JP2007019856A - 無線送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像機器と複数の端末装置とを、それぞれの有する無線送受信装置で無線ローカルエリアネットワークにより通信する際、端末装置が増加した場合でも通信品質、速度を保ち、更に、伝送路の利用効率が良好な無線送受信装置を提供する。
【解決手段】 端末装置の有する無線送受信装置と送受信する画像機器の有する無線送受信装置において、前記画像機器の有する無線送受信装置のみがビーコンを送信しているか、或いは、ビーコンを送信する前記端末装置の無線送受信装置が無くなったことを検知し、前記画像機器と前記端末装置の無線送受信装置との間の接続関係が無くなったことを前記画像機器の有する無線送受信装置が検知した場合、前記画像機器の有する無線送受信装置が各種通信パラメータを変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線送受信装置に関し、特に、画像入力装置や印刷装置に備えられた無線送受信装置の各種通信パラメータを変更する技術に関する。

様々な分野における情報化の浸透に伴って、データ伝送の高速化及び端末装置を自由に持ち歩ける利便性に関わる要求が高まってきている。屋内、例えばオフィスや家庭の無線データ通信技術として、ＩＥＥＥ８０２．１１に代表される無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）が実用化されている。特に、ＩＥＥＥ８０２．１１は、データ転送レート、セキュリティ関連の改良等が行われ、ＷＬＡＮ装置自体の低価格化とあいまって急速に普及している。
一方、端末装置の移動の自由度が上がっているにも拘わらず、据え付け型の画像機器（例えば、スキャナ等の画像入力装置、或いはプリンタやファクシミリ等の印刷装置、或いはそれら両方を持つ複合装置）を使用する場合、有線ＬＡＮに接続するのが一般的であった。
しかし、最近になり、ＷＬＡＮ装置を有する据え付け型の画像機器が徐々に市場に出始めている。
通常、端末装置と画像機器が１対１で接続関係を持つことはほとんど無く、多数対１で接続関係を持つのが普通である。したがって、端末装置の台数が増加すれば、当然画像機器に対する情報伝送のみでなく、他の端末装置やアクセスポイント等との通信が増加するので、伝送媒体（無線の場合は空間）のトラフィックが指数関数的に増加し、通信品質、速度が極端に低下してくる。
ところで、ＷＬＡＮの構成として一般的なのは、「インフラストラクチャモード」別名Basic Service Setモード（ＢＳＳモード）である。このモードは、ネットワークを構成するエリア内に制御局、所謂「アクセスポイント」（ＡＰ）を置き、この制御下で端末（ＳＴＡ）とのネットワークを構成する方法を採用している。この方式では、ある装置から情報伝送を行う場合に、最初に必要な帯域をＡＰに予約し、他の装置からの情報伝送と衝突が発生しないように、帯域予約に基づくアクセス制御方式が採用されている。即ち、ＡＰがネットワーク内の装置間の情報伝送を、同期を取りながら制御する方式がとられている。この方式では、情報伝送がＡＰを介して行われるため、伝送路の実効的な利用効率が上げられない。
これに対し、ＷＬＡＮの別の構成として「アドホックモード」別名Independent Basic Service Setモード（ＩＢＳＳモード）がある。これは、ネットワーク内にＡＰが存在せず、端末同士が直接、自律分散的に、非同期の無線通信を行うモードである。端末装置と画像機器からなる無線ネットワークの構成を考えると、特定のＡＰを利用せずに、任意の端末同士が直接無線通信を行うＩＢＳＳモードの方が、伝送路の利用効率の面、及びＡＰの設置や運用が不要な点から、有用であると考えられる。

以下、図４〜図８を参照して、アドホックモードの動作について説明する。
アドホックモードでは、端末装置及び画像機器が有する無線端末（ＳＴＡ）は全て対等であり、自律して動作する。最初は、どのＳＴＡも電波を送受信していない状態から始まる。
図４は、アドホックモードの動作を説明するためのフローチャートである。図５、７は画像機器と端末装置の備えるＳＴＡが通信している状態図である。図６、８は、画像機器と端末装置の備えるＳＴＡのフレーム送受信の図である。
まず、何れかのＳＴＡが動作を開始し、ＴＢＴＴ（後述）の到達を認識した時点で電波を送信、即ち、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）を送信する。
互いに電波が送受信可能な範囲内にある全てのＳＴＡ、換言すれば、ＷＬＡＮに属している全てのＳＴＡは、例外無くビーコンを送信、或いは、受信し、これに含まれる情報に従って動作する。
各ＳＴＡは、ビーコンに含まれている時間を取り込み、自身のタイマをセットする。また、ビーコンにはターゲットビーコン送信時刻（Target Beacon Transmit Time：ＴＢＴＴ）というパラメータが含まれている。各ＳＴＡは、このパラメータと自身のタイマを参照し、ＴＢＴＴに到達したと認識すると、ランダム時間の遅延の後、他のＳＴＡからのビーコンを受信したことを認識しなければ、自身がビーコンを送信する。
実際は、タイミングの関係でビーコンを受信しているにも関わらず、受信を認識できなければビーコンを送信することになってしまうが、これは仕様上許容されている。
また、使用電力低減のために、ＳＴＡは任意にパワーセーブ状態に遷移することが許容されている。パワーセーブ状態（Ｄｏｚｅ、クロック停止状態）にあるＳＴＡは、ＴＢＴＴの少し前に目覚め（Ａｗａｋｅ、クロック復帰状態）、ビーコンを受信する。続けて、あるＳＴＡに対して情報伝送を行いたい場合、ＡＴＩＭ（Announcement Traffic Indication Message）ウインドウ時間内にＡＴＩＭフレームを送信或いは受信する。この後、当該ＳＴＡはＡｗａｋｅ状態を保ち、情報伝送を行う。あるＳＴＡに対して情報伝送を行う必要がなければ、再びパワーセーブ状態に戻ることが許容されている。
このように、ＩＢＳＳにおいては、各ＳＴＡが自律分散的にビーコンを送信しあうが、各ＳＴＡは任意にパワーセーブ状態に遷移することが許容されているので、Ｄｏｚｅ、Ａｗａｋｅのタイミングに関して、正確に同期を取っている必要がある。

前述のように、これらのパラメータはＩＢＳＳを形成するであろうＳＴＡの中で、最初に立ち上がったＳＴＡに決定権が委ねられている。通常は画像機器１台に対して、端末装置は複数接続されることが普通であり（図７参照）、データフレームの送受信に使われる実質的な時間が、端末装置が増加すると指数関数的に減少してしまう（図８参照）。
これに対し、サービス品質（Quality of Service：ＱｏＳ）を取り込んだ新しい規格が、８０２．１１のタスクグループ８０２．１１ｅ（Task Group e：ＴＧｅ）で検討されている。これは、伝送する情報の種類に応じてサービスの品質に差をつけることによって、優先制御を提供するものであり、それまでの規格（例えばａ、ｂ、ｇ）には無かったものである。
特許文献１は、アドホックモードでの通信環境下において、送信データ量に応じて各通信局に効率的に通信帯域を割り当てるために、優先スロットを獲得させ、条件に応じてその優先スロットを開放し、または、他局に割り当てることで、効率的に通信帯域を割り当て、更に、システム全体のスループットを向上させる方法である。
この特許文献１では、８０２．１１ｅ仕様のＱｏＳに則り、ビーコンを送信するタイミングが重ならないように、各ＳＴＡが周囲の電波状況を見てからビーコンを送信するようにしている。更に、最初にビーコンを送信するＳＴＡは優先スロットを予め確保し、通信状況によって、この優先スロットを貸し出したり、逆に貸し出したスロットを収容したりして効率的に通信帯域を割り当てるようにしている。
特開２００５−２０１６３公報

以上説明したように、端末装置と画像機器は、通常多数対１で接続関係を持つのが普通であるため（図７参照）、端末装置の増加に対して指数関数的にトラフィックが増加し、通信品質、速度が極端に低下してしまうという問題があった。
また、インフラストラクチャモードでは、情報伝送が常にＡＰを介して行われるため、伝送路の実効的な利用効率が上げられないという問題があった。
更に、利用効率が比較的良好なアドホックモードでも、端末装置と画像機器のＳＴＡは対等であり、動作に必要な各種パラメータが最初に立ち上がったＳＴＡによって決定されてしまうため、立ち上がった時点から環境が大きく変わってしまったとしても、ネットワークに参加している如何なるＳＴＡもそれに合わせてパラメータを変化させることができないという大きな問題があった。
本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、画像機器と複数の端末装置とを、それぞれの有する無線送受信装置で無線ローカルエリアネットワークにより通信する際、端末装置が増加した場合でも通信品質、速度を保ち、更に、伝送路の利用効率が良好な無線送受信装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、端末装置が備えた無線送受信装置と交信する画像機器が備えた無線送受信装置において、前記画像機器が備えた無線送受信装置がビーコンを送信しているか、或いは、ビーコンを送信する前記端末装置の無線送受信装置が無くなったことを検知し、前記画像機器と前記端末装置の無線送受信装置との間の接続関係が無くなったことを前記画像機器が備えた無線送受信装置が検知した場合、当該画像機器が備えた無線送受信装置が各種通信パラメータを変更することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無線送受信装置において、前記画像機器と前記端末装置のそれぞれが備えた無線送受信装置の間に成立していた接続関係に基づいて、前記画像機器が備えた無線送受信装置が各種通信パラメータを変更することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の無線送受信装置において、前記接続関係が前記画像機器に対する前記端末装置の総数であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１、２または３に記載の無線送受信装置において、前記接続関係が前記画像機器に対する前記端末装置のデータ転送総量であることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１、２、３または４に記載の無線送受信装置において、前記接続関係が前記画像機器に対する前記端末装置の時間当たりのデータ転送率であることを特徴とする。

本発明によれば、画像機器と複数の端末装置とを、それぞれが備えた無線送受信部が無線ローカルエリアネットワークにより通信する際、端末装置が増加した場合でも通信品質、速度を保つことができ、更に、効率的に伝送路を利用することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態の無線送受信装置１００の構成を示す図である。無線送受信装置１００は、中央制御部１１０、情報記憶部１２０、タイミング制御部１３０、ビーコン解析部１４０、ビーコン生成部１５０、無線受信部１６０、無線送信部１７０、データバッファ１８０、インターフェース部１９０を備えている。また、無線受信部１６０および無線送信部１７０には、アンテナ１０５が接続されている。
中央制御部１１０は、無線送受信装置１００全体の制御を行うものであり、各種信号の送信や転送における管理と伝送路のアクセス制御等を一元的に行う。
情報記憶部１２０は、中央制御部１１０が動作するために使用される記憶領域であり、無線送受信装置１００が動作するためのプログラム等も記憶される。
タイミング制御部１３０は、無線受信部１６０および無線送信部１７０が通信を行うために必要なタイミングの制御を行う。
ビーコン生成部１５０は、無線送受信装置１００の通信範囲に存在する他の無線送受信装置との間で定期的に交換されるビーコンを生成するものである。
ビーコン解析部１４０は、他の無線送受信装置からのビーコンを解析し、ビーコンを送信した無線送受信装置に関する情報を取得して端末リストテーブル１２１を更新する。このビーコンは、標識信号としてのビーコン情報のみを含む信号だけではなく、何らかのデータ情報が付加された信号をも含む。
無線アドホック通信では、各無線送受信装置は他の無線送受信装置に自己の存在を知らせるために定期的にビーコンを送信する。
無線受信部１６０は、タイミング制御部１３０により与えられたタイミングにより、他の無線送受信装置から信号を受信するものである。
無線送信部１７０は、タイミング制御部１３０により与えられたタイミングにより、他の無線送受信装置に対して信号を送信するものであり、各種方式に応じた変調処理等も行う。
データバッファ１８０は、送受信の対象となるデータを一時的に保持するためのバッファである。
インターフェース部１９０は、無線送受信装置１００が接続される各種機器（本実施形態では、画像機器や端末装置）との間で情報のやりとりを行うためのものである。

画像機器や端末装置には、この無線送受信装置１００がともに備えられているものとする。以下、区別をするために、画像機器の備える無線送受信装置をＷＬＡＮ装置といい、端末装置の備える無線送受信装置を近隣端末ということにする。
また、ＷＬＡＮ装置１００の情報記憶部１２０には、端末リストテーブル１２１を記憶している。この端末リストテーブル１２１は、通信範囲に存在する近隣端末に関する情報を保持するものであり、近隣端末識別子ごとに、データ総転送量、データ転送率を対応させて保持している。
近隣端末識別子は、通信範囲に存在する近隣端末の端末識別子である。近隣端末識別子とは、ネットワーク内において端末を一意に識別するものであり、例えば、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレス等を用いることができる。
ＷＬＡＮ装置１００は、近隣端末からビーコンを受信するとビーコン内に示される送信端末フィールドから端末識別子を取得して、この端末リストテーブル１２１の近隣端末識別子として設定する。
この近隣端末識別子は、定期的にビーコンを受信している限り記録されているが、ビーコンを受信しなくなると通信範囲外に移動してしまったか、または、電源が切られて通信しなくなったとしてテーブルから削除される。
データ総転送量やデータ転送率は、対応する近隣端末識別子に示される近隣端末が送信し、無線受信部１６０で受信した転送データの総量やデータ転送率であり、所定時間ごとに更新されるものである。

次に、ＷＬＡＮ装置と近隣端末とのフレーム送受信について説明する。
前述したように、アドホックモードでは、ＷＬＡＮ装置（画像機器が有する無線送受信装置）及び近隣端末（端末装置が有する無線送受信装置）は全て対等であり、自律して動作している。最初は、どの無線送受信装置も電波を送受信していない状態から始まる。
図６或いは図８に示したように、最初に立ち上がった無線送受信装置が設定したビーコンインターバルＴ１でＩＢＳＳが開始される。このビーコンインターバルＴ１は、日中、どのように近隣端末の数が多くなろうとも、変更されることはない。
さて、Ｔ１の設定値は１００ｍｓ（０．１秒）が一般的である。実質的に２０Ｍｂｐｓ程度の速度でデータを送信或いは受信したとすると、このビーコンインターバル中に約２メガビット、即ち、約２５０キロバイトのデータ転送が可能である。
逆に言えば、ビーコンの送受信のために、データ送信を約２５０キロバイトで区切らなければならないということである。
但し、これは純粋にデータ送信或いは受信のみを考えた場合のことで、実際は自身もビーコン送受信のための処理が必要となるため、そちらにデータ送受信以外の処理が割り当てられるので、上記の値は理想的なものである。
さて、一日の遅い時間となり、端末装置が１台、また１台と立ち下げられ、最後に画像機器のみが立ち上がっている状態となる。
ＷＬＡＮ装置１００の端末リストテーブル１２１を参照して、自分自身のみがビーコンを送信している状態にあることをＷＬＡＮ装置１００の中央制御部１１０が検知すると、タイミング制御部１３０でビーコンインターバルをＴ２まで延長する（図２参照）。
例えば、Ｔ２を１秒にすれば、１００ｍｓのときの約１０倍、２．５メガバイトの転送が可能になる。更に、ビーコン送受信のための処理の割合を減らすことができる。この動作により、ビーコンインターバル中のデータ転送が効率良く行えるようになる。

また、図３は、他のフレーム送受信の様子を示す図であり、接続関係が無くなる前の、ＷＬＡＮ装置と近隣端末との間に成立していた接続関係に基づいて、ビーコンインターバルＴ２を変更する。
例えば、この接続関係として、端末リストテーブル１２１を参照して、端末装置（近隣端末）の総数、データ転送総量やデータ転送率を求めて、これを基にしてビーコンインターバルＴ２を変更する。さらに、これらの組み合わせを基にしてビーコンインターバルＴ２を変更するようにしてもよい。
これにより、より精度よくビーコンインターバルＴ２が求められる。

本発明の実施形態の無線送受信装置の構成を示す図である。 ＷＬＡＮ装置と近隣端末のフレーム送受信の図である。 ＷＬＡＮ装置と近隣端末のフレーム送受信の他の図である。 アドホックモードの動作を説明するためのフローチャートである。 画像機器と端末装置の備えるＳＴＡが通信している状態図である。 画像機器と端末装置の備えるＳＴＡのフレーム送受信の図である。 画像機器と端末装置の備えるＳＴＡが通信している状態図である。 画像機器と端末装置の備えるＳＴＡのフレーム送受信の図である。

符号の説明

１００…無線送受信装置（ＷＬＡＮ装置、近隣端末）、１０５…アンテナ、１１０…中央制御部、１２０…情報記憶部、１２１…端末リストテーブル、１３０…タイミング制御部、１４０…ビーコン解析部、１５０…ビーコン生成部、１６０…無線受信部、１７０…無線送信部、１８０…データバッファ、１９０…インターフェース。

Claims (5)

1. 端末装置が備えた無線送受信装置と交信する画像機器が備えた無線送受信装置において、前記画像機器が備えた無線送受信装置がビーコンを送信しているか、或いは、ビーコンを送信する前記端末装置の無線送受信装置が無くなったことを検知し、前記画像機器と前記端末装置の無線送受信装置との間の接続関係が無くなったことを前記画像機器が備えた無線送受信装置が検知した場合、当該画像機器が備えた無線送受信装置が各種通信パラメータを変更することを特徴とする無線送受信装置。
2. 請求項１に記載の無線送受信装置において、前記画像機器と前記端末装置のそれぞれが備えた無線送受信装置の間に成立していた接続関係に基づいて、前記画像機器が備えた無線送受信装置が各種通信パラメータを変更することを特徴とする無線送受信装置。
3. 請求項１または２に記載の無線送受信装置において、前記接続関係が前記画像機器に対する前記端末装置の総数であることを特徴とする無線送受信装置。
4. 請求項１、２または３に記載の無線送受信装置において、前記接続関係が前記画像機器に対する前記端末装置のデータ転送総量であることを特徴とする無線送受信装置。
5. 請求項１、２、３または４に記載の無線送受信装置において、前記接続関係が前記画像機器に対する前記端末装置の時間当たりのデータ転送率であることを特徴とする無線送受信装置。

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