省電力マルチホップ通信で通信遅延を回避する発明 パナソニック



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 この発明の中継装置は、周囲のノードが送信するパケットを監視し、自装置が代理ACKを送信すべきか否かを判定します。そして代理ACKを送信すべきと判定したときに、代理ACKを送信するとともに、非アクティブ期間内に拡張アクティブ期間を設定します。
 この拡張アクティブ期間に代理ACKの送信などが行われるので、パケットの中継に遅延が生ずることが未然に回避され、送信元ノードでの処理に生じ得る不整合も回避されます。

 特許第5927540号(WO2012/002324) パナソニックIPマネジメント株式会社
 出願日:2012年4月3日 登録日:2016年5月13日



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代理ACKの送受信の遅延により送信元ノードでの処理の不整合が生ずる問題

 無線通信端末がバケツリレー式にパケットを転送する無線ネットワークである無線マルチホップネットワーク(無線メッシュネットワーク、アドホックネットワークの語もだいたい同意)があります。無線マルチホップネットワークの通信ノードは、他の通信ノード間の通信の通信パケットを中継する機能をもっています。
 通信ノード間で確認応答(ACK)を使用する通信を行う場合、送信元ノード送信したデータを宛先ノードが受信した後に、宛先ノードがACKを送信元ノードに送信するのが原則です。
 しかし、この方法だと、通信経路の途中に中継ノードが介在する場合にACKの返信が遅くなるという問題があります。これを解決するために、従来、中継ノードが宛先ノードの代わりに代理ACKを送信元ノードに送信し、その後で、宛先ノードへのパケットの送信を行う技術があります。
 一方、省電力な無線通信プロトコル(例えばIEEE802.15.4、ZigBeeの物理層)では、通信ノードがアクティブ期間と非アクティブ期間(省電力期間)とを繰り返します。このような省電力無線通信プロトコルで動作する通信ノードがあると、上記の代理ACKの送信又は受信に遅延が生じ、一方、送信元ノードでは代理ACKの受信に基づいて内部処理が進んでしまうことになり、送信元ノードでの処理に不整合が生ずるという問題があります。

拡張アクティブ期間に代理ACKを送信することで不整合の発生を回避

 この発明の中継装置(請求項1)は、周囲のノードが送信するパケットを監視し、自装置が代理ACKを送信すべきと判定したときに、代理ACKを送信するとともに、非アクティブ期間内に新たなアクティブ期間(「拡張アクティブ期間」という)を設定します。この拡張アクティブ期間に代理ACKの送信などが行われるので、パケットの中継に遅延が生ずることが未然に回避され、送信元ノードでの処理に生じ得る不整合も回避されます。
 また、この発明の受信装置(請求項4)は、フレームの送信先とシーケンス番号との対応付けに基づいて、受信したフレームが自装置を宛先として送信されたフレームであるかなどを判定します。また、この発明の送信装置(請求項6)は、フレームの送信先とシーケンス番号との対応付けに基づいて、送信するフレームのシーケンス番号を設定します。これら受信装置及び送信装置も特許されています。
 中継装置、受信装置及び送信装置という、3つの役割の通信ノードすべてで特許がとれています。

【課題】
フレームの低遅延中継が可能な中継装置を提供する。
【請求項1】
 送信装置と受信装置との間で、アクティブ期間中には無線通信を行い、非アクティブ期間中には前記無線通信を中断する無線通信システムにおいて、前記送信装置から前記受信装置へと送信された第1フレームを中継する中継装置であって、
 フレームを受信する受信部と、
 フレームを送信する送信部と、
 受信された前記フレームが、前記第1フレームであると判定した場合には当該第1フレームを記憶するフレーム判定部と、
 前記第1フレームの受信確認応答として前記受信装置から送信されるべきフレームである第2フレームの代理フレームである第3フレームを生成する代理ACK生成部と、
 前記受信部において前記第1フレームが受信された後、事前に定められた期間内に前記第2フレームが受信されない場合には、前記第3フレームを前記送信部から送信させ、前記アクティブ期間の終了後においても継続して通信できる期間である拡張アクティブ期間を、当該アクティブ期間に続く非アクティブ期間内に設定し、当該拡張アクティブ期間内に、前記フレーム判定部が記憶している前記第1フレームである第4フレームを前記送信部から前記受信装置へ送信させる通信制御部とを備える
 中継装置。

今日のみどころ

 省電力の通信プロトコルにおいて、省電力性能を高めることができる反面、遅延が増大するケースがあります。新しい技術開発では、目的達成のためにある性能を向上させる一方で、別の性能を犠牲にすることがよくあります。ここでもう一工夫して、別の性能の低下を軽減するという方向で考えると、一歩突っ込んだ技術になり進歩性の判断などで有利に働くと思います。
 あと、中継装置、受信装置及び送信装置という、3つの役割の通信ノードすべてで特許がとれている点も興味深いです。上手な権利化ができておりすばらしいと思います。