(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの制御局と複数の端末局からなるＴＤＤ動作の無線ＬＡＮシステムにおいて、
制御局に、
端末局がバッテリセーブモードであるか運用中モードであるかを示す端末局状態管理テーブルと、
送信データ格納メモリと、
端末局からのバッテリセーブモード移行要求信号受信手段と、
端末局へのバッテリセーブ移行許可信号送出手段と、
Wake Up 指示信号送出手段とを設け、
端末局には、
バッテリセーブモード移行要求信号送信手段と、
制御局からのバッテリセーブ移行許可信号受信手段と、
Wake Up 指示信号受信手段と、
を設けたことを特徴とする無線ＬＡＮシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線ＬＡＮシステムにおいて、
前記制御局の送信データ格納メモリは、端末局への送信データを１フレーム内で送出可能なパケット単位に分割して格納するとともに、その分割したパケットデータ毎にそのデータの格納アドレスを示すポインタとそのデータの送信先の端末局アドレスを示す宛先アドレスを索引データとして格納し、
こうして送信可能な端末局へのデータ送信をいつでも行えるようにしたことを特徴とするバッテリセーブの無線ＬＡＮシステム。
【請求項３】
少なくとも一つの制御局と複数の端末局からなるＴＤＤ動作の無線ＬＡＮシステムに於けるバッテリセーブ方法において、
端末局で、連続してデータの送信または受信を行わない時間を計数し、計数した時間があらかじめ設定されている時間Ａを超えると制御局へバッテリセーブモード移行要求信号を送出し、
制御局では、前記バッテリセーブモード移行要求信号を受信すると、内蔵する端末局状態管理テーブルに、前記端末局がバッテリセーブモードであることを記憶し、前記端末局にバッテリセーブ移行許可信号を送出し、
前記端末局は、前記バッテリセーブ移行許可信号を受信するとバッテリセーブモードに移行し、
制御局では、バッテリセーブモード中の端末局へデータを送出する場合は、
Wake Up 指示信号を当該端末局に送出し、当該端末局からの受信準備完了信号を受信すると、前記端末局の状態管理テーブルの記述を運用中に書き換え、前記端末局にデータを送出することを特徴とするバッテリセーブ方法。
【請求項４】
請求項３に記載のバッテリセーブ方法において、
端末局が、データの送信または受信を行わなくなり、前記バッテリセーブモード移行要求信号を送出するまでの時間と、
端末局が、制御局に前記バッテリセーブモード移行要求信号を送出し、前記制御局からのバッテリセーブ移行許可信号が受信できない場合に、再度前記制御局にバッテリセーブモード移行要求信号を送出するまでの時間と、
制御局が、端末局に前記Wake Up 指示信号を送出し、前記端末局からの受信準備完了信号が受信できない場合に、再度前記端末局にWake Up 指示信号を送出するまでの時間と、
の少なくとも１つを可変設定可能としたことを特徴とするバッテリセーブ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ＬＡＮシステムとバッテリセーブ方法に関わり、特にバッテリ駆動の端末を用いた無線ＬＡＮシステムとそのバッテリセーブ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイムディビジョンデュプレックス（ＴＤＤ）動作の無線ＬＡＮシステムは、有線ＬＡＮシステムと同様な構成となっていた。そして、制御局からの送信は、送信データが発生すると宛先を付けて即座に送信し、端末局では常に流れているデータを監視し、データが自分宛か否かをチェックし、自分宛の場合にのみ受信を行うという動作を行っていた。また、発生したデータは、制御局で発生した順番に処理されるため、先入れ先出し（First In First Out ）で送信が行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ノート型ＰＣ（Personal Computer）の普及により、無線ＬＡＮの使用形態も、固定端末での使用から、携帯端末での使用へと変化してきた。ところが、携帯端末はバッテリ駆動が原則となるため、使用時間の向上を図るため、バッテリセーブを行わせることが求められる。しかし、従来の無線ＬＡＮシステムではこのことが考慮されていなかった。
【０００４】
本発明の目的は、携帯端末の使用時間を向上させることのできるＴＤＤ動作の無線ＬＡＮシステムとそのためのバッテリセーブ方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、
少なくとも一つの制御局と複数の端末局からなるＴＤＤ動作の無線ＬＡＮシステムにおいて、
制御局に、
端末局がバッテリセーブモードであるか運用中モードであるかを示す端末局状態管理テーブルと、
送信データ格納メモリと、
端末局からのバッテリセーブモード移行要求信号受信手段と、
端末局へのバッテリセーブ移行許可信号送出手段と、
Wake Up 指示信号送出手段とを設け、
端末局には、
バッテリセーブモード移行要求信号送信手段と、
制御局からのバッテリセーブ移行許可信号受信手段と、
Wake Up 指示信号受信手段と、
を設けたことを特徴とする無線ＬＡＮシステムを提供する。
【０００６】
また、本発明は、
少なくとも一つの制御局と複数の端末局からなるＴＤＤ動作の無線ＬＡＮシステムに於けるバッテリセーブ方法において、
端末局で、連続してデータの送信または受信を行わない時間を計数し、計数した時間があらかじめ設定されている時間Ａを超えると制御局へバッテリセーブモード移行要求信号を送出し、
制御局では、前記バッテリセーブモード移行要求信号を受信すると、内蔵する端末局状態管理テーブルに、前記端末局がバッテリセーブモードであることを記憶し、前記端末局にバッテリセーブ移行許可信号を送出し、
前記端末局は、前記バッテリセーブ移行許可信号を受信するとバッテリセーブモードに移行し、
制御局では、バッテリセーブモード中の端末局へデータを送出する場合は、Wake Up 指示信号を当該端末局に送出し、当該端末局からの受信準備完了信号を受信すると、前記端末局の状態管理テーブルの記述を運用中に書き換え、前記端末局にデータを送出することを特徴とするバッテリセーブ方法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の無線LＡＮシステムの構成図であり、符号１は無線制御局、符号２は制御部、符号３は有線の入出力部、符号４は無線送受信器で構成される無線部、符号５は無線端末局（以下端末局と称す）に送出するデータを一時蓄積する送信データ格納メモリ、符号６は端末局がバッテリセーブ中であるかどうかの状態を管理する端末局状態管理テーブル、符号７はバッテリセーブ中である端末を活性化するための Wake Up 信号の再送時間を計数する Wake Up カウンタである。符号８は端末局で、符号９は端末局の制御部、符号１０は送受信器で構成される無線部、符号１１はノート型ＰＣとのインタフェース部、符号１２はバッテリセーブに移行するまでの時間を計数するバッテリセーブカウンタ、符号１３はバッテリセーブ移行許可信号を再送する時間を計数する許可待ちカウンタであり、符号１４がノート型ＰＣである。端末局８は１台のみ図示しているが、同様な端末が複数台あるものとする。
【０００８】
図１で、制御局と端末局の間ではＴＤＤ動作で通信を行っている。ＴＤＤ動作であるので、同じ無線周波数であるが、制御局から端末局へ（下りと称する）電波送出を行う時間と、端末局から制御局へ（上りと称する）電波送出を行う時間とは重なることがないように、異なった時間で交互に送信動作が行われる。この時間をフレームと称し、各フレームの先頭には同期信号が含まれている。制御局から端末局へのデータの送信は、下りフレームの最初の部分に端末局へのアドレスを送出し、そのあとでデータを送出する。すべての端末局は、下りフレームの先頭部分を常時受信し同期を確立し、自分のアドレスが検出されたときにのみ、その後のデータを取り込んでいる。端末局から制御局へデータを送出するには、上りフレームを使用する。しかしながら、複数の端末局が同時に同一フレームを使用すると衝突が生ずる。そのため各種の衝突防止方法が考えられている。ＴＤＤ動作の場合は、他の端末が送出する無線周波数も受信できるので、上りフレームを一定の時間受信し、他の端末からの送信がないことを確認してから自分の電波を送出する方法がある。この一定時間他の端末からの送信がないことを確認する時間を、端末ごとに異ならせたり、送出する度にランダムにこの時間を変更するなどして衝突を防止する。ここでは上記のような既存の衝突防止方法のいづれかを採用しているものとする。
【０００９】
図４に、端末局８がバッテリセーブモードに移行する場合の制御フローを示す。以下、図１および図４を用いて説明する。まず、端末局８の制御部９は、バッテリセーブカウンタ１２と許可待ちカウンタ１３を０にし（STEP１６）、下りフレームの受信タイミングを待っている（STEP１７でNOのループ）。受信タイミングになると（STEP１７でYES）自分のアドレスがあるかを見て、自分へのデータがあるかを判定する（STEP１８）。もし自分へのデータがあれば（STEP１８でYES）、受信処理を行い（STEP２０）、バッテリセーブカウンタ１２を０にして（STEP２１）、次の受信タイミングを待つ（STEP１７）。もし自分へのデータがなければ（STEP１８でNO）、バッテリセーブカウンタ１２の値が、あらかじめ設定してある値Ａと等しいか大きいかを判定する（STEP１９）。もしバッテリセーブカウンタ１２の値がＡより小さければ（STEP１９でNO）、バッテリセーブカウンタ１２の値に１を加え（STEP２２）、次の受信タイミングを待つ（STEP１７）。このようにして下りデータがなければ、受信タイミングの度に、バッテリセーブカウンタ１２に１を加える。すなわち、受信タイミングの周期を単位として時間を計数している。受信タイミングを、下りのフレームごととすればフレーム数で時間を計数することになる。
【００１０】
バッテリセーブカウンタ１２の値がＡ以上になると（STEP１９でYES）、制御部９は無線部１０より、バッテリセーブ移行要求信号を制御局１へ送出し（STEP２３）、制御局１からのバッテリセーブ移行許可信号が来るかを待つ（STEP２４）。バッテリセーブ移行許可信号がくれば（STEP２４でYES）、バッテリセーブモードに移行する（STEP２５）。バッテリセーブモードになると、端末局８は、電力消費を最低にして、電池の消費を少なくする。通常は、制御局１からのバッテリセーブモードから抜け出すことを要求するWake Up信号のみを受信するための回路のみに電源を供給し、他はストップするか動作スピードを低くして電力の消費を抑えることになる。例えば Wake Up 信号は、Wake Up信号が送出されるであろう下りフレームの一部を周期的に受信して検出するものとすると、そのための周期タイマ回路、周期的な信号受信回路、Wake Up信号受信時のWake Upのための起動回路のみに電力を供給し、他の回路の電源をオフとする。
【００１１】
図４で、バッテリセーブ移行許可信号が来ないと（STEP２４でNO）、許可待ちカウンタ１３の値があらかじめ設定した値Ｂより等しいか大きいかを見る（STEP２７）。もし小さければ（STEP２７でNO）、許可待ちカウンタ１３の値に１を加え（STEP２６）、次の受信タイミングでバッテリセーブ移行許可信号が来るかを待つことになる（STEP２４）。もし許可待ちカウンタの値がＢ以上になると、許可待ちカウンタ１３の値を０にして（STEP２８）、バッテリセーブモード移行要求信号を再度制御局１に送出する（STEP２３）。バッテリセーブ移行許可信号の再送を行う時間を定めるパラメータＢを大きくすると、他の端末の上りフレームのトラヒックを圧迫することが少なくなるが、バッテリセーブモードへ移行するまでの時間がかかることになる。
【００１２】
一方、バッテリセーブモード移行要求信号を受信した制御局１は、送信データ格納メモリ５に、端末局８への送出データがないことを確認し、端末局状態管理テーブル６の端末局８の状態をバッテリセーブ中にして、無線部４から下りフレームでバッテリセーブ移行許可信号を送出する。
このようにして、端末局からバッテリセーブモードへの移行を要求し、制御局の許可により移行を実施するため、端末局の状態を誤りのなく制御局で管理することが可能である。図２に端末局状態管理テーブル６の構成を示す。またバッテリセーブカウンタの値を比較する設定値Ａや許可待ちカウンタの値を比較する設定値Ｂを可変とすることで、その無線ＬＡＮシステムに最適な値を設定することができる。
【００１３】
次に、端末局８がバッテリセーブモードから運用モードへ移行する場合について説明する。運用モードへの移行は、端末局８がデータを送信する場合と、データを受信する場合に生じる。図５は端末局８がデータ送信する場合の制御フローである。端末局８がバッテリセーブモードである場合は、ノート型ＰＣ１４もバッテリセーブモードである。ノート型ＰＣ１４がバッテリセーブモードに移行するのは、ノート型ＰＣ１４が入出力動作がないため単独にバッテリセーブモードに移行してもよいし（通常のノート型ＰＣは、このような機能を持っている）、制御部９からインタフェース部１１を介し、バッテリセーブモード移行の信号をもらってもよい。いずれにしろ、ノート型ＰＣ１４でキーボード入力などによりノート型ＰＣ１４がバッテリセーブモードから運用モードに移行し、送信データが発生するとインタフェース部１１が起動される（STEP３１でYES）。インタフェース部３１が起動されると制御部９は、送受信回路の電源をオンとして（STEP３２）、バッテリセーブモードから運用モードに移行する。制御部９は、制御局１との通信のために上りフレームを監視し送信タイミングになるのを待ち（STEP３３のNOのループ）、送信タイミングになると（STEP３３でYES）、送信データを送信し（STEP３４）、通常の通信処理を行う（STEP３５）。端末局８からの送信データを受信した制御局１は、端末局状態管理テーブルの端末局８の状態をバッテリセーブ中から運用中に書き換える。
【００１４】
次に、バッテリセーブ中のデータ受信について説明する。図６がその制御フローである。バッテリセーブモードにある端末局８は、制御局からのWake Up 信号を受信することでバッテリセーブモードから抜け出す。そのためバッテリセーブ中は、Wake Up 信号が送出されるタイミング時のみを受信している。いま、制御局１はWake Up 信号を下りフレームの同期信号に含ませて送出することにすると、端末局８は、まず同期信号を受信し（STEP４０）、つぎに、自分あてのWake Up 信号があるかを検出し（STEP４１のNOのループ）、自分あてのWake Up 信号があれば（STEP４１でYES）、無線部１０の送信回路の電源をオンとして（STEP４２）、上りフレームの送信タイミングがくるのを待つ（STEP４３でNOのループ）。送信タイミングになれば（STEP４３でYES）、受信準備完了信号を制御局１に送出し（STEP４４）、通常の通信処理に入る（STEP４５）。
【００１５】
次に、制御局１から端末局８へデータを送出する場合について図７の制御フローを用いて説明する。端末局への送信データは、図１の送信データ格納メモリ５に格納されている。格納方法は、端末局への送信データを１フレーム内で送出可能なパケット単位に分割し、各分割したパケットデータに端末局の宛先アドレスを付与し、宛先アドレスから前記パケットデータを索引する構成で格納する。有線の入出力部３や無線部４から送信データが入力されると（STEP５０でYES）、制御部２は、図３に示すように端末局の宛先アドレスがわかる状態で、送信データ格納メモリ５にデータをパケット単位に格納する（STEP５１）。このように格納する理由は、格納されたデータの順番と関係なく、宛先アドレスによって送信を行うことができるようにするためである。端末局の宛先アドレスとその端末局に送出されるデータは図３の右側の図に示すように、宛先アドレスに付加されたポインタ（図示を省略）を用いてポインタ接続でデータが索引できるようにする。次に、制御部２は、送信すべきデータの宛先の端末局の状態を端末局状態管理テーブル６で確認する（STEP５２）。もし、その端末局の状態が運用中であれば（STEP５３でYES）、宛先アドレスからポインタ接続でデータを抽出し、下りフレームのタイミングを待ってデータを送信する（STEP５９）。もし宛先の端末局の状態がバッテリセーブ中であれば（STEP５３でNO）、Wake Up カウンタ７の値を０にして、Wake Up 信号を該当端末局に送出し（STEP５４）、次の受信タイミングで端末局から受信準備完了信号が受信されたかを見る（STEP５５）。もし端末局から受信準備完了信号を受信したら（STEP５５でYES）、端末局状態管理テーブル６の該当端末局の状態を、バッテリセーブ中から運用中に書き換え（STEP５８）、データを送信する（STEP５９）。もし、受信タイミングになっても受信準備完了信号が受信されなかったら（STEP５５でNO）、Wake Up カウンタ７の値が、あらかじめ設定した値Ｃに等しいか大きいかを判定し（STEP５６）、もし小さければ（STEP５６でNO）、Wake Up カウンタ７の値に１を加え（STEP５７）、次の受信タイミングで受信準備完了信号が受信されるかを待つ（STEP５５）。もしWake Up カウンタ７の値が、あらかじめ設定した値Ｃに等しいか大きい場合は（STEP５６でYES）、Wake Up カウンタ７の値を０にして再度、Wake Up 信号を送出する（STEP５４）ことになる。
【００１６】
このあらかじめ設定する値Ｃも、前出のカウンタの設定値ＡやＢと同様に、システムの運用形態に合致できるように設定を可変とする。Wake Up 信号を送出し、受信準備完了信号が受信できたかを待っている間に、他の端末局へのデータ送出を行うことにより、下りフレームを有効に活用し、他の端末へのデータ送出時間を短縮することが出来る。図８に本発明の送信手順の説明図を示す。従来は、データ格納メモリにあるデータの送信方法として、先入れ先出し（First In First Out ）で行うのが普通であった。すなわち、送信データ格納メモリ５に、端末局Ａへのデータがあると、端末局状態管理テーブル６を見て、端末局Ａがバッテリセーブ中データあることを知り、図８の右上の「従来の送信手順」に示すように、まず端末局Ａ宛にWake Up 信号を送出し受信準備完了信号が受信されるまで待つ。その間に端末局Ｂへの送信データが発生しても、先入れ先出しの原則で行うので、受信準備完了信号を待っている。受信準備完了信号が受信されると、送信データ格納メモリ５に蓄積されている順序に従い端末局Ａへのデータであるデータ部１、データ部２を送出し、次に端末局Ｂの状態を端末局状態管理テーブル６で検出し、運用中であることからWake Up 信号を送出することなくデータ部３を送出する。この方法では、Wake Up 信号を送出し、受信準備完了信号が受信するかを待っている間、下りフレームは使用されていない。
一方、本実施の形態では、図８の右下の「本発明の送信手順」に示すように、まず端末局Ａ宛にWake Up 信号を送出し受信準備完了信号が受信されるまで待つが、その間に端末局Ｂへの送信データが発生すると、すぐに端末局Ｂの状態を端末局状態管理テーブル６で検出し、運用中であると直ちに端末局Ｂにデータ部３を送出する。次に受信準備完了信号が受信されると、端末局Ａへのデータをデータ部１とデータ部２を送出する。このような送信手順を行うことにより、Wake Up 信号を送出し受信準備完了信号が受信されるまでの時間を有効に使用することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明を用いることにより、以下の効果がある。
（１）ＴＤＤ動作の無線ＬＡＮシステムにバッテリセーブ動作を導入することができ、ノート型ＰＣを含む無線端末局の使用時間が向上する。
（２）バッテリセーブモードへの移行は端末局から要求し、制御局の許可を待って行うので、端末局の状態を制御局で誤りなく管理できる。
（３）各信号の再送間隔を可変とすることで、システムに適した値が設定でき、柔軟性のある無線ＬＡＮシステムが可能である。
（４）制御局でWake Up 信号を送出し、受信準備完了信号を受信するかを待っている間に他の端末への送信データを送信するので、データの送信時間が短縮される。これらにより、ユーザーの使い勝手は、著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無線ＬＡＮシステムの構成例を示すブロック図である。
【図２】端末局状態管理テーブルの構成図である。
【図３】送信データ格納メモリの構成図である。
【図４】端末局のバッテリセーブへの移行制御フローである。
【図５】端末局のバッテリセーブモードからのデータ送信制御フローである。
【図６】端末局のバッテリセーブモードからのデータ受信制御フローである。
【図７】制御局のデータ送信制御フローである。
【図８】制御局での送信手順説明図である。
【符号の説明】
１  無線制御局
２  制御局の制御部
３  有線の入出力部
４  制御局の無線部
５  送信データ格納メモリ
６  端末局状態管理テーブル
７  Wake Up カウンタ
８  端末局
９  端末局の制御部
１０  端末局の無線部
１１  ノート型ＰＣとのインタフェース部
１２  バッテリセーブカウンタ
１３  許可待ちカウンタ
１４  ノート型ＰＣ
【図１】
0003920425.tif 000002
【図２】
0003920425.tif 000003
【図３】
0003920425.tif 000004
【図４】
0003920425.tif 000005
【図５】
0003920425.tif 000006
【図６】
0003920425.tif 000007
【図７】
0003920425.tif 000008
【図８】
0003920425.tif 000009