格として規定されている。省電力モードでは、端末局は送信のデータフレームが発生しないとき、基地局装置に対して自らがスリープ状態に移行することを通知する。スリープ状態に移行する端末局は、当該端末局内の送受信回路の一部を休止させることにより、電池の消費電力を節約することが可能となる。また、端末局は一定周期でスリープ状態からフレームを送受信可能なアウェイク状態へ遷移し、基地局装置からビーコンを受信するように制御される。
【０００４】
上記のビーコンには、その端末局宛のデータフレームの有無に関する情報が含まれているため、端末局はビーコンを受信することで自局宛てのデータフレームの有無を判断できる。端末局は自局宛ての通信フレームが存在するとき、基地局装置へPower Save Poll (PS-poll)を送信し、基地局装置との通信が終了するまで、アウェイク状態を維持する。これに対し、ビーコンを受信して自局宛てのデータフレームが存在しない場合には、端末局は再びスリープ状態に戻り、消費電力の節約を図る。
【０００５】
こうした端末局の省電力化モードが標準規格で規定されていることに対し、基地局装置の省電力モードは規定されていない。一般的な基地局装置は、電池駆動の端末局と異なり、外部の電源とケーブル等で接続されているため、省電力化への要求は高くないと思われてきたためである。しかし、近年では、電池により駆動できる可搬型無線ＬＡＮ基地局装置が普及しつつある。これらの可搬型無線ＬＡＮ基地局装置では、長距離通信が可能な3GまたはWiMAXシステムの通信機能も備えているため、端末局が可搬型無線ＬＡＮ基地局装置を中継局として使用し、インターネットにアクセスできる。ただし、電源ケーブルと接続していないとき、可搬型無線ＬＡＮ基地局装置では、通信可能な時間が電池の蓄電残量により限られる。そこで、可搬型無線ＬＡＮ基地局装置の通信可能時間を延長させるための省電力化方法が求められている。
【０００６】
非特許文献２には、無線ＬＡＮ基地局装置の省電力化制御方法（以下、非特許文献２の方式）が示されている。図１１を参照して、非特許文献２の方式の制御手順を説明する。基地局装置（ＡＰ）は、ビーコン６０１を送信する時点で、送信バッファに下りのデータフレームがあるか否かを確認する。送信バッファに下りのデータフレームがない場合、基地局装置はビーコン６０１を送信した後、CTS-to-Self６０３またはブロードキャストフレーム６０４等の制御フレームを送信し、端末局に対してNAV(Network Allocation Vector)によりフレームの送信禁止期間を設定する。送信禁止期間内は、端末局ではフレームが生起してもそのフレームはすぐ送信されず、設定された送信禁止期間が終了した後、上りの送信が可能となる。図１１において、端末局の送信可能な期間は、時刻「Ａ」〜時刻「Ｂ」の期間と、時刻「Ｇ」〜時刻「Ｈ」の期間である。
【０００７】
一回の制御フレームの送信では、基地局装置が設定可能な最大送信禁止期間が限られる。そのため、更に送信禁止期間を設定し、スリープ状態に移行するには、基地局装置が複数回の制御フレームを送信する必要がある。図１１において、基地局装置は、端末局に対してCTS-to-self６０３で送信禁止期間を設定した後、時刻「Ｄ」〜時刻「Ｅ」の期間においてスリープ状態に移行する。その後、基地局装置は、ブロードキャストフレーム６０４により時刻「Ｆ」〜時刻「Ｇ」で送信禁止期間を設定し、再びスリープ状態に移行する。
【０００８】
非特許文献３では、基地局装置の省電力化を図るため、非特許文献２の方式と異なり、ビーコン間隔に比べ比較的に短期間でスリープ移行判断を行い、スリープ状態に移行する二つのスリープ制御方式が示されている。以下、この二つのスリープ制御方式について説明する。
【０００９】
＜第一のスリープ制御方式＞
一般には、CTS-to-self等の制御フレームによって送信禁止期間を端末局に設定せずに基地局装置がスリープ状態に移行した場合、端末局が上りのデータフレームを送信することがある。基地局装置は、スリープ状態であるため、確認応答であるＡＣＫ信号を送信することはない。この場合、端末局はＡＣＫ信号を受信できないため、データフレームの再送を行う。端末局はＡＣＫ信号を受信するまで、もしくはデータフレームの再送回数上限値に達するまで、同一データフレームの再送を繰り返す。そして、端末局による再送回数が上限値に達した場合にはパケットロスが発生する。そこで、第一のスリープ制御方式では、基地局装置は一定の周期で無線チャネルの状態をモニタし、チャネルの状態に応じてスリープ制御を行うかどうかを判断すると共に、過去の通信履歴を参照してスリープ期間を設定する。これにより、送信禁止期間を端末局に設定することなくスリープ状態への移行を可能としつつ、フレームロスの発生を防止できる。
【００１０】
図１２と図１３に、第一のスリープ制御方式を用いる基地局装置の動作を示す。図１２の基地局装置は、端末局との通信が発生しない場合、アウェイク（１）時間１０１を経過後、制御フレームを送信せずにスリープ状態に移行する。スリープ状態に移行する時間は、スリープ時間１０２とする。スリープ時間１０２を経過後、基地局装置はアウェイク状態に復帰し、キャリアセンス１０３−１によって端末局からの送信信号の有無を識別する。キャリアセンス１０３−１で端末局からの信号を検出しない場合、基地局装置は、前述のように周期的にスリープ状態に移行し、スリープ期間を経過後にキャリアセンスをする。
【００１１】
図１３に、第一のスリープ制御方式を用いる基地局装置がアウェイク状態に復帰し、キャリアセンスによって端末局の信号を検出した場合の動作を示す。基地局装置は、スリープ時間１０４経過後のキャリアセンス１０３−２で端末局からの送信信号を検出する。キャリアセンス１０３−２では、基地局装置は信号の有無を判断し、スリープ状態に移行せずアウェイク状態で待機する。ここでは、基地局装置が端末局の信号を検出した時点から信号の伝送が終了した時間までの待機時間をアウェイク（２）時間１０６とする。一方、端末局では、データフレーム１０５−１の伝送を完了した後、一定のＡＣＫタイムアウト時間を待機する。その後、ＡＣＫ信号を受信できなかった場合、無線LANの通信手順に従い、送信フレームの再送を準備する。基地局装置がアウェイク（２）時間１０６を経過後、端末局の再送フレーム１０５−２を受信開始するまでの時間をアウェイク（３）時間１０７とする。基地局装置は、通常のアウェイク状態で端末局からの再送フレーム１０５−２を受信し、端末局にＡＣＫ信号を応答し、通信を完了する。その後、前記手順でスリープ状態に移行するかどうかの判断を開始する。
【００１２】
図１２における第一のスリープ制御方式のパラメータ設定例を説明する。例えば、図１２におけるアウェイク（１）時間１０１をDIFS+(CWmin+1)×スロットタイムとして設定する。非特許文献１の８０２．１１ｇ規格を参照すれば、DIFSは３４μs、CWminは１５、スロットタイムは９μｓであるため、８０２．１１ｇ規格を使用する基地局装置のアウェイク（１）時間１０１は１７８μｓとなる。過去の端末局との通信履歴を参照すれば、スリープ期間１０２と１０４を端末局の送信フレームより短く設定することができる。また、非特許文献１を参照すれば、キャリアセンスで信号の有無を識別するための所要時間は４μｓ以下に設定することができる。
【００１３】
図１３における第一のスリープ制御方式のパラメータ設定例を説明する。アウェイク（１）時間１０１、スリープ期間１０２，１０４、及びキャリアセンス１０３−１，１０３−２は、図１２と同様に設定することができる。端末局のフレーム再送を受信できるよう、アウェイク（３）期間１０７をACKTimeout+DIFS+(CWmin+1)×2×スロットタイムとする。なお、８０２．１１ｇ規格を参照すれば、ACKTimeoutを44μsとする場合、図１３のアウェイク（３）期間１０７は３６６μｓとなる。
【００１４】
図１２と図１３の第一のスリープ制御方式を用いる基地局装置によれば、端末局との通信が発生したときでも、非特許文献２の方式のビーコンインターバル（数十〜数百ms）に比べ、通信後にアウェイク状態で待機する時間を数百μsに削減することができ、また、送信禁止期間を設定する制御フレームの送信も不要である。そのため、基地局装置における省電力化効果が向上するものと考えられる。
【００１５】
＜第二のスリープ制御方式＞
無線LAN内の基地局装置がスリープ状態に移行する前に、非特許文献２の方式のように、予め制御フレームを用い、端末局に対して送信禁止期間を設定することは可能である。しかし、非特許文献２の方式では、前記のように、端末局との通信が発生したとき、長期間に渡りスリープ状態に移行しなくなるため、省電力化効果が劣化する。そこで、第二のスリープ制御方式の基地局装置では、端末局との通信が発生した場合、図１４と図１５に示すように、無線チャネルの使用状態によって短期間でスリープ状態に移行するどうかを判断する。
【００１６】
図１４に、第二のスリープ制御方式の基地局装置が端末局からのデータフレームを受信した後、スリープ状態に移行する手順を示す。図１４において、基地局装置は端末局からのデータフレーム２０６を受信し、そのフレームを受信完了後、端末局に対して応答信号ＡＣＫを返す。その後、アウェイク（１）時間２０１でスリープ状態に移行するかどうかを判断する。アウェイク（１）時間２０１内で端末局との通信が発生しない場合、基地局装置は、CTS-to-self２０２を用い、端末局に対して送信禁止期間を設定し、スリープ状態に移行する。なお、非特許文献１を参照すれば、アウェイク（１）時間２０１をDIFS+(CWmin+1)×スロットタイムとして設定することができる。
【００１７】
図１５の第二のスリープ制御方式を用いる基地局装置は、アウェイク（１）時間２０１内に端末局との通信が発生しない場合、CTS-to-self２０２を用い、端末局に対して送信禁止期間を設定する。その後、スリープ期間２０３でスリープ状態に移行する。スリープ期間２０３を経過後、基地局装置は再びアウェイク状態に復帰し、アウェイク（１）時間２０１でスリープ状態に移行するかどうかを判断する。端末局との通信がない場合、基地局装置は同様な手順を繰り返し、スリープ状態に移行することによって省電力化を図る。
【００１８】
第二のスリープ制御方式では、数百μｓの期間でスリープ状態に移行するかどうか判断を行っている。これにより、非特許文献２の方式のように、端末局との通信を終了した後、長期間にわたってアウェイク状態になることを回避することができる。そのため、非特許文献２の方式と比較して省電力化効果が向上するものと考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】IEEE Standard 802.11, Wireless LAN medium access control (MAC) and Physical layer (PHY) specification, 12 June, 2007.
【非特許文献２】「無線LAN基地局装置における省電力モードの性能評価」（小川、他）, 電子情報通信学会信学技報MoMuC2009-13.
【非特許文献３】「無線LAN基地局装置における非予約型スリープ制御方式の検討」（黄、他），電子情報通信学会信学技報RCS2011-236
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
第一のスリープ制御方式を用いる基地局装置は、スリープ期間経過後のキャリアセンスの結果によって、次にスリープ状態に移行するかどうかを判断することが可能である。ネットワーク内のトラフィック量が小さいとき、端末局からのデータフレームは少なく、図１２のように基地局装置が周期的にスリープ状態に移行し、大きい省電力化効果が得られると考えられる。
【００２１】
しかし、無線LAN内のトラフィック量が増大し、端末局からのデータフレーム数が増えるに伴い、第一のスリープ制御方式を用いる基地局装置は、図１３に示したように端末局からのデータフレームの再送を受信することになる。これにより、基地局装置において、データフレームの再送を受信する前のアウェイク（３）時間１０７に加え、初回のデータフレームの一部によるアウェイク（２）時間１０６が発生する。こうしたアウェイク時間の増大は、省電力化効果が劣化する原因となりうる。
【００２２】
一方、トラフィック量が減少しているとき、第二のスリープ制御方式では、基地局装置が送信禁止期間を設定するためのCTS-to-selfを送信する必要がある。そのため、第一のスリープ制御方式に比べ、送信用の消費電力が増大し、最適な省電力効果が得られないこともある。
【００２３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、より効果的に省電力化を図ることのできる基地局装置及びそのスリープ制御方法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】
【００２４】
上記目的を達成するため、第１の態様に係る発明は、無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置であって、第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御管理部と、第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御管理部と、前記端末局装置との通信のトラフィック量が閾値より小さい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換え、前記端末局装置との通信のトラフィック量が閾値より大きい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換える通信制御部とを備えたことを要旨とする。
【００２５】
第２の態様に係る発明は、無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置であって、第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御管理部と、第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御管理部と、前記スリープ状態の期間経過後に前記端末局装置からの送信信号を検出した回数が閾値より大きい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換え、送信禁止期間を設定してから前記スリープ状態に移行した回数が閾値より大きい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換える通信制御部とを備えることを要旨とする。
【００２６】
第３の態様に係る発明は、無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置であって、第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御管理部と、第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御管理部と、前記第二のスリープ制御方式による消費電力コストが前記第一のスリープ制御方式による消費電力コストより小さい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換え、前記第一のスリープ制御方式による消費電力コストが前記第二のスリープ制御方式による消費電力コストより小さい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換える通信制御部とを備えることを要旨とする。
【００２７】
第４の態様に係る発明は、無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置であって、第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御管理部と、第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御管理部と、前記端末局装置から受信したデータフレームのヘッダから前記端末局装置の送信バッファに蓄積されているデータフレームの合計バイト数を読み取り、前記合計バイト数が閾値より大きい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換え、前記合計バイト数が閾値より小さい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換える通信制御部とを備えることを要旨とする。
【００２８】
第５の態様に係る発明は、第１〜第４のいずれかの態様に係る発明において、前記通信制御部が、前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換えた場合、または、前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換えた場合、その切り換えから所定時間内は再度の切り換えを行わないことを要旨とする。
【００２９】
また、上記目的を達成するため、第６の態様に係る発明は、無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置のスリープ制御方法であって、第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御ステップと、第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御ステップと、前記端末局装置との通信のトラフィック量が閾値より小さい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換え、前記端末局装置との通信のトラフィック量が閾値より大きい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換える通信制御ステップとを備えたことを要旨とする。
【００３０】
第７の態様に係る発明は、無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置のスリープ制御方法であって、第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御ステップと、第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御ステップと、前記スリープ状態の期間経過後に前記端末局装置からの送信信号を検出した回数が閾値より大きい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換え、送信禁止期間を設定してから前記スリープ状態に移行した回数が閾値より大きい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換える通信制御ステップとを備えることを要旨とする。
第８の態様に係る発明は、無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置のスリープ制御方法であって、第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御ステップと、第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御ステップと、前記第二のスリープ制御方式による消費電力コストが前記第一のスリープ制御方式による消費電力コストより小さい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換え、前記第一のスリープ制御方式による消費電力コストが前記第二のスリープ制御方式による消費電力コストより小さい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換える通信制御ステップとを備えることを要旨とする。
【００３１】
第９の態様に係る発明は、無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置のスリープ制御方法であって、第一のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、前記無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、前記無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御ステップと、第二のスリープ制御方式を用い、前記端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に前記端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御ステップと、前記端末局装置から受信したデータフレームのヘッダから前記端末局装置の送信バッファに蓄積されているデータフレームの合計バイト数を読み取り、前記合計バイト数が閾値より大きい場合は前記第一のスリープ制御方式から前記第二のスリープ制御方式に切り換え、前記合計バイト数が閾値より小さい場合は前記第二のスリープ制御方式から前記第一のスリープ制御方式に切り換える通信制御ステップとを備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、より効果的に省電力化を図ることのできる基地局装置及びそのスリープ制御方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態における基地局装置の機能ブロックの一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式へ切り換えるための判断手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式へ切り換えるための別の判断手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態における通信履歴情報部に保存されているアウェイク時間履歴の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式へ切り換えるための別の判断手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態における端末局装置からのデータフレームのヘッダ構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における端末局装置からのデータフレームのヘッダ構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態における第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式へ切り換えるための判断手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態における第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式へ切り換えるための別の判断手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態における第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式へ切り換えるための別の判断手順を示すフローチャートである。
【図１１】非特許文献２の方式の制御手順を示す図である。
【図１２】第一のスリープ制御方式の動作を示す図である。
【図１３】第一のスリープ制御方式の動作を示す図である。
【図１４】第二のスリープ制御方式の動作を示す図である。
【図１５】第二のスリープ制御方式の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
本発明の実施の形態における基地局装置３０１は、無線LAN内のトラフィック量に応じ、前述した第一と第二のスリープ制御方式から適切なスリープ制御方式を選択し、制御方式を切り換えることによって省電力効果の最適化を図る。以下、図面を用いて詳細に説明する。
【００３６】
＜基地局装置の構成＞
図１に、本発明の実施の形態における基地局装置３０１の機能ブロックの一例を示す。
【００３７】
基地局装置３０１は、アウェイク状態とスリープ状態とを遷移しながら無線チャネルを介して端末局装置（図示なし）との通信を行う基地局装置であって、アンテナ３０２、送受信部３０３、通信制御部３０４、バッファ部３０５、インタフェース部３０６、第一のスリープ制御管理部３０７、通信履歴情報部３０８、第二のスリープ制御管理部３０９、電源管理部３１０を備えている。
【００３８】
ここで、送受信部３０３は、無線チャネルを介した通信のための信号処理を行うものである。通信制御部３０４は、データフレームの送受信に関する全体動作を制御するものである。バッファ部３０５は、送受信の過程でデータフレームを一時的に蓄積するものである。インタフェース部３０６は、基地局装置３０１と外部ネットワークとの間でデータフレームの入出力を担うものである。第一のスリープ制御管理部３０７は、基地局装置３０１が前述した第一のスリープ制御方式を用いるとき、スリープ状態を制御するものである。第二のスリープ制御管理部３０９は、基地局装置３０１が前述した第二のスリープ制御方式を用いるとき、スリープ状態を制御するものである。通信履歴情報部３０８は、第一のスリープ制御管理部３０７または第二のスリープ制御管理部３０９による制御に必要な情報を格納するものである。電源管理部３１０は、第一のスリープ制御管理部３０７または第二のスリープ制御管理部３０９の制御の下、基地局装置３０１の回路を一時的に休止させるための電源管理を担うものである。
【００３９】
以下に説明するように、第一のスリープ制御管理部３０７は、第一のスリープ制御方式を用い、端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後（スリープ状態の終了の際）にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、このキャリアセンスの結果、無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する。また、第二のスリープ制御管理部３０９は、第二のスリープ制御方式を用い、端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する。さらに、通信制御部３０４は、端末局装置との通信のトラフィック量が閾値より小さい場合は第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式に切り換え、端末局装置との通信のトラフィック量が閾値より大きい場合は第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式に切り換える。すなわち、トラフィックの変化に応じ、第一のスリープ制御管理部３０７と第二のスリープ制御管理部３０９のいずれを選択し、その制御管理部が提供するスリープ制御方式で省電力化を図る機能を有している。
【００４０】
＜基地局装置の動作＞
次に、基地局装置３０１の全体動作を説明する。
【００４１】
基地局装置３０１は、アウェイク状態において無線チャネルを介した信号をアンテナ３０２で受信する。送受信部３０３は、アンテナ３０２で受信された信号に対して、帯域外信号のフィルタリング、ローノイズアンプによる信号増幅、ＲＦ周波数からベースバンド帯への周波数変換、アナログ信号からデジタル信号へのＡ／Ｄ変換等の処理を行ない、さらにデジタル化されたベースバンド信号に対して、タイミング検出、物理レイヤに関するヘッダ情報の終端、復調処理、誤り訂正などの一連の信号処理を実施する。送受信部３０３から出力される復調処理等が施された信号は通信制御部３０４に入力される。通信制御部３０４は、受信した信号がデータフレームである場合、そのデータフレームをバッファ部３０５を介してインタフェース部３０６に出力する。インタフェース部３０６は、基地局装置３０１と外部とのデータフレームの入出力を行う。
【００４２】
一方、外部の有線ＬＡＮ等からインタフェース部３０６を介してデータフレームが入力されると、このデータフレームはバッファ部３０５に蓄積される。通信制御部３０４は、このデータフレームを無線チャネルを介して送信するときは、このデータフレームを送受信部３０３に出力する。送受信部３０３は、送信すべきデータフレームに各種変調処理を施してベースバンド信号を生成し、このベースバンド信号に対して、デジタル信号からアナログ信号へのＤ／Ａ変換、周波数変換、帯域外信号のフィルタリング、信号増幅などを行った後、アンテナ３０２より送信する。
【００４３】
ここで、前記の手順により、基地局装置３０１が図示しない端末局装置から無線チャネルを介してデータフレームを受信した場合、通信制御部３０４は、そのデータフレームに含まれるペイロード長の情報、及びそのデータフレームの送信に用いられた伝送レートを取得して通信履歴情報部３０８へ出力する。また、通信制御部３０４は、過去一定期間に端末局装置と通信したトラフィック量に関する情報も取得して通信履歴情報部３０８へ出力する。
【００４４】
基地局装置３０１が第一のスリープ制御方式で動作している場合、通信制御部３０４は、上記のトラフィック量に関する情報に加え、図１３に示したデータフレームの信号検出によるアウェイク（２）時間１０６と、再送フレームを受信するためのアウェイク（３）時間１０７の情報を通信履歴情報部３０８へ出力する。また、図１２に示したスリープ状態に移行するかどうかを判断するためのアウェイク（１）時間１０１と、周期的にキャリアセンスでアウェイク状態になる時間の情報も通信履歴情報部３０８へ出力する。
【００４５】
第一のスリープ制御管理部３０７は、周期的または任意のタイミングで、スリープ制御のためのトラフィック量とフレームペイロード長に関する情報を通信履歴情報部３０８から取得する。第一のスリープ制御管理部３０７でフレームペイロード長により計算されたスリープ期間は通信制御部３０４へ出力される。また、第一のスリープ制御管理部３０７で計算されたスリープ期間は電源管理部３１０へ出力される。電源管理部３１０は、第一のスリープ制御管理部３０７で計算されたスリープ期間、基地局装置３０１の回路を休止させる。これにより、基地局装置３０１をスリープ状態に移行させ、省電力化を図る。また、電源管理部３１０は、スリープ期間が終了する前に、基地局装置３０１内のキャリアセンスを実施するための回路をアウェイク状態に遷移させる。このキャリアセンスの実施結果として、通信制御部３０４は、無線チャネルがビジーか否かの結果を第一のスリープ制御管理部３０７に報知する。無線チャネルがビジーであるとき、第一のスリープ制御管理部３０７は、スリープ制御を中断し、基地局装置３０１をアウェイク状態に維持する旨の情報を電源管理部３１０に通知する。電源管理部３１０は、スリープ制御を中断する旨の通知を受けると、基地局装置３０１内のすべての回路をアウェイク状態に移行させる。
【００４６】
基地局装置３０１が第二のスリープ制御方式で動作している場合、第二のスリープ制御管理部３０９には、キャリアセンスによる無線チャネルがビジーか否かの結果が通信制御部３０４から入力される。一定の期間を経過後に無線チャネルがビジーでない場合、第二のスリープ制御管理部３０９は、通信制御部３０４に対し、CTS-to-selfを送信するよう通知する。そして、CTS-to-selfの累積送信回数を通信履歴情報部３０８へ出力する。第二のスリープ制御管理部３０９は、CTS-to-selfの送信を完了した後、電源管理部３１０に対し、スリープ状態に移行するよう通知する。電源管理部３１０は、第二のスリープ制御管理部３０９から通知された期間、基地局装置３０１の回路を休止させる。これにより、基地局装置３０１をスリープ状態に移行させ、省電力化を図る。また、電源管理部３１０は、スリープ期間が終了する前に、基地局装置３０１内のキャリアセンスを実施するための回路をアウェイク状態に遷移させる。
【００４７】
＜第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式への切り換え判断方法＞
次に、第一のスリープ制御方式を用いる基地局装置３０１がトラフィックの増大に応じ、省電力効果を得るため、第二のスリープ制御方式へ切り換える判断方法について説明する。
【００４８】
ここでは、図１３のように、第一のスリープ制御方式を用いる基地局装置３０１が端末局装置から送信信号を検出した場合の動作を述べる。基地局装置３０１は、スリープ期間１０４を経過後、端末局装置からの送信信号を検出する。基地局装置３０１は、こうしたスリープ期間１０４経過後に信号を検出した回数を第一のスリープ制御管理部３０７内の検出カウンター（図示なし）でカウントする。その後、前述した第一のスリープ制御方式の手順に従い、端末局装置からの再送フレームを受信する。なお、端末局装置からの送信信号を検出しない場合、基地局装置３０１は検出カウンターの値を加算しない。
【００４９】
無線ＬＡＮ内のトラフィック量が増大しているとき、基地局装置３０１は、再送フレームを受信する機会が増える。そのため、図１３のようなアウェイク（２）期間１０６とアウェイク（３）期間１０７の時間率が増大し、第一のスリープ制御方式による省電力化効果が劣化する恐れがある。そこで、基地局装置３０１は、周期的な切り換え判断時点で検出カウンターの値を把握し、第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式へ切り換えるかどうかを判断する。判断周期に関しては、例えば、ビーコン周期と同じ数値に設定することができる。
【００５０】
図２は、第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式へ切り換えるための判断手順を示すフローチャートである。ここでは、検出回数カウンター値を利用する判断手順について説明する。まず、通信制御部３０４は、切り換え判断時点で、第一のスリープ制御管理部３０７から検出カウンターの値を把握し（Ｓ１０１）、この検出カウンターの値を閾値と比較する。ここで、通信制御部３０４は、検出カウンターの値が閾値より大きい場合、第一のスリープ制御管理部３０７から第二のスリープ制御管理部３０９へ切り換え（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、第二のスリープ制御方式によって基地局装置３０１の省電力を図る。その後、検出カウンターの値をゼロに戻す（Ｓ１０４）。一方、検出カウンターの値が閾値より小さい場合、上記の切り換えをせず（Ｓ１０２：ＮＯ）、検出カウンターの値をゼロに戻し、切り換えの判断手順を終了する。
【００５１】
上記の手順において使用される閾値に関しては、固定値を用いることが可能である。例えば、判断周期が１００ｍｓのとき、閾値を１０に設定する。判断周期と閾値は固定値に限定されるものではない。すなわち、基地局装置３０１は、切り換えの頻度を制御するため、判断周期と閾値を動的に増減しても構わない。
【００５２】
図３は、第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式へ切り換えるための別の判断手順を示すフローチャートである。ここでは、消費電力コストを利用する判断手順について説明する。すなわち、基地局装置３０１は、判断周期内で再送フレームの受信に関わる合計アウェイク時間により、第一のスリープ制御方式による消費電力コストを計算し、第二のスリープ制御方式による消費電力コストの推定値と比較する（Ｓ１１１→Ｓ１１２→Ｓ１１３）。
【００５３】
第一のスリープ制御方式による消費電力コストとは、図１３に示した第一のスリープ制御方式を用いる基地局装置３０１において、スリープ状態に移行する前のアウェイク（１）時間１０１での消費電力と、周期的にスリープ状態から復帰し、キャリアセンス１０３−１に要する消費電力と、端末局装置の信号検出によるアウェイク（２）時間１０６での消費電力と、フレームの再送を受信するまでのアウェイク（３）時間１０７の消費電力との合計である。一方、第二のスリープ制御方式による消費電力コストとは、図１５に示した第二のスリープ制御方式を用いる基地局装置３０１において、アウェイク（１）時間１０１での消費電力と、送信禁止期間を設定するためのCTS-to-self２０２の送信消費電力との合計である。以下、第一のスリープ制御方式による消費電力コストを「第一の消費電力コスト」、第一のスリープ制御方式による消費電力コストを「第二の消費電力コスト」という場合がある。
【００５４】
第一と第二のスリープ制御方式による消費電力コストはトラフィック状況によって変動する。消費電力コストが小さいほど省電力化効果が大きい。そのため、第一のスリープ制御方式を用いている基地局装置３０１は、定期的に第一と第二のスリープ制御による消費電力コストを比較する。そして、第二のスリープ制御方式による消費電力コストの推定値が第一のスリープ制御方式による消費電力コストより小さい場合、第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式へ切り換える。
【００５５】
具体的には、通信制御部３０４は、第二のスリープ制御方式による消費電力コストの推定値が第一のスリープ制御方式による消費電力コストより小さい場合（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式へ切り換える（Ｓ１１４）。一方、第二のスリープ制御方式による消費電力コストの推定値が第一のスリープ制御方式による消費電力コストより大きい場合（Ｓ１１３：ＮＯ）、第一のスリープ制御方式を継続する。
【００５６】
以下、第一のスリープ制御方式による消費電力コストの計算方法を説明する。図１３に示した第一のスリープ制御方式を用いる基地局装置３０１において、端末局装置からの送信信号を検出した場合、アウェイク（２）時間１０６が生じる。その後、基地局装置３０１において再送のデータフレームを受信するためのアウェイク（３）時間１０７も生じる。これらの時間は、ランダムな数値であり、通信履歴情報部３０８に保存される。また、基地局装置３０１において再送のデータフレームを受信完了後、再びスリープ状態に移行するには、移行判断時間アウェイク（１）時間１０１が存在しており、この情報も通信履歴情報部３０８に保存される。通信履歴情報部３０８に保存されているアウェイク時間履歴の一例を図４に示す。ここでは、判断周期内で基地局装置３０１がフレーム（１）〜フレーム（１０）の再送を受信した場合を例示している。このような場合、通信履歴情報部３０８には、それぞれのフレーム受信に関わるアウェイク（２）、アウェイク（３）時間、及び再度スリープ状態に移行するためのアウェイク（１）時間が保存される。通信制御部３０４は、切り換え判断時点で、上記の再送フレームデータを受信するためのアウェイク時間と、周期的にキャリアセンスでアウェイク状態になった時間の情報を通信履歴情報部３０８から取得し、基地局装置３０１がアウェイク状態になった合計時間を計算する。こうした合計時間をアウェイク状態での平均消費電力値に乗算し、第一のスリープ制御方式による消費電力コストを計算する。なお、計算で使用されているアウェイク状態での平均消費電力値に関しては、予め測定した消費電力の数値を通信制御部３０４に保存し、切り換え判断のために利用することが可能である。
【００５７】
次に、第二のスリープ制御方式による消費電力コストの推定方法を説明する。通信制御部３０４は、端末局装置のデータフレームに含まれるペイロード長、及びそれらのデータフレームを受信したときのデータレート情報を通信履歴情報部３０８から取得する。これらの情報に基づき、判断周期内で端末局装置との通信時間を計算する。そして、判断周期から端末局装置との通信時間を引き、残りの時間をスリープ移行可能時間とする。例えば、判断周期が１００ｍｓで、端末局装置との通信時間が１０ｍｓの場合、スリープ移行可能時間は９０ｍｓとなる。ここで、９０ｍｓのスリープ移行可能時間に対して、CTS-to-self送信に要する時間を考慮し、スリープ期間を設定する。例えば、CTS-to-self送信時間が３０４μｓのとき、９０ｍｓのスリープ移行可能時間に対して、１０ｍｓのスリープ期間８回と、７．５６ｍｓのスリープ期間１回に設定できる。この設定によって、９回のCTS-to-self送信と、送信前のアウェイク（１）時間が生じる。通信制御部３０４は、９回のアウェイク（１）時間の合計時間をアウェイク状態での平均消費電力値に乗算し、更に９回のCTS-to-self送信に要する合計時間を送信状態での平均消費電力値に乗算し、二つの乗算結果を足し合わせ、第二のスリープ制御方式による消費電力コストを推定する。なお、推定で使用されているアウェイク状態での平均消費電力値と送信状態での平均消費電力値に関しては、予め測定した消費電力の数値を通信制御部３０４に保存し、切り換え判断のために利用することが可能である。
【００５８】
図５は、第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式へ切り換えるための別の判断手順を示すフローチャートである。ここでは、端末局装置から受信したデータフレームのヘッダ情報を利用する判断手順について説明する。
【００５９】
例えば、基地局装置３０１は、図１３のように端末局装置からデータフレーム１０５−２を受信し、データフレームのヘッダ情報を読み取ることが可能である（Ｓ１２１）。図６と図７に端末局装置からのデータフレームのヘッダ構成を示す。ヘッダのqueue sizeフィールドには、端末局装置の送信バッファに蓄積されているデータフレームの合計バイト数が記載されている。非特許文献１によれば、queue sizeフィールドの値は、0〜253の数値である。ここで、queue sizeフィールドの値が閾値より大きい場合（Ｓ１２２：ＹＥＳ）、基地局装置３０１は、上記の切り換え判断時点でなくても第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式へ切り換え（Ｓ１２３）、効率的に省電力化を図る。なお、第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式へ切り換えるための閾値は、例えば１５に設定することができる。通信履歴部３０８に保存されているデータフレーム長及び通信レートの情報に基づき、切り換え判断閾値を動的に設定することも可能である。
【００６０】
＜第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式への切り換え判断方法＞
次に、第二のスリープ制御方式を用いる基地局装置３０１がトラフィックの減少に応じ、省電力効果を得るため、第一のスリープ制御方式へ切り換える判断方法について説明する。
【００６１】
第二のスリープ制御方式を用いる基地局装置３０１は、図１４のように、アウェイク（１）時間２０１でチャネルをモニタし、端末局装置からの送信信号の有無を識別する。アウェイク（１）時間２０１を経過後、端末局装置からの送信信号を検出しない場合、基地局装置３０１はCTS-to-self２０２を送信し、スリープ状態に移行する。基地局装置３０１は、こうした制御フレームを送信し送信禁止期間を設定してからスリープ状態に移行した回数を第二のスリープ制御管理部３０９内のスリープ移行回数カウンター（図示なし）でカウントする。
【００６２】
無線ＬＡＮ内のトラフィック量が減少しているとき、第二のスリープ制御方式を用いる基地局装置３０１は、スリープ状態に移行するため、制御フレームの送信によって消費電力が増加し、省電力化効果が劣化する恐れがある。そこで、基地局装置３０１は、周期的な切り換え判断時点でスリープ移行回数カウンターの値を把握し、第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式へ切り換えるかどうかを判断する。切り換え判断周期に関しては、例えば、ビーコン周期と同じ数値に設定することができる。
【００６３】
図８は、第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式へ切り換えるための判断手順を示すフローチャートである。ここでは、検出回数カウンター値を利用する判断手順について説明する。まず、通信制御部３０４は、切り換え判断時点で、第二のスリープ制御管理部３０９からスリープ移行回数カウンターの値を把握し（Ｓ２０１）、このスリープ移行回数カウンターの値を閾値と比較する。ここで、通信制御部３０４は、スリープ移行回数カウンターの値が閾値より大きい場合、第二のスリープ制御管理部３０９から第一のスリープ制御管理部３０７へ切り換え（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、第一のスリープ制御方式によって基地局装置３０１の省電力を図る。その後、スリープ移行回数カウンターの値をゼロに戻す（Ｓ２０４）。一方、スリープ移行回数カウンターの値が閾値より小さい場合、上記の切り換えをせず（Ｓ２０２：ＮＯ）、スリープ移行回数カウンターの値をゼロに戻し、切り換えの判定手順を終了する。
【００６４】
上記の手順において使用される閾値に関しては、固定値を用いることが可能である。例えば、判断周期が１００ｍｓのとき、閾値を５に設定する。判断周期と閾値は固定値に限定されるものではない。すなわち、基地局装置３０１は、切り換えの頻度を制御するため、判断周期と閾値を動的に増減しても構わない。
【００６５】
図９は、第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式へ切り換えるための別の判断手順を示すフローチャートである。ここでは、消費電力コストを利用する判断手順について説明する。すなわち、基地局装置３０１は、判断周期内で再送フレームの受信数により第二のスリープ制御方式による消費電力コストを計算し、第一のスリープ制御方式による消費電力コストの推定値と比較する（Ｓ２１１→Ｓ２１２→Ｓ２１３）。消費電力コストの定義は、前記した内容と同様である。
【００６６】
ここで、第二のスリープ制御方式を用いている基地局装置３０１は、定期的に第一と第二のスリープ制御による消費電力コストを比較する。そして、第一のスリープ制御方式による消費電力コストの推定値が第二のスリープ制御方式による消費電力コストより小さい場合、第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式へ切り換える。
【００６７】
具体的には、通信制御部３０４は、第一のスリープ制御方式による消費電力コストの推定値が第二のスリープ制御方式による消費電力コストより小さい場合（Ｓ２１３：ＹＥＳ）、第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式へ切り換える（Ｓ２１４）。一方、第一のスリープ制御方式による消費電力コストの推定値が第二のスリープ制御方式による消費電力コストより大きい場合（Ｓ２１３：ＮＯ）、第一のスリープ制御方式を継続する。
【００６８】
以下、第二のスリープ制御方式による消費電力コストの計算方法を説明する。第二のスリープ制御方式を用いる基地局装置３０１の通信制御部３０４は、周期的な切り換え判断時点で、通信履歴情報部３０８からCTS-to-selfの累積送信回数の情報を取得し、第二のスリープ制御方式による消費電力コストを計算する。例えば、切り換え判断時点まで９回のCTS-to-self送信があった場合、これらのCTS-to-self送信に伴う９回のアウェイク（１）時間が生じる。通信制御部（１）は、アウェイク（１）時間の合計時間をアウェイク状態での平均消費電力値に乗算し、更に９回のCTS-to-self送信に要する合計時間を送信状態での平均消費電力値に乗算し、二つの乗算結果を足し合わせ、第二のスリープ制御方式による消費電力コストを計算する。なお、計算で使用されているアウェイク状態での平均消費電力値と送信状態での平均消費電力値に関しては、予め測定した消費電力の数値を通信制御部３０４に保存し、切り換え判断のために利用することが可能である。
【００６９】
次に、第一のスリープ制御方式による消費電力コストの推定方法を説明する。通信制御部３０４は、基地局装置３０１が受信したフレーム数、及びデータフレーム長の情報を通信履歴情報部３０８から取得する。これらの情報に基づき、判断周期内で第一のスリープ制御方式による消費電力コストを推定する。
【００７０】
第一のスリープ制御方式を用いる基地局装置３０１では、図１３に示したように、端末局装置からの再送フレームを受信するためのアウェイク（２）時間１０６と、アウェイク（３）時間１０７が生じる。また、一回の再送フレームを受信した後、再びスリープ状態に移行するため、アウェイク（１）時間１０１が生じる。第一のスリープ制御方式を用いている基地局装置３０１では、受信したフレーム数と同数なアウェイク（１）時間１０１、アウェイク（２）時間１０６、アウェイク（３）時間１０７が生じる。例えば、判断周期内で基地局装置３０１が再送フレームを１０回受信するに伴い、上記のアウェイク（１）時間、アウェイク（２）時間、アウェイク（３）時間も１０回発生する。アウェイク（２）時間の長さに関しては、端末局装置が第一のスリープ制御を用いる基地局装置３０１のスリープ期間中に送信を開始したことによって生じるものである。端末局装置は、８０２．１１のバックオフアルゴリズムによって送信をしているため、送信開始時点の確率は均一乱数の分布に従っている。そこで、乱数の範囲から平均的送信開始時点が計算可能であり、アウェイク（２）時間の平均長を計算できる。例えば、８０２．１１ｇ規格に従う場合、１回目の送信を始めるため最小所要時間は34μs、最大所要時間は250μｓであり、その平均値は142μｓとなる。また、アウェイク（３）時間に関しては、端末局装置が２回目の送信をするための時間の平均値295.5μｓである。
【００７１】
通信制御部３０４は、受信したフレーム数の情報を利用し、上記の平均的なアウェイク（２）時間、アウェイク（２）時間、及びアウェイク（１）時間から、合計のアウェイク時間を推定する。また、判断周期からこの合計のアウェイク時間を引き、残りの時間をスリープ移行可能時間とする。そして、１回のスリープ期間とキャリアセンスに要する時間から、キャリアセンスを行う回数を推定する。この推定結果を上記のアウェイク時間に足し合わせた結果を基地局装置３０１がアウェイク状態での平均消費電力値に乗算し、第一のスリープ制御方式による消費電力コストを推定する。なお、推定で使用されている基地局装置３０１のアウェイク状態での平均消費電力値に関しては、予め測定した消費電力の数値を通信制御部３０４に保存し、切り換え判断のために利用することが可能である。
【００７２】
図１０は、第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式へ切り換えるための別の判断手順を示すフローチャートである。ここでは、端末局装置から受信したデータフレームのヘッダ情報を利用する判断手順について説明する。
【００７３】
例えば、基地局装置３０１は、図１４のように端末局装置からデータフレーム２０６を受信し、データフレームのヘッダ情報を読み取ることが可能である（Ｓ２２１）。図６と図７に端末局装置からのデータフレームのヘッダ構成を示す。ヘッダのqueue sizeフィールドには、端末局装置の送信バッファに蓄積されているデータフレームの合計バイト数が記載されている。非特許文献１によれば、queue sizeフィールドの値は、0〜253の数値である。ここで、queue sizeフィールドの値が閾値より小さい場合（Ｓ２２２：ＹＥＳ）、基地局装置３０１は、上記の切り換え判断時点でなくても第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式へ切り換え（Ｓ２２３）、効率的に省電力化を図る。なお、第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式へ切り換えるための閾値を１５とした場合、第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式へ切り換えるための閾値としては、例えば５等の異なる数値を用いることも可能である。
【００７４】
＜過度な切り換えを防止するための方法＞
基地局装置３０１の省電力化効果を図るため、第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御へ切り換えるための判断方法と、第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御へ切り換えるための判断方法について述べた。ただし、このような判断方法によると、トラフィックの急激な変動があった場合、基地局装置３０１が頻繁にスリープ制御方式を切り換えることがありうる。そこで、過度の切り換えを防止するため、通信制御部３０４は、第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式に切り換えた場合、または、第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式に切り換えた場合、その切り換えから所定時間内は再度の切り換えを行わないようにしてもよい。例えば、判断周期を１００ｍｓとし、ある切り換え判断時点でスリープ制御方式の切り換えが発生したとする。この場合、基地局装置３０１は、切り換え発生後から１０回の判断周期が過ぎるまで上記の切り換え判断を行わない。このようにすれば、過度な切り換えを防止することが可能である。
【００７５】
以上に説明したように、本発明の実施の形態における基地局装置３０１は、無線チャネルを介して端末局装置との通信を行う基地局装置であって、第一のスリープ制御方式を用い、端末局装置に対して送信禁止期間を通知することなくアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、所定期間後にアウェイク状態に遷移してキャリアセンスを実行し、無線チャネルがビジーでなければ再びスリープ状態に遷移し、無線チャネルがビジーであればアウェイク状態を維持する第一のスリープ制御管理部と、第二のスリープ制御方式を用い、端末局装置に対して送信禁止期間を通知してアウェイク状態からスリープ状態に遷移し、送信禁止期間後にアウェイク状態に遷移し、所定期間内に端末局装置との通信が発生しなければ再び送信禁止期間を通知してスリープ状態に遷移し、所定期間内に端末局装置との通信が発生すればアウェイク状態を維持する第二のスリープ制御管理部と、端末局装置との通信のトラフィック量が閾値より小さい場合は第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式に切り換え、端末局装置との通信のトラフィック量が閾値より大きい場合は第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式に切り換える通信制御部とを備えている。これにより、トラフィック量の変動に応じて柔軟にスリープ制御方式が切り換えられるため、より効果的に省電力化を図ることが可能である。
【００７６】
ここで、通信制御部３０４は、スリープ状態の期間経過後に端末局装置からの送信信号を検出した回数が閾値より大きい場合は第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式に切り換え、送信禁止期間を設定してからスリープ状態に移行した回数が閾値より大きい場合は第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式に切り換えてもよい。このようにすれば、カウンターの値を閾値と比較するだけで済むため、迅速にスリープ制御方式を切り換えることが可能である。
【００７７】
また、通信制御部３０４は、第二のスリープ制御方式による消費電力コストが第一のスリープ制御方式による消費電力コストより小さい場合は第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式に切り換え、第一のスリープ制御方式による消費電力コストが第二のスリープ制御方式による消費電力コストより小さい場合は第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式に切り換えてもよい。このようにすれば、第一と第二の消費電力コストが比較されるので、より精度よく省電力化を図ることが可能である。
【００７８】
また、通信制御部３０４は、端末局装置から受信したデータフレームのヘッダから端末局装置の送信バッファに蓄積されているデータフレームの合計バイト数を読み取り、合計バイト数が閾値より大きい場合は第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式に切り換え、合計バイト数が閾値より小さい場合は第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式に切り換えてもよい。このようにすれば、ヘッダ情報を読み取って閾値と比較するだけで済むため、迅速にスリープ制御方式を切り換えることが可能である。
【００７９】
また、通信制御部３０４は、第一のスリープ制御方式から第二のスリープ制御方式に切り換えた場合、または、第二のスリープ制御方式から第一のスリープ制御方式に切り換えた場合、その切り換えから所定時間内は再度の切り換えを行わない。このようにすれば、過度な切り換えを防止することが可能である。
【００８０】
なお、本発明は、基地局装置３０１として実現することができるだけでなく、このような基地局装置３０１が備える特徴的な処理部をステップとするスリープ制御方法として実現したり、それらのステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。このようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのはいうまでもない。
【符号の説明】
【００８１】
３０１…基地局装置
３０４…通信制御部
３０７…第一のスリープ制御管理部
３０９…第二のスリープ制御管理部
【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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【図１４】
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【図１５】
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