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技術 通信装置、通信方法およびプログラム

出願人 株式会社東芝
発明者 田中康之
出願日 2018年2月28日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2018-035724
公開日 2019年9月12日 (3ヶ月経過) 公開番号 2019-153845
状態 未査定
技術分野 移動無線通信システム
主要キーワード 受信完了時刻 送信完了時刻 処理単位内 チャネルオフセット 受信データ長 通信スケジュール 送信開始タイミング 最大データ長
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重要な関連分野

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図面 (16)

課題

通信効率の低下を抑制できる通信装置通信方法およびプログラムを提供する。

解決手段

実施形態の通信装置は、選択部と、通信制御部と、を備える。選択部は、時分割多重方式通信に用いる、データの処理単位が相互に異なる複数のスケジュールから、データの属性に基づいていずれかのスケジュールを選択する。通信制御部は、選択されたスケジュールに従い、データの送受信を制御する。

概要

背景

IEEE 802.15.4-2015は、TSCH(Time-Slotted Channel Hopping)の送受信方法を定義している。TSCHでは、通信ノード間通信タイミング事前合意しておくことにより、信頼性が高い通信ができる。IETF 6TiSCH WGが策定中の6top Protocolを使用すれば、近隣ノード間でTSCHの通信タイミングを動的に合意することができる。

概要

通信効率の低下を抑制できる通信装置通信方法およびプログラムを提供する。実施形態の通信装置は、選択部と、通信制御部と、を備える。選択部は、時分割多重方式の通信に用いる、データの処理単位が相互に異なる複数のスケジュールから、データの属性に基づいていずれかのスケジュールを選択する。通信制御部は、選択されたスケジュールに従い、データの送受信を制御する。

目的

このため、TSCHのような時分割多重方式の通信において通信効率を下げずにさまざまなデータ長のデータを扱うことが望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

時分割多重方式通信に用いる、データの処理単位が相互に異なる複数のスケジュールから、データの属性に基づいていずれかのスケジュールを選択する選択部と、選択された前記スケジュールに従い、データの送受信を制御する通信制御部と、を備える通信装置

請求項2

前記属性は、送信または受信するデータのデータ長である、請求項1に記載の通信装置。

請求項3

複数の前記スケジュールは、少なくとも一部の前記処理単位の開始時刻が同じである、請求項1に記載の通信装置。

請求項4

複数の前記スケジュールそれぞれの前記処理単位の長さは、長さが最小である前記処理単位の長さの倍数である、請求項1に記載の通信装置。

請求項5

前記選択部は、データの送信を開始する前に、送信するデータの属性に基づいて、複数の前記スケジュールからいずれかの前記スケジュールを選択し、前記通信制御部は、選択された前記スケジュールに従いデータの送信を制御する、請求項1に記載の通信装置。

請求項6

前記選択部は、複数の前記スケジュールのうち、予め定められた第1スケジュールを選択し、前記通信制御部は、前記第1スケジュールに従いデータの受信を制御し、受信されたデータの属性に基づいて、前記第1スケジュールを第2スケジュールに切り替え切替部をさらに備える、請求項1に記載の通信装置。

請求項7

前記選択部は、複数の前記スケジュールのうち、データの処理単位が他のスケジュールより小さい第1スケジュールを選択し、前記第1スケジュールの処理単位内でデータの送信または受信が完了しない場合に、前記第1スケジュールより処理単位が大きい第2スケジュールに切り替える切替部をさらに備える、請求項1に記載の通信装置。

請求項8

前記選択部は、複数の前記スケジュールのうち、データの処理単位が他のスケジュールより大きい第1スケジュールを選択し、前記第1スケジュールの処理単位内でデータの送信または受信が完了した場合に、前記第1スケジュールより処理単位が小さい第2スケジュールに切り替える切替部をさらに備える、請求項1に記載の通信装置。

請求項9

複数の前記スケジュールは、処理単位が小さい第1スケジュールと、処理単位が大きい第2スケジュールとを含み、前記属性は、送信または受信するデータのデータ長であり、前記選択部は、前記データ長が前記第1スケジュールの処理単位で送信または受信できる長さである場合に前記第1スケジュールを選択し、前記データ長が前記第1スケジュールの処理単位で送信または受信できない長さである場合に、前記第2スケジュールを選択する、請求項1に記載の通信装置。

請求項10

時分割多重方式の通信に用いる、データの処理単位が相互に異なる複数のスケジュールから、データの属性に基づいていずれかのスケジュールを選択する選択ステップと、選択された前記スケジュールに従い、データの送受信を制御する通信制御ステップと、を含む通信方法

請求項11

コンピュータを、時分割多重方式の通信に用いる、データの処理単位が相互に異なる複数のスケジュールから、データの属性に基づいていずれかのスケジュールを選択する選択部と、選択された前記スケジュールに従い、データの送受信を制御する通信制御部と、として機能させるためのプログラム

技術分野

0001

本発明の実施形態は、通信装置通信方法およびプログラムに関する。

背景技術

0002

IEEE 802.15.4-2015は、TSCH(Time-Slotted Channel Hopping)の送受信方法を定義している。TSCHでは、通信ノード間通信タイミング事前合意しておくことにより、信頼性が高い通信ができる。IETF 6TiSCH WGが策定中の6top Protocolを使用すれば、近隣ノード間でTSCHの通信タイミングを動的に合意することができる。

先行技術

0003

IEEE 802.15.4-2015 - IEEE Standard for Low-Rate Wireless Networks
“6top Protocol (6P) draft-ietf-6tisch-6top-protocol-09”、October 25、2017.

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、従来技術では、通信効率が低下する場合があった。例えばTSCHでは、時分割多重方式による時間の分割単位であるタイムスロットが設定される。このタイムスロットの長さ(スロット長)は通信効率に影響する。送受信するデータのデータ長が小さい場合、スロット長が小さければ通信効率を上げることができる。一方、送受信するデータのデータ長に対してスロット長が大きいと通信効率が下がる可能性がある。

課題を解決するための手段

0005

実施形態の通信装置は、選択部と、通信制御部と、を備える。選択部は、時分割多重方式の通信に用いる、データの処理単位が相互に異なる複数のスケジュールから、データの属性に基づいていずれかのスケジュールを選択する。通信制御部は、選択されたスケジュールに従い、データの送受信を制御する。

図面の簡単な説明

0006

本実施形態にかかる通信システムブロック図。
本実施形態にかかるノードのブロック図。
時分割多重方式による時間の分割単位の一例を示す図。
初期状態のスケジュールの例を示す図。
スケジュールの一例を示す図。
スケジュールの一例を示す図。
本実施形態の手法を適用できないスケジュールの例を示す図。
本実施形態の手法を適用できないスケジュールの例を示す図。
本実施形態におけるデータ送信処理フローチャート
本実施形態におけるデータ送信処理のフローチャート。
本実施形態におけるデータ受信処理のフローチャート。
本実施形態におけるデータ受信処理のフローチャート。
3つのスロットフレームを用いる例を示す図。
本実施形態によるデータ送信処理の動作例を示す図。
本実施形態にかかる通信装置のハードウェア構成図。

実施例

0007

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる通信装置の好適な実施形態を詳細に説明する。

0008

TSCHでは、データの送信ノード受信ノードが予め決められた時刻および周波数送受信処理を行う。TSCHでは、ノード間のクロック同期状態を保つため、送信ノードが送るべきデータを持たない場合であっても所定の頻度で制御データが送受信される。また、使用するチャネル(周波数)をデータ送受信のたびに変化させる。これらの通信制御によりデータの信頼性が高い通信が実現される。

0009

TSCHでは、一度に送受信可能なデータのデータ長がタイムスロット(リンクまたはセル)の長さ(スロット長)に依存する。タイムスロットは、データの処理単位の一例である。例えば、スロット長が小さければ一度に送受信できるデータのデータ長は小さくなり、スロット長が長ければ一度に送受信できるデータのデータ長は大きくなる。スロット長に対して大きすぎるデータは一度に送信できないため、TSCHの上位レイヤフラグメント処理などが必要になり通信効率が下がる。例えば通信オーバヘッドに加え、処理オーバヘッドや実装オーバヘッド(必要メモリの増加)がかかる。

0010

一方、上記のようにタイムスロットの長さは通信効率に影響する。このため、TSCHのような時分割多重方式の通信において通信効率を下げずにさまざまなデータ長のデータを扱うことが望まれている。

0011

本実施形態にかかる通信装置は、例えば以下のような機能により通信効率の低下を回避可能とする。まず通信装置は、TSCHの通信スケジュールとしてスロット長が小さいスケジュールと、スロット長が大きいスケジュールとを設定する。このとき、各スケジュールは同一時刻に開始するように設定する。例えば、長いタイムスロットのスロット長は、短いタイムスロットのスロット長の倍数になる。また、両タイムスロットの送信開始タイミングおよび受信タイミングは同じ設定を適用する。

0012

送信ノードは、送信するデータ長に合わせて、適用するタイムスロット(短いタイムスロットか長いタイムスロットか)を選択し、そのタイムスロットの設定に従って送信を制御する。受信ノードは、短いタイムスロットを想定して受信を待機し、データの受信を開始した後、データの受信中に適用するタイムスロットを長いタイムスロットに切り替えるか判断する。

0013

図1は、本実施形態にかかる通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図1に示すように、通信システムは、通信装置としてのノード100a、100bを含む。なお、ノード100a、100bは同様の構成を備えるため、区別する必要がない場合は単にノード100という。ノード100の個数は2に限られず、3以上であってもよい。複数のノード100は、例えばIEEE 802.15.4-2015などの無線ネットワークにより接続される。複数のノード100は、その他のどのような接続形態により接続されてもよく、例えば、有線ネットワークにより接続されてもよい。

0014

ノード100aとノード100bとの間でデータが送受信される。便宜上、以降ではノード100aをデータの送信ノードとし、ノード100bをデータの受信ノードとする。

0015

ノード100aとノード100bは時刻同期しており、予め決められたタイミングでデータを送受信する。典型的には、ノード100aおよびノード100bは、TSCHによる通信制御を行うが、TSCH以外の時分割多重通信方式を用いてもよい。

0016

図2は、本実施形態にかかるノード100の構成の一例を示すブロック図である。図2に示すように、ノード100は、通信部101と、選択部111と、通信制御部112と、切替部113と、を備えている。

0017

通信部101は、他のノード100(図2ではノード100b)などの外部装置との間の通信を行うためのインタフェースである。通信部101は、通信制御部112の制御により、TSCHなどの時分割多重方式による通信を行う。

0018

選択部111は、時分割多重方式の通信に用いる複数のスケジュールから、適用する1つのスケジュールを選択する。例えば選択部111は、タイムスロットの長さが相互に異なる複数のスケジュールから、データの属性に基づいていずれかのスケジュールを選択する。データの属性は、例えば送信または受信するデータのデータ長であるが、これに限られるものではない。例えば、データの種類に応じてデータ長が区別できる場合などであれば、データの種類をデータの属性として用いてもよい。例えば、制御データのデータ長が短く、アプリケーションデータのデータ長が長いような状況では、制御データであるか、アプリケーションデータであるかを示すデータの種類をデータの属性として用いることができる。また、例えばデータの優先度をデータの属性として用いてもよい。

0019

なお、ノード100は、送信ノードとしての機能のみ、または、受信ノードとしての機能のみを備えてもよい。すなわちノード100は、送信ノードおよび受信ノードの少なくとも一方として機能する。送信ノードとして機能する場合は、ノード100は、データの送信に関わる機能を少なくとも備えていればよい。受信ノードとして機能する場合は、ノード100は、データの受信に関わる機能を少なくとも備えていればよい。

0020

受信ノードでは、データを受信するまで、データの属性が判定できない場合がある。このような場合、受信ノードの選択部111は、例えば、予め定められたスケジュール(第1スケジュール)を選択してもよい。予め定められたスケジュールとしては、例えば、スロット長が最小のスケジュールを用いることができる。この後、後述する切替部113が、受信したデータの属性を参照して、必要に応じて他のスケジュールに切り替える。

0021

通信制御部112は、時分割多重による通信処理を制御する。例えば通信制御部112は、選択部111により選択されたスケジュールに従いメッセージを送受信するように、通信部101などを用いた通信を制御する。TSCHのような周波数ホッピングを伴う通信方式の場合、通信制御部112は通信タイミングに加えて通信に使用する無線チャネルも制御して、通信部101などを用いて通信する。

0022

切替部113は、データの属性に基づいて、選択されたスケジュールをさらに別のスケジュールに切り替える。例えば切替部113は、データの属性に基づいて、選択部111により選択されたスケジュール(第1スケジュール)を他のスケジュール(第2スケジュール)に切り替える。データ長などのデータの属性は、例えば、送信するデータまたは受信したデータのヘッダ情報から特定することができる。

0023

上記各部(選択部111、通信制御部112、および、切替部113)は、例えば、1または複数のプロセッサにより実現される。例えば上記各部は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサにプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよい。上記各部は、専用のIC(IntegratedCircuit)などのプロセッサ、すなわちハードウェアにより実現してもよい。上記各部は、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、各部のうち1つを実現してもよいし、各部のうち2以上を実現してもよい。

0024

次に、時分割多重方式による通信について説明する。図3は、時分割多重方式による時間の分割単位の一例を示す図である。図3に示すように、時分割多重方式では、時間が一定の期間に区切られる。分割された期間の最小単位をタイムスロットと呼び、1つ以上のタイムスロットをまとめてスロットフレームと呼ぶ。図3の例では、1つのスロットフレームに5つのタイムスロットが含まれる。

0025

各タイムスロットは、スロットフレーム内で一意に特定できるよう管理される。各タイムスロットは、時間の経過に伴って周期的に現れる。図3では、タイムスロットを0〜4のインデックス識別している。スロットフレームごとに同じインデックスを持つタイムスロットが現れる。また、各スロットフレームは、十分に長い期間内において一意に特定できるように管理される。図3の例では、スロットフレームに“n”や“n+1”のインデックスを付与している。なお、各タイムスロットに絶対的な識別子を与えて管理してもよい。その場合は無限個のタイムスロットを持つ無限に長い期間をもつスロットフレームと考えるのと同じことである。

0026

ノード100aとノード100bが通信するためには、いずれのタイムスロットでいずれのノード100がデータを送信するか、および、いずれのノード100がデータを受信するか、または、いずれのノード100もデータを送受信できること(後述の「共用」)、が定義されなければならない。タイムスロットに対して、そのタイムスロット内で行われる処理を決めることをスケジューリングと呼び、スケジューリングの結果をスケジュールと呼ぶ。図4は、初期状態のスケジュールの例を示す図である。なお図4の例では、1つのスロットフレームに6つのタイムスロットが含まれる。

0027

図4のスケジュールでは、各スロットフレームの先頭のタイムスロット(タイムスロット0)を「共用」と定義している。「共用」のタイムスロットでは、ノード100aがデータを送信してもよいし、ノード100bがデータを送信してもよい。すなわち、ノード100aとノード100bは、相手に送信したいデータを持つとき、各スロットフレームの先頭のタイムスロットを使ってデータを送信することができる。送信したいデータを持たない場合、各ノード100は、各スロットフレームの先頭のタイムスロットでデータの受信を待ち、データが送信された場合に備える。

0028

ここで、新たにスケジューリングを行い、ノード100aにデータ送信の機会を与えることを考える。図5は、この場合に設定するスケジュールの一例を示す図である。

0029

ノード100aとノード100bに対して手動でスケジューリングを行わない場合、6top Protocol(6P)のような制御プロトコル使い複数のノード100の間でスケジュールが調整される。また例えば、ノード100bがノード100aに対してノード100b専用の受信用のタイムスロットを要求することによっても、ノード100bおよびノード100aが図5のスケジュールを共有できる。

0030

ノード100aとノード100bの間で周波数ホッピング(周波数切り替え)を行う場合は、ノード間の送受信のタイミングだけでなく使用するチャネルまたはチャネルオフセットも設定する。以下では説明を簡単にするためチャネルオフセットおよびチャネルの設定については省略する。

0031

ここで、ノード100aがノード100bにデータを送信する場合を考える。ノード100aには図5のスケジュールがされている。このため、送信するデータの長さは、インデックスが2であるタイムスロットの時間内で送信可能なデータ長よりも小さくなければならない。非特許文献1のTable 8-86の規定値に従うと、1つのタイムスロット当りの最長送信時間は、使用する周波数帯が2450MHzの場合に4256μ秒、915MHzの場合に103040μ秒である。2450MHz帯データレートが250kbpsのときは1つのタイムスロットで送信可能な最大データ長は133オクテットバイト)となる。

0032

本実施形態では、133オクテットを超えるデータ送信が必要な場合、ノード100aとノード100bに図6のようなスケジュールを設定する。図6では図5で示したスケジュールをスロットフレーム1とし、追加のスケジュールをスロットフレーム2として表現している。図6に示すように、スロットフレーム2の各タイムスロットのスロット長は、スロットフレーム1の各タイムスロットのスロット長の2倍である。このように、複数のスロットフレームそれぞれのタイムスロットのスロット長は、最小のスロット長の倍数となるように設定される。なおスロットフレーム1およびスロットフレーム2は、データの処理単位が相互に異なる複数のスケジュールに相当する。

0033

スロットフレーム1の1つのタイムスロットで送信可能なデータ長のデータについては、ノード100aとノード100bは、スロットフレーム1のスケジュールを使って送受信する。スロットフレーム1の1つのタイムスロットでは送信できず、スロットフレーム2のタイムスロットで送信可能なデータ長のデータについては、ノード100aとノード100bは、スロットフレーム2のスケジュールを使って送受信する。

0034

本実施形態では、複数のスロットフレームを使ってより長いデータ送信を可能とするために、長いデータを送受信する可能性のある複数のノード100に対し、同じ時刻で開始するタイムスロットをそれぞれのスロットフレームで割り当てる。図6の例では、スロットフレーム1とスロットフレーム2それぞれに“100a→100b”と割り当てられた2つの通信機会は、その開始時刻が同じである。

0035

ここで、本実施形態の手法を適用できないスケジュールの例について説明する。図7および図8は、本実施形態の手法を適用できないスケジュールの例を示す図である。

0036

図7のスケジュールは、2つのスロットフレームに割り当てられた“100a→100b”で示される通信機会の開始時刻が一致していない。このため、例えばデータの送受信中にスケジュールを切り替えることができない。

0037

図8に示すようなスケジュールは、スロット長より長いデータの送信には対応できない。このスケジュールでは、インデックス2のタイムスロットとインデックス3のタイムスロットに、ノード100aからノード100bへの送信機会が与えられている。見た目上は図6のスロットフレーム2のインデックス1のタイムスロットのスケジュールと類似する。しかし図8の例では、インデックス2のタイムスロットとインデックス3のタイムスロットの境界でデータ送受信を停止しなければならない。また、インデックス2のタイムスロットとインデックス3のタイムスロットでそれぞれ送信されるデータは、独立したデータとして扱われ、通信制御用ヘッダもそれぞれのデータに対して必要になる。

0038

本実施形態によれば、例えば図6に示すように、スロットフレーム1の1つのタイムスロットでは送信できないデータであっても、スロットフレーム2のインデックス1のタイムスロットを用いることにより、途切れることなく、ノード100aからノード100bへ送信可能となる。

0039

次に、本実施形態にかかるノード100によるデータ送信処理について説明する。データ送信処理は、送信ノードがデータを送信するときに実行する処理である。図9は、本実施形態におけるデータ送信処理の一例を示すフローチャートである。

0040

送信ノードの選択部111は、送信するデータのデータ長(送信データ長)を取得する(ステップS101)。選択部111は、送信データ長に基づいて、複数のスロットフレーム(スケジュール)のうち適用するスロットフレームを選択する(ステップS102)。通信制御部112は、選択されたスロットフレームを用いてデータを送信する(ステップS103)。

0041

送信データ長から適用するスロットフレームを選択する場合、選択部111は、少なくとも1つのタイムスロットでデータ送信が完了できるスロットフレームを選択する。例えば、十分にデータ長が小さいデータに対しては、選択部111は、図6のスロットフレーム1を選択してもよいし、スロットフレーム2を選択してもよい。一方、スロットフレーム1の1つのタイムスロットでは送信を完了できない、データ長が大きいデータについては、選択部111は、スロットフレーム2を選択する。選択部111は、データ送信を1つのタイムスロットで完了できるスロットフレームのうち、最もスロット長が小さいスロットフレームを選択してもよい。例えば十分にデータ長が小さいデータの場合、選択部111は、スロットフレーム2ではなくスロットフレーム1を選択してもよい。

0042

図10は、本実施形態におけるデータ送信処理の他の例を示すフローチャートである。図10は、予め定められたスロットフレーム(第1スケジュール)を最初に選択し、選択したスロットフレームによりデータを送信中に、データの属性(データ長など)に応じて適用するスロットフレームを他のスロットフレーム(第2スケジュール)に切り替える例である。

0043

選択部111は、複数のスロットフレームのうち、スロット長が他のフレームより小さいスロットフレームを選択する(ステップS201)。例えば選択部111は、最もスロット長が小さいスロットフレームを選択する。なお、3以上のスロットフレームがある場合、選択部111は、スロット長が最大および最小のいずれでもないスロットフレームを選択してもよい。

0044

通信制御部112は、選択されたスロットフレームを用いてデータを送信する(ステップS202)。

0045

切替部113は、タイムスロット内でデータの送信が完了したか否かを判定する(ステップS203)。TSCHなどの時分割多重方式の規格では、各タイムスロットに対して、データ送信の開始時刻、送信完了時刻送信データ確認応答ACK)の受信開始時刻、および、確認応答の受信完了時刻などが規定される。切替部113は、例えばこのような規定に従い、送信完了時刻までにデータの送信が完了したかを、各タイムスロットの時間内に判定することができる。

0046

送信が完了した場合(ステップS203:Yes)、データ送信処理を終了する。送信が完了していない場合(ステップS203:No)、切替部113は、現在選択されているスロットフレームよりスロット長が大きいスロットフレームに切り替える(ステップS204)。例えば切替部113は、現在選択されているスロットフレームの次にスロット長が大きいスロットフレームに切り替える。この後、ステップS203に戻り処理が繰り返される。

0047

このようにして、データを送信中に適宜、適用するスロットフレームを切り替えていき、最終的にはデータ送信を完了できるスロット長を持つスロットフレームが選択され、データ送信処理が終了する。すなわち、選択部111は、他のスロットフレームよりスロット長が小さいスロットフレームを選択し、切替部113は、データの属性(データ長など)に応じてスロット長が大きいスロットフレームに切り替える。

0048

反対に、選択部111が、他のスロットフレームよりスロット長が大きいスロットフレームを選択し、切替部113が、データの属性に応じてスロット長が小さいスロットフレームに切り替えてもよい。例えば切替部113は、選択されたスロットフレームによる処理が1つのタイムスロット内で終了し、かつ、他のスロットフレームのタイムスロット内でも処理が終了したと判定できる場合に、他のスロットフレームに切り替える。

0049

図9および図10の例では説明を簡単にするため異常系処理は説明を省略したが、送信するデータ長に対応できるスロットフレームがない場合のデータ送信は失敗となる。なお、データ送信中にスロットフレームを切り替える処理(例えば図10)を行わない場合、送信ノードとしてのノード100は、切替部113を備える必要はない。

0050

受信ノードとしてのノード100bでもノード100aと同様に、受信するデータのデータ長に応じて適用するスロットフレームを選択する。図11は、本実施形態におけるデータ受信処理の一例を示すフローチャートである。

0051

受信ノードの選択部111は、複数のスロットフレームのうち、予め定められたスロットフレームを選択する(ステップS301)。例えば選択部111は、スロット長が他のフレームより小さいスロットフレーム、または、最もスロット長が小さいスロットフレームを選択する。

0052

通信制御部112は、選択されたスロットフレームを用いてデータの受信を開始する(ステップS302)。

0053

切替部113は、受信するデータ全体のデータ長(受信データ長)を、例えばデータのヘッダ情報などから特定する(ステップS303)。切替部113は、受信データ長に基づいて、スロットフレームの切り替えが必要か否かを判定する(ステップS304)。例えば切替部113は、現在選択されているスロットフレームの1つのタイムスロットで、受信データ長のデータの受信を完了できるかを判定する。

0054

切り替えが必要と判定した場合(ステップS304:Yes)、切替部113は、適用するスロットフレームを、受信データ長のデータの受信を完了できるスロットフレームに切り替える(ステップS305)。切替部113は、例えば、受信データ長が大きいために現在のスロットフレームで受信が完了できない場合に、受信が完了できるスロットフレームに切り替える。また切替部113は、例えば、受信データ長が小さいために現在のスロットフレームよりスロット長が小さいスロットフレームでも受信が完了できる場合に、よりスロット長が小さいスロットフレームに切り替えてもよい。

0055

スロットフレームの切り替え後、または、切り替えが必要でないと判定された場合(ステップS304:No)、通信制御部112は、データの受信が完了するまで、処理を継続する(ステップS306)。

0056

図12は、本実施形態におけるデータ受信処理の他の一例を示すフローチャートである。図12は、いずれかのスロットフレームを最初に選択し、選択したスロットフレームによりデータの受信が完了できるかに応じて適用するスロットフレームを切り替える例である。

0057

受信ノードの選択部111は、複数のスロットフレームのうち、スロット長が他のフレームより小さいスロットフレームを選択する(ステップS401)。例えば選択部111は、最もスロット長が小さいスロットフレームを選択する。

0058

通信制御部112は、選択されたスロットフレームを用いてデータの受信を開始する(ステップS402)。切替部113は、タイムスロット内でデータの受信が完了したか否かを判定する(ステップS403)。

0059

受信が完了した場合(ステップS403:Yes)、データ受信処理を終了する。受信が完了していない場合(ステップS403:No)、切替部113は、現在選択されているスロットフレームよりスロット長が大きいスロットフレームに切り替える(ステップS404)。例えば切替部113は、現在選択されているスロットフレームの次にスロット長が大きいスロットフレームに切り替える。この後、ステップS403に戻り処理が繰り返される。

0060

データ送信処理(送信ノード)と同様に、スロット長が大きいスロットフレームからスロット長が小さいスロットフレームに切り替えてもよい。

0061

送信ノードは、図9および図10のいずれのデータ送信処理を採用してもよい。受信ノードは、図11および図12のいずれのデータ受信処理を採用してもよい。従って、上記例の場合、送信ノードの2パターン図9または図10)と、受信ノードの2パターン(図11または図12)との組み合わせである4パターンの構成が可能である。

0062

(変形例1)
これまでは、2つのスロットフレームのいずれかを選択する例を主に説明した。スロットフレームの個数は3以上であってもよい。図13は、3つのスロットフレームを用いる例を示す図である。

0063

図13の例では、スロットフレーム1のインデックス4のタイムスロット、スロットフレーム2のインデックス2のタイムスロット、および、スロットフレーム3のインデックス1のタイムスロットの開始時刻が一致する。スロットフレーム2のインデックス2のタイムスロットのスロット長は、スロットフレーム1のインデックス4のタイムスロットのスロット長の2倍である。スロットフレーム3のインデックス1のタイムスロットのスロット長は、スロットフレーム2のインデックス2のタイムスロットのスロット長の2倍である。この3つのタイムスロットが、相互に切り替え可能となる。

0064

(動作例)
次に、本実施形態による動作の例を、本実施形態の機能を備えない通信装置(比較例)と比較しながら説明する。図14は、本実施形態によるデータ送信処理の動作例を示す図である。

0065

最初に、本実施形態のノード100、および、比較例の通信装置のそれぞれに、2つの通信スケジュールを設定する。例えば、1つは最長127オクテットのデータを一度に送受信できるタイムスロットを含むスロットフレームSF1とし、もう1つは2047オクテットのデータを一度に送受信できるタイムスロットを含むスロットフレームSF2とする。長いタイムスロットの開始タイミングで短いタイムスロットが開始するように、各タイムスロットの長さ(時間)を調整する。

0066

このように設定した上で、各装置(ノード100、比較例の通信装置)から2047オクテットのデータを送信する手順を確立する。その後、各装置に、2047オクテット、127オクテット、および、127オクテットのデータを連続して送信させる(例えばユニキャストで送信する)。このときの各データ送信のタイミングは、図14のように表される。

0067

比較例の通信装置では、データ長にかかわらず、データの送信間隔は一定になる。すなわち、送信間隔A1と送信間隔A2とは一致する。一方、本実施形態のノード100は、データ長がスロットフレームSF1で送信できる長さ(127オクテット以下)である場合にはスロットフレームSF1を選択し、データ長がスロットフレームSF1で送信できない長さである場合に、スロットフレームSF2を選択する。このように本実施形態では、データ長によりデータの送信間隔が変わる。すなわち、2047オクテットのデータを送信した期間に相当する送信間隔A’1は、127オクテットのデータを送信した期間に相当する送信間隔A’2と一致しない。

0068

このようにしてデータ送信のタイミングを調査することにより、通信装置が、本実施形態の機能を備えているか否かを判定可能となる。

0069

データの送信間隔を判定する代わりに、長いタイムスロットの期間に送信されたデータの個数を数えて判定するように構成してもよい。本実施形態の機能を備えていない場合、送信データ長に関わらず、長いタイムスロットの期間には1つのデータしか観測されない。一方、本実施形態の機能を備えている場合、送信データ長が小さい場合は、長いタイムスロットの期間に2つのデータが観測される。

0070

図14はデータ送信処理での判定方法の例であるが、データ受信処理に対する判定方法も同様である。データ受信処理の場合も、図14と同様に3つのデータを連続して受信させ、確認応答(ACK)フレームの送信タイミングを取得する。各確認応答の送信間隔を判定に用いることができる。

0071

このように、本実施形態にかかる通信装置では、スロット長が相互に異なる複数のスケジュールから、データの属性に基づいていずれかのスケジュールを選択し、選択されたスケジュールに従いデータの送受信を制御する。これにより、通信効率の低下を抑制することが可能となる。

0072

次に、本実施形態にかかる通信装置のハードウェア構成について図15を用いて説明する。図15は、本実施形態にかかる通信装置のハードウェア構成例を示す説明図である。

0073

本実施形態にかかる通信装置は、CPU(Central Processing Unit)51などの制御装置と、ROM(Read Only Memory)52やRAM(Random Access Memory)53などの記憶装置と、ネットワークに接続して通信を行う通信I/F54と、各部を接続するバス61を備えている。

0074

本実施形態にかかる通信装置で実行されるプログラムは、ROM52等に予め組み込まれて提供される。

0075

本実施形態にかかる通信装置で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルCD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)、フレキシブルディスクFD)、CD−R(Compact Disk Recordable)、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録してコンピュータプログラムプロダクトとして提供されるように構成してもよい。

0076

さらに、本実施形態にかかる通信装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、本実施形態にかかる通信装置で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。

0077

本実施形態にかかる通信装置で実行されるプログラムは、コンピュータを上述した通信装置の各部として機能させうる。このコンピュータは、CPU51がコンピュータ読取可能な記憶媒体からプログラムを主記憶装置上に読み出して実行することができる。

0078

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

0079

100ノード
101通信部
111 選択部
112通信制御部
113切替部

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