中継装置および中継方法
【課題】無線端末と無線基地局との間で通信データを中継しない場合であっても、ゲートウェイ装置の電力が不要に消費される。
【解決手段】ゲートウェイ装置の制御部は、ステップＳ４０２、ステップＳ４０３で、無線端末と無線基地局宛との間で中継すべき通信データが存在するか否かを判断し、中継すべき通信データが存在する場合は、ステップＳ４０１で、ビーコン周期をデフォルト値に戻す。一方、中継すべき通信データが存在しない場合は、ステップＳ４０５で、ビーコン周期を所定区間拡張する。これにより、無線端末と無線基地局との間で通信データを中継しない場合に、ビーコン周期が長くなるので、無線端末と無線基地局との間の中継が必要ない場合に、ビーコンの出力する頻度を少なくすることで、ゲートウェイ装置の消費電力を低減することができる。
【解決手段】ゲートウェイ装置の制御部は、ステップＳ４０２、ステップＳ４０３で、無線端末と無線基地局宛との間で中継すべき通信データが存在するか否かを判断し、中継すべき通信データが存在する場合は、ステップＳ４０１で、ビーコン周期をデフォルト値に戻す。一方、中継すべき通信データが存在しない場合は、ステップＳ４０５で、ビーコン周期を所定区間拡張する。これにより、無線端末と無線基地局との間で通信データを中継しない場合に、ビーコン周期が長くなるので、無線端末と無線基地局との間の中継が必要ない場合に、ビーコンの出力する頻度を少なくすることで、ゲートウェイ装置の消費電力を低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線端末装置およびそれを用いた無線通信システムに係り、広域無線通信と局地的無線通信を小型機能ボックスに収容し、局地的無線通信手段を用いて容易に広域無線通信を行うマルチ無線を利用してデータの送受信を行う中継装置および中継方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブロードバンド通信の普及にともない、家庭内やオフィスで簡単にネットワークを構築して大量なデータのやりとりを行う通信が可能となってきた。また、データを手軽に扱える通信手段として無線による通信が機器の低価格化、および小型化により急速に普及してきている。このような通信技術の発展により、パソコンなどの情報データから家庭内の画像、音声データまで無線通信による情報のやりとりが容易に実現する環境が整いつつある。また、ケーブル敷設の手間を解除する手段として、局地的無線接続および広域無線接続を同時に行う電話システムを実現するための中継装置および中継方法も提供されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００５−５３８６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、無線で行うブロードバンド通信の特徴であるモバイル用途の持ち運びの容易さや高速通信の利点を兼ね備えたマルチ無線のゲートウェイ装置をバッテリ駆動で行い、移動時にもバッテリの消耗を気にせず使用するためには、ゲートウェイ装置自体の低消費電力化が必要であり、モバイル使用としては大変重要な要素と位置づけられている。この問題を解決し、データ通信の高速化を維持する低消費電力のモバイル装置が近年求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明は、無線端末と基地局との間で通信データを中継する中継装置であって、前記無線端末と前記基地局との間で中継すべき通信データが存在するか否かを判断する判断手段と、前記無線端末との通信タイミングを制御する制御信号の周期を変更する周期変更手段とを備え、前記判断手段により中継すべき通信データが存在しないと判断された場合に、前記周期変更手段は前記制御信号の周期を長くする中継装置および中継方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、無線端末と基地局との間で通信データを中継しない場合に、制御信号の周期が長くなるので、無線端末と基地局との間の中継が必要ない場合に、制御信号の出力する頻度を少なくすることで、中継装置の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態における無線通信システムを示す図
【図２】本発明の実施の形態におけるモバイルゲートウェイ装置を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態における無線端末を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態におけるモバイルゲートウェイ装置の一部を示すブロック図
【図５】実施の形態１における、通信状態に応じてモデムデータ処理のクロック制御による実現方法を示すフローチャート
【図６】実施の形態２おける通信状態に応じてモデムデータ処理のクロック制御によるクロック停止の実現方法を示すフローチャート
【図７】実施の形態３おける通信状態に応じて局所的無線通信を管理するビーコン周期を制御する実現方法を示すフローチャート
【図８】実施の形態４におけるビーコン周期の拡張処理を示すフローチャート
【図９】実施の形態５におけるビーコン周期の拡張処理を示すフローチャート
【図１０】実施の形態６における中継装置を示す外観斜視図
【図１１】実施の形態６における中継装置のハードウェアを示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、無線端末と基地局との間で通信データを中継する中継装置であって、前記無線端末と前記基地局との間で中継すべき通信データが存在するか否かを判断する判断手段と、前記無線端末との通信タイミングを制御する制御信号の周期を変更する周期変更手段とを備え、前記判断手段により中継すべき通信データが存在しないと判断された場合に、前記周期変更手段は前記制御信号の周期を長くする中継装置である。
【０００９】
第１の発明によれば、無線端末と基地局との間で通信データを中継しない場合に、制御信号の周期が長くなるので、無線端末と基地局との間の中継が必要ない場合に、制御信号の出力する頻度を少なくすることで、中継装置の消費電力を低減することができる。
【００１０】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、第１の中継装置であって、前記周期変更手段は、前記判断手段により中継すべき通信データが存在しないと判断された時点から、所定時間を経過後、前記制御信号の周期を長くする中継装置である。
【００１１】
第２の発明によれば、制御信号の周期を、中継すべき通信データが存在しないと判断してから、直ちに変更されることがないので、無線端末は、変更された制御信号の周期に良好に追従することができる。
【００１２】
上記課題を解決するためになされた第３の発明は、第１の中継装置であって、前記判断手段により中継すべき通信データが存在すると判断された場合に、前記周期変更手段は、通信データの通信間隔に同期するように、前記制御信号の周期を変更する中継装置である。
【００１３】
第３の発明によれば、制御信号の周期と通信間隔が同期しない場合に起こりえる、通信データのキューイングを抑制することで、電力消費の増大を抑制することができる。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた第４の発明は、第３の中継装置であって、さらに、通信データの通信間隔を計数する計数手段を備え、前記前記周期変更手段は、前記計数手段により計数された通信間隔に同期するように、前記制御信号の周期を変更することを特徴とする中継装置である。
【００１５】
第４の発明によれば、通信間隔を計数することで、制御信号の周期を正確な通信間隔と同期させることができる。
【００１６】
上記課題を解決するためになされた第５の発明は、第３の中継装置であって、前記通信データは音声データであることを特徴とする中継装置である。
【００１７】
第５の発明によれば、過剰なキューイングによる音声データのジッタを抑制することができるので、良好な音声通話を行うことができる。
【００１８】
上記課題を解決するためになされた第６の発明は、第１の中継装置であって、前記周期変更手段は、前記制御信号の周期が所定周期を超えた場合に、前記制御信号の周期をデフォルト値まで短くすることを特徴とする中継装置である。
【００１９】
第６の発明によれば、制御信号の周期を過剰に長くしないようにすることができる。
【００２０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１を図１、図２を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態における無線通信システムを示す図である。また、図２は、本発明の実施の形態におけるモバイルゲートウェイ装置を示すブロック図である。無線通信システム５００は、無線端末３００、モバイルゲートウェイ装置２００、および広域回線用無線基地局１０３を備える。無線端末３００とモバイルゲートウェイ装置２００は、局地的無線接続の一例であるＷｉＦｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１通信方式）で接続される。モバイルゲートウェイ装置２００と広域回線用無線基地局１０３は、広域無線接続の一例であるＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）で接続される。モバイルゲートウェイ装置２００は、中継装置の一例であり、２つの無線通信モデムを内蔵している。一方のモデムは、局地的無線接続であるＷｉＦｉ準拠の通信モデムであり、他方のモデムは、広域無線接続であるＷｉＭＡＸ準拠の通信モデムである。なお、広域回線用無線基地局１０３は基地局の一例であって、モバイルゲートウェイ装置および基地局間を無線でなく、有線（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）すなわちＬＡＮケーブル、ＰＬＣ（ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、同軸線、電話線など）で接続可能である。同様に、無線端末およびモバイルゲートウェイ装置間は無線接続ではなく、有線（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）すなわちＬＡＮケーブル、ＰＬＣ（ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、同軸線、電話線など）で接続可能である。
【００２１】
なお、局地的無線接続は、ＷｉＦｉに限らず、ＤＥＣＴ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｏｒｄｌｅｓｓ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）などが含まれる。また、広域無線接続には、ＷｉＭＡＸに限らず、加入者通信網であれば、どのような通信網であってもよく、例えば、セルラー（例えば、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＧＳＭ）接続、ＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｅｒｖｉｃｅ）接続、固定式無線接続などが含まれる。
【００２２】
ユーザは、インターネットなどの外部の網に接続してデータ通信を行う際、例えばノートＰＣ（図示せず）からのアクセスを例にとると、モバイルゲートウェイ装置から局地的無線接続に対するアクセスアドレスをノートＰＣなどに配布し、このアドレスを元にノートＰＣから無線通信システムにＷｉＦｉ無線でインターネットのアクセスデータを通信する。モバイルゲートウェイ装置では、ノートＰＣから送られてきたインターネット網へのデータをモバイルゲートウェイ装置内のモデムインターフェースを使って広域無線接続であるＷｉＭＡＸ側のアクセスアドレスに変換し、ＷｉＭＡＸ通信を使ってインターネット網へデータを通信させる。インターネットアクセスが許可された後、インターネットのサービスをモバイルゲートウェイ装置経由でノートＰＣからの局所的無線アクセスであるＷｉＦｉと広域無線アクセスであるＷｉＭＡＸを変換し、インターネットアクセス網へデータ通信が可能となる。また、モバイルゲートウェイ装置は、局所的無線接続を有する無線端末の複数台に、アドレスを付与することができるとともに、同時に複数台の無線端末に対して、局所的無線接続を許可し、広域無線アクセス網を共有することができる。一実施形態では、無線ネットワークは専用の加入者回線用無線ネットワークである。別の実施形態では、無線ネットワークは、移動型無線（例えば携帯電話）のためにも使われるセルラーネットワークあるいはＰＣＳネットワークである。広域回線用無線基地局１０３はインターネット網に接続されている。別の実施形態では、基地局は私設交換機あるいは私設セルラーネットワークのような異なる電話網を経由してインターネット網に接続されている。
【００２３】
モバイルゲートウェイ装置２００には、広域回線用無線モデム２０７と、局所的無線モデム２０６とが含まれている。広域回線用無線モデム２０７は、無線データ通信モデムであり、無線データ接続とＷｉＭＡＸや加入者回線であるセルラーのような無線ネットワークとの通信のためのプロトコルあるいは電波インターフェースとを維持するものである。局所的無線モデム２０６は、別の無線データ通信モデムであり、無線ＬＡＮ接続のような、時分割多重通信方式で複数の無線ＬＡＮ通信手段を有した無線装置と同時接続使用を行うことができ、局地的接続あるいは短距離接続のためのプロトコルあるいは電波インターフェースとを維持するものである。なお、中継装置の一例として、モバイルゲートウェイ装置を示したが、モバイルルータであってもよい。また、中継装置は必ずしも携帯性は必須ではないので、単にゲートウェイやルータも中継装置の概念に含まれる。以下の説明では、モバイルゲートウェイ装置２００は、以下単に「ゲートウェイ装置２００」と称す。
【００２４】
広域回線用無線モデム２０７に接続され、第２アンテナ２０３にも接続された第２無線通信インターフェース２０５は、典型的な無線インターフェースであり、無線周波数（ＲＦ）構成要素、送受信切換器、低雑音増幅器（ＬＮＡ）、帯域フィルター（ＢＰＦ）、絶縁装置、および電力増幅器を含んでいる。広域回線用無線接続を用いて信号を送信するために、広域回線用無線モデム２０７が第２無線通信インターフェース２０５へ変換信号を供給する。第２アンテナ２０３は無線ネットワークから受信した信号を送受切換器へ供給する。送受切換器は、増幅信号をＢＰＦへ供給するためのＬＮＡへその信号を供給する。ＢＰＦはＲＦ構成要素へ濾過信号を供給し、ＲＦ構成要素はその信号を広域回線用無線モデム２０７へ供給する。
【００２５】
局所的無線モデム２０６は、第１アンテナ２０２および第１無線通信インターフェース２０４に接続されている。第１無線通信インターフェース２０４および第１アンテナ２０２は、第２無線通信インターフェース２０５および第２アンテナ２０３に類似した作用を行い、局所的無線モデム２０６とＷｉＦｉ無線機能を有する端末との間で信号を送信および受信を行う。
【００２６】
広域回線用無線モデム２０７および局所的無線モデム２０６は両方ともモデムインターフェース２０８に接続されている。モデムインターフェース２０８は２つのモデム２０６、２０７の間で信号を処理しかつ受け渡しする。モデムインターフェース２０８は、信号およびデータの任意の対話すなわちフォーマティングをもたらして、無線端末とインターネット網との間におけるデータの受け渡しを維持する。例えば、一実施形態では、モデムインターフェース２０８は、局所的無線モデム２０６から変調信号を受信し、その信号を前処理して、広域回線用無線モデム２０７のための信号を作成する。代わりの実施形態では、広域回線用無線モデム２０７および局所的無線モデム２０６は、他のモデムのための適切なフォーマットで出力データを供給し、それで直接、相互に作用する。この場合、上記モデムインターフェース２０８はモデム内で省略されるか、統合される。
【００２７】
ゲートウェイ装置２００には、このゲートウェイ装置２００の作用を維持するとともに制御するために、制御部２０９とその関連記憶部２１０とが含まれている。制御部２０９およびモデム２０６，２０７は互いに作用して、無線ネットワークによりデータの送信および受信を行う。制御部２０９にはコマンドインターフェース２１１が接続されている。コマンドインターフェース２１１はゲートウェイ装置２００によって受信された局所的無線を有する端末からのコマンドと、局所的無線を有する端末へのコマンドとを処理する。制御部２０９およびコマンドインターフェース２１１は、受信されたコマンドを実行させるために、関連して作用を行う。
【００２８】
ゲートウェイ装置２００には、広域回線用無線接続端末および局所的無線接続端末に典型的な追加構成要素である、ゲートウェイ装置２００の動力付き構成要素に接続された電源である電池２１３および、ボタンやスイッチ、ディスプレイなどが含まれているユーザインターフェース２１２が備え付けられている。
【００２９】
図３は、本発明の実施の形態における無線端末を示すブロック図を示す。局所的無線モデム３０４は、無線データ通信モデムであり、無線データ接続と、典型的な無線通信手段を有するノートＰＣのような、家庭内ネットワーク接続装置である無線ルータと局地的接続あるいは短距離無線接続のためのプロトコルあるいは電波インターフェース、または無線ＬＡＮ接続のための時分割多重接続方式を持つプロトコルあるいは電波インターフェースとを維持するものである。局所的無線モデム３０４は、アンテナ３０２にも接続された無線通信インターフェース３０３に接続されている。無線通信インターフェース３０３およびアンテナ３０２は、先に説明された無線通信インターフェース２０４およびアンテナ２０２に類似した作用を行い、局所的無線モデム３０４とゲートウェイ装置２００との間で信号を送信および受信を行う。
【００３０】
無線端末３００には、制御部３０７とその関連記憶部３０８とが含まれている。制御部３０７および局所的無線モデム３０４は互いに作用して、ゲートウェイ装置および無線ネットワークによりインターネット通信の送信および受信を行う。制御部３０７にはコマンドインターフェース３０９が接続されている。コマンドインターフェース３０９は無線端末３００によって受信されたゲートウェイ装置のためのコマンドと、ゲートウェイ装置から受信された無線端末３００のためのコマンドを処理する。制御部３０７およびコマンドインターフェース３０９は、受信されたコマンドを実行するために、関連して作用を行う。
【００３１】
無線端末３００には、無線接続端末に典型的な追加構成要素である、無線端末３００の動力付き構成要素に接続された電源である電池３１０および、マイクロホン、スピーカが含まれる音声ブロック３０６、ボタン、スイッチ、ディスプレイ３０５が含まれている。
【００３２】
ゲートウェイ装置２００および無線接続端末３００はさらに、ユーザがゲートウェイ装置２００の広域回線用無線ネットワークに接続されたインターネット網によりデータの送信および受信をすることができるように、互いに作用しあう。例えば、局所的無線接続端末からゲートウェイ装置２００を通してインターネット網に接続し、ＷＥＢなどのアクセスができるように基本的なアクセス接続処理を施す。
【００３３】
図４は、本発明の実施の形態におけるモバイルゲートウェイ装置の一部を示すブロック図である。図４において、ゲートウェイ装置２００は、局所的無線モデム２０６である局所的無線通信である無線ＬＡＮモデムと、広域回線用無線モデム２０７である広域回線用無線通信であるＷｉＭＡＸモデムの、両無線モデムを有している。局所的無線モデム２０６は、第１ＲＦ変復調部４０５、第１ベースバンド処理部４０６、第１通信制御部４０７、およびクロック生成制御部４０８を有している。広域回線用無線モデム２０７は、第２ＲＦ変復調部４１３、第２ベースバンド処理部４１４、第２通信制御部４１５、およびクロック生成制御部４１６を有している。また、ゲートウェイ装置２００は、第１無線通信インターフェース２０４、および第２無線通信インターフェース２０５を有している。第１無線通信インターフェース２０４は、第１送信受信切り替えスイッチ４０２、第１パワーアンプ４０３、および第１ＬＮＡ４０４を有している。第２無線通信インターフェース２０５は、第２送信受信切り替えスイッチ４１０、第２パワーアンプ４１１、および第２ＬＮＡ４１２を有している。なお、図４では、図１に示したモデムインターフェースを省略している。
【００３４】
局所的無線接続の通信モデムである第１モデムでは、第１通信制御部４０７が図１で示された無線端末３００で送受信のデータをモデムインターフェースで加工するとともに、無線通信の送信、受信などを制御する機能を有する。通信データは第１ベースバンド処理部４０６で、局所的無線モデムのベースバンド処理による変復調とデータパケット化の符号化／復号化が行われる。第１ＲＦ変復調部４０５では、無線周波数のキャリア周波数へ第１ベースバンド処理部４０６でベースバンド変調されたデータを変復調処理が行われる。データの送信は第１パワーアンプ４０３でＲＦデータの電力増幅が成され第１送信受信切り替えスイッチ４０２で送信がアクティブの場合は第１アンテナ２０２を通じて空間上に無線データとして伝送される。受信に関しては、第１アンテナ２０２を通じて受信した無線データを第１送信受信切り替えスイッチ４０２を経由して第１ＬＮＡ４０４でデータ振動増幅を施された後、第１ＲＦ変復調部４０５にてＲＦ信号の復調が行われる。また、第２モデムでは、第２通信制御部４１５が図１で示された広域回線用基地局１０３へ通信される送受信データをモデムインターフェースで加工するとともに、無線通信の送信、受信などを制御する機能を有する。通信データは代ベースバンド処理部４１４で、局所的無線モデムのベースバンド処理による変復調とデータパケット化の符号化／復号化が行われる。第２ＲＦ変復調部４１３では、無線周波数のキャリア周波数へ第２ベースバンド処理部４１４でベースバンド変調されたデータを変復調処理が行われる。データの送信は第２パワーアンプ４１１で送信がアクティブの場合は第２アンテナ２０３を通じて空間上に無線データとして伝送される。受信に関しては、第２アンテナ２０３を通じて受信した無線データを第２送信受信切り替えスイッチ４１０を経由して第２ＬＮＡ４１２でデータ信号増幅を施された後、第２ＲＦ変復調部４１３にてＲＦ信号の復調が行われる。
【００３５】
図５は、実施の形態１における、通信状態に応じてモデムデータ処理のクロック制御による実現方法を示すフローチャートを示している。
【００３６】
初めに、無線端末３００はインターネットなどに接続する際、ゲートウェイ装置２００と局所的無線を経由してデータをゲートウェイ装置２００へ送信する。ゲートウェイ装置２００では、広域回線用無線で通信できる第２モデムに変換され、ステップＳ１０１で、広域回線用無線基地局１０３を経由してインターネット網に接続されデータ通信が行われる。ステップＳ１０２で、第１モデムと第２モデムの通信レートをゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で計数する。ステップＳ１０３で、第１モデムおよび第２モデムのクロックを制御する。具体的には、上記計数結果をもとに、通信レートに応じた第１モデムのクロック周波数をクロック生成制御部４０８で決定するとともに、第２モデムにおいても同様にクロック周波数をクロック生成制御部４１６で決定する。また、ステップＳ１０４で、第１モデムと第２モデムの通信間隔をゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で計数する。この計数結果をもとに、ステップＳ１０５では、通信間隔に応じて、例えば通信間隔が広い場合には動作速度を低くして処理速度を落とし、低消費電力化を図る作用を施し、通信間隔が狭い場合には動作速度を速くして処理速度を上げる作用を施す。具体的には、第１モデムの通信間隔が広い場合には、ゲートウェイ装置２００の第１モデムのクロック生成制御部４０８でクロック周波数を低くし、第１モデムの処理速度を落とす。また、第１モデムの通信間隔が狭い場合には、ゲートウェイ装置２００の第１モデムのクロック生成制御部４０８でクロック周波数を高くし、第１モデムの処理速度を上げる。第２モデムについても同様に、第２モデムの通信間隔が広い場合には、ゲートウェイ装置２００の第２モデムのクロック生成制御部４１６でクロック周波数を低くし、第２モデムの処理速度を落とす。また、第２モデムの通信間隔が狭い場合には、ゲートウェイ装置２００の第２モデムのクロック生成制御部４１６でクロック周波数を高くし、第１モデムの処理速度を上げる。
【００３７】
この一連の操作の結果、ゲートウェイ装置２００の局所的無線モデムである第１モデムと広域回線用無線モデムである第２モデムの各々に対して、通信レートと通信間隔をもとに消費電力を作用するクロック周波数をダイナミックに変えることが可能となり、通信の高速化を損なうことなく、消費電力の低減を図ることができる。
【００３８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２を図６のフローチャートを用いて説明する。図６は、実施の形態２おける通信状態に応じてモデムデータ処理のクロック制御によるクロック停止の実現方法を示すフローチャートを示している。
【００３９】
初めに、無線端末３００はインターネットなどに接続する際、ゲートウェイ装置２００と局所的無線を経由してデータをゲートウェイ装置２００へ送信する。ゲートウェイ装置２００では、広域回線用無線で通信できる第２モデムに変換され、ステップＳ２０１で、広域回線用無線基地局１０３を経由してインターネット網に接続されデータ通信が行われる。ステップＳ２０２で、第１モデムと第２モデムで通信するデータの有無をゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で確認する。この結果をもとに、ステップＳ２０３で、例えば第１モデムで通信するデータがない区間が一定以上ある場合に、第１モデムをスリープ制御する。また、第２モデムで通信するデータがない区間が一定以上ある場合に、第２モデムをスリープ制御する。具体的には、第１モデムで通信するデータがない区間が一定以上ある場合に、ゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で第１モデム部のスリープ制御を決定し、第１モデムのクロック生成制御部４０８のクロック生成を一時的に停止する。同様に第２モデムで通信するデータがない区間が一定以上ある場合に、ゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で第２モデム部のスリープ制御を決定し、第２モデムのクロック生成制御部４１６のクロック生成を一時的に停止する。逆に、第１モデムで通信するデータがある場合には、ゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で第１モデム部の動作を行うように、第１モデムのクロック生成制御部４０８にてクロック生成を実施する。また、同様に、第２モデムで通信するデータがある場合には、ゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で第２モデム部の動作を行うように、第２モデムのクロック生成制御部４１６にてクロック生成を実施する。
【００４０】
また、ステップＳ２０４で、第１モデムと第２モデムの通信間隔をゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で計数する。この計数結果をもとに、ステップＳ２０５で、通信間隔に応じて、例えば通信間隔が広い場合には空いた区間に対してクロックを停止するスリープ制御を施す。具体的には、第１モデムの通信間隔が広い場合には、ゲートウェイ装置２００の第１モデムのクロック生成制御部４０８で通信しない区間を見つけて、クロックをその区間停止し、第１モデムの動作を止める。また、第１モデムの通信間隔が狭い場合には、ゲートウェイ装置２００の第１モデムのクロック生成制御部４０８でクロック停止を解除し、第１モデムの処理を行う。第２モデムについても同様に、第２モデムの通信間隔が広い場合には、ゲートウェイ装置２００の第２モデムのクロック生成制御部４１６で通信しない区間を見つけて、クロックをその区間停止し、第２モデムの動作を止める。また、第２モデムの通信間隔が狭い場合には、ゲートウェイ装置２００の第２モデムのクロック生成制御部４１６でクロック停止を解除し、第２モデムの処理を行う。
【００４１】
この一連の操作の結果、ゲートウェイ装置２００の局所的無線モデムである第１モデムと広域回線用無線モデムである第２モデムの各々に対して通信の有無を確認し、通信をしない区間を見つけてダイナミックに各々のモデムの動作を止めるスリープ機能を働かせ、通信動作を損なうことなく、消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００４２】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３を図７のフローチャートを用いて説明する。図７は、実施の形態３おける通信状態に応じて局所的無線通信を管理するビーコン周期を制御する実現方法を示すフローチャートを示している。
【００４３】
初めに、無線端末３００はインターネットなどに接続する際、ゲートウェイ装置２００と局所的無線を経由してデータをゲートウェイ装置２００へ送信する。ゲートウェイ装置２００では、広域回線用無線で通信できる第２モデムに変換され、ステップＳ３０１で、広域回線用無線基地局１０３を経由してインターネット網に接続されデータ通信が行われる。
【００４４】
ステップＳ３０２で、局所的無線回線である第１モデムで通信するデータの有無をゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で確認する。この結果をもとに、ステップＳ３０３で、例えば第１モデムで通信するデータがない区間が一定以上ある場合に、第１モデムの周期を制御する第１通信制御部４０７で局所的無線回線のネットワークを制御するビーコン周期を広げ、通信負荷を軽減させ消費電力の低減を実行する。逆に第１モデムで通信するデータが存在する場合には、第１モデムの周期を制御する第１通信制御部４０７で局所的無線回線のネットワークを制御するビーコン周期を戻し、正常に通信ができる周期間隔にする。また、ステップＳ３０４で、第１モデムの通信間隔をゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で計数する。この計数結果をもとに、ステップＳ３０５で、通信間隔に応じて、例えば通信間隔が広い場合には第１モデムの周期を制御する第１通信制御部４０７で局所的無線回線のネットワークを制御するビーコン周期を広げ、通信負荷を軽減させ消費電力の低減を実行する。逆に第１モデムで通信するデータが存在する場合には、第１モデムの周期を制御する第１通信制御部４０７で局所的無線回線のネットワークを制御するビーコン周期を戻し、正常に通信ができる周期間隔にする。
【００４５】
この一連の操作の結果、ゲートウェイ装置２００の局所的無線モデムである第１モデムと広域回線用無線モデムである第２モデムの各々に対して通信の有無を確認し、通信をしない区間を見つけてダイナミックに各々のモデムの動作を止めるスリープ機能を働かせ、通信動作を損なうことなく、消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００４６】
以上のように、本発明の無線通信システムは、局所的無線通信と広域回線用無線通信をひとつの装置で実現でき、局所的無線装置しか有しない無線端末においても、本無線通信システムを用いることで、広域回線用無線通信を使用することが可能なシステムである。
【００４７】
また、本発明は局所的無線と広域回線用無線の通信負荷に応じて、システム内部のモデムに供給するクロック周波数をダイナミックに切り替えることにより、持ち運びが可能な電池駆動のモバイル装置として重要となる消費電力の低減を実行できるシステムであり、移動時における電力供給の心配を排除した携帯性を実現できる装置を提供することが可能となる。
【００４８】
さらに、本発明は家庭内で広く使われている無線ルータ装置を持ち運び可能な携帯性に留意した宅内と加入者回線を無線に置き換えたシステムであるが、宅内と加入者回線を中継するものに限定するものではなく、無線通信を交換する３つ以上のモデムを内蔵したシステムであってもよい。
【００４９】
（実施の形態４）
図８は、実施の形態４におけるビーコン周期の拡張処理を示すフローチャートを示している。ゲートウェイ装置２００は、無線端末３００に対して所定周期（以下、「ビーコン周期」と称す）でビーコンを送信している。ビーコンは制御信号の一例であり、ビーコン内には、各種の制御情報が格納されている。ビーコン周期は、通常一定であるが、適宜変更可能である。なお、本実施の形態では、ビーコンの初期値としてデフォルト値（例えば２０ｍｓ）の情報が、記憶部２１０に格納されている。
【００５０】
ステップＳ４０１で、ゲートウェイ装置２００の制御部２０９は、ビーコン周期をデフォルト値に設定する。ステップＳ４０２で、制御部２０９は、無線端末３００宛の通信データが存在するか否か判断する。広域回線用無線基地局１０３は、ゲートウェイ装置３００にビーコンを周期的に送信しており、無線端末３００宛の通信データが存在するか否かの情報は、基地局１０３が送信するビーコンに格納されている。従って、制御部２０９は、基地局１０３から送信されるビーコン内の情報を監視して、無線端末３００宛の通信データが存在するか否か判断する。
【００５１】
無線端末３００宛の通信データが存在すると判断した場合（Ｓ４０２のＹｅｓ）、ステップＳ４０１に戻り、ビーコン周期をデフォルト値に設定する。無線端末３００宛の通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ４０２のＮｏ）、ステップＳ４０３で、制御部２０９は、無線端末３００から送信された通信データが存在するか否か判断する。無線端末３００は、ゲートウェイ装置２００の配下にあるので、無線端末３００からの通信データは全てゲートウェイ装置２００を経由する。従って、これらの通信データを監視することで、無線端末３００から送信された通信データが存在するか否か判断する。
【００５２】
無線端末３００からの通信データが存在すると判断した場合（Ｓ４０３のＹｅｓ）、ステップＳ４０１に戻る。無線端末３００からの通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ４０３のＮｏ）、ステップＳ４０４で、制御部２０９は、所定周期待機する。例えば、ビーコン周期の整数倍の期間を待機してから、次のステップに進む。ステップＳ４０５で、制御部２０９は、ビーコン周期を所定区間、拡張する。例えば、１０ｍｓ毎にカウントアップするように設定する場合、デフォルト値を２０ｍｓとして、ビーコン周期は、３０ｍｓ（＝２０ｍｓ＋１０ｍｓ）に拡張される。
【００５３】
ステップＳ４０６で、制御部２０９は、ビーコン周期Ｐ（ｎ）が最大値ＭＡＸを超えているか否か判断する。ビーコン周期Ｐ（ｎ）が最大値ＭＡＸを超えていないと判断した場合は（Ｓ４０６のＮｏ）、ステップＳ４０２に戻る。ビーコン周期Ｐ（ｎ）中の“ｎ”は、ステップＳ４０２ないしＳ４０６のループの周回回数を示している。例えば、カウントアップは１０ｍｓ毎、デフォルト値は２０ｍｓ、周回回数ｎは５回の場合、ビーコン周期Ｐ（５）は７０ｍｓ（＝２０ｍｓ＋１０ｍｓ×５）となる。
【００５４】
ビーコン周期Ｐ（ｎ）が最大値ＭＡＸを超えたと判断した場合は（Ｓ４０６のＹｅｓ）、ステップＳ４０７で、制御部２０９はステップＳ４０２と同様の処理を実行する。無線端末３００宛の通信データが存在すると判断した場合（Ｓ４０７のＹｅｓ）、ステップＳ４０１に戻り、ビーコン周期Ｐ（ｎ）をデフォルト値に戻す。無線端末３００宛の通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ４０７のＮｏ）、ステップＳ４０８で、制御部２０９はステップＳ４０３と同様の処理を実行する。無線端末３００からの通信データが存在すると判断した場合（Ｓ４０８のＹｅｓ）、ステップＳ４０１に戻り、ビーコン周期Ｐ（ｎ）をデフォルト値に戻す。無線端末３００からの通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ４０８のＮｏ）、ステップＳ４０７に戻る。
【００５５】
例えば、無線端末３００は無線ＬＡＮを用いた音声通話（ＶｏＩＰ［Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ］）であるが、現在は通話していないものとする。この場合、無線端末宛および無線端末からの通信データが存在しないので、ステップＳ４０２のＮｏ、Ｓ４０３のＮｏを経由して、ビーコン周期Ｐ（ｎ）がカウントアップされていく。ビーコン周期Ｐ（ｎ）は最大値ＭＡＸ（例えば１００ｍｓ）に達し、音声通話が行われない状態が続くと、ステップＳ４０７のＮｏ、Ｓ４０８のＮｏのループに入り、ビーコン周期は最大値ＭＡＸを超えた値で維持される。
【００５６】
ここで、ユーザが無線端末３００を用いて音声通話を開始すると、ステップＳ４０８で、無線端末３００からの通信データが存在すると判断されるので（Ｓ４０８のＹｅｓ）、ステップＳ４０１で、ビーコン周期Ｐ（ｎ）はデフォルト値に戻る。このデフォルト値を予め、音声通話での音声データの通信間隔に設定しておくことで、ビーコン周期と通信間隔が一致させることができる。これにより、音声データの不要なキューイングを行うことなく、効率的な音声通話を行うことができる。例えばＳＩＰ（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）では、デフォルト値を通信間隔である２０ｍｓに設定すればよい。なお、通信間隔とは、時間的に隣り合う２つの通信データ間の時間幅をいう。
【００５７】
以上のように、本実施の形態では、無線端末と基地局との間で通信データを中継しない場合に、ビーコン周期が長くするので、無線端末と基地局との間の中継が必要ない場合に、ビーコンを出力する頻度を少なくすることで、ゲートウェイ装置の消費電力を低減することができる。特に、電源として電池を用いる「モバイル」ゲートウェイ装置では、低消費電力により使用時間の長時間化を図ることができる。
【００５８】
また、無線端末と広域回線用無線基地局の間を中継される通信データが存在しないと判断してから、ビーコン周期を直ちに変更されることがないので、無線端末は、変更された制御信号の周期に良好に追従することができる。
【００５９】
（実施の形態５）
図９は、実施の形態５におけるビーコン周期の拡張処理を示すフローチャートを示している。ステップＳ５０１で、ゲートウェイ装置２００の制御部２０９は、ビーコン周期をデフォルト値に設定する。ステップＳ５０２で、制御部２０９は、無線端末３００宛の通信データが存在するか否か判断する。判断方法は、図８のステップＳ４０２と同様である。無線端末３００宛の通信データが存在すると判断した場合（Ｓ５０２のＹｅｓ）、ステップＳ５０３で、無線端末３００からの通信データまたは無線端末３００宛の通信データの通信間隔を計数する。ステップＳ５０４で、制御部２０９は、ビーコン周期と通信間隔が一致しているか否か判断する。ビーコン周期と通信間隔が一致していると判断する場合は（Ｓ５０４のＹｅｓ）、ステップＳ５０２に戻る。ビーコン周期と通信間隔が一致していないと判断する場合は（Ｓ５０４のＮｏ）、ステップＳ５０５は、制御部２０９は、ビーコン周期を変更することで、ビーコン周期を通信間隔に同期させる。
【００６０】
無線端末３００宛の通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ５０２のＮｏ）、ステップＳ５０６で、制御部２０９は、無線端末３００からの通信データが存在すると判断する。無線端末３００からの通信データが存在すると判断した場合（Ｓ５０６のＹｅｓ）、ステップＳ５０３に進む。すなわち、無線端末３００宛の通信データまたは無線端末３００からの通信データが存在する場合（つまり、ゲートウェイ装置を介して、無線端末３００がデータ通信を行う場合）、ビーコン周期と通信間隔が同期される。無線端末３００からの通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ５０６のＮｏ）、ステップＳ５０７で、制御部２０９は、所定周期（例えば、ビーコン周期の整数倍）待機する。ステップＳ５０８で、制御部２０９は、ビーコン周期を所定区間、拡張する。
【００６１】
ステップＳ５０９で、制御部２０９は、ビーコン周期Ｐ（ｎ）が最大値ＭＡＸを超えているか否か判断する。ビーコン周期Ｐ（ｎ）が最大値ＭＡＸを超えていないと判断した場合は（Ｓ５０９のＮｏ）、ステップＳ５０２に戻る。ビーコン周期Ｐ（ｎ）が最大値ＭＡＸを超えたと判断した場合は（Ｓ５０９のＹｅｓ）、ステップＳ５１０で、制御部２０９はステップＳ５０２と同様の処理を実行する。無線端末３００宛の通信データが存在すると判断した場合（Ｓ５１０のＹｅｓ）、ステップＳ５０１に戻り、ビーコン周期Ｐ（ｎ）をデフォルト値に戻す。無線端末３００宛の通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ５１０のＮｏ）、ステップＳ５１１で、制御部２０９はステップＳ５０６と同様の処理を実行する。無線端末３００からの通信データが存在すると判断した場合（Ｓ５０６のＹｅｓ）、ステップＳ５０１に戻り、ビーコン周期Ｐ（ｎ）をデフォルト値に戻す。無線端末３００からの通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ５１１のＮｏ）、ステップＳ５１０に戻る。
【００６２】
以上のように、本実施の形態では、ビーコン周期と通信間隔が同期されるので、ビーコン周期と通信間隔が同期しない場合に起こりえる、通信データのキューイングを抑制することで、電力消費の増大を抑制することができる。音声データに適用することで、過剰なキューイングによる音声データのジッタを抑制することができるので、良好な音声通話を行うことができる。
【００６３】
（実施の形態６）
図１０は、実施の形態６における中継装置を示す外観斜視図である。本実施例におけるゲートウェイ装置２００は、複数台の無線端末を管理対象とするゲートウェイ装置である。本実施の形態は、ゲートウェイ装置の内部構成を詳細に説明するものであって、この内部構成は、実施の形態１ないし５に適用可能である。
【００６４】
ゲートウェイ装置２００は、図１０に示すように、筐体１１を有しており、筐体１１の前面には、動作状態などの表示用としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのＬＥＤ１２が設けられている。筐体１１の背面には、ＲＪ４５などＬＡＮ用モジュラージャックであるＬＡＮジャックが設けられている。ＬＡＮジャックには、ＬＡＮケーブルが接続される。
【００６５】
図１１は、実施の形態６における中継装置のハードウェアを示すブロック図である。ゲートウェイ装置２００は、破線で示す筐体１１内に、回路モジュール１１０を有している。回路モジュール１１０には、ＬＥＤ１２、ＬＡＮジャック１４、メインＩＣ１１１、電池１１６、無線モジュール１１７、および無線モジュール１２３が実装されている。
【００６６】
メインＩＣ１１１は、ＣＰＵ１１１ａと、メインバス１１１ｆやローカルバス１１１ｇなどのバスと、バス上のデータの流れを制御するＢＣＵ（Ｂｕｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１１ｂと、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層を制御するＭＡＣブロックのＥＭＡＣ１１１ｃと、ＳＤＩＯバスを制御するＳＤＩＯＣ１１１ｄと、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）バスを制御するＰＣＩＵ（ＰＣＩ Ｕｎｉｔ）１１１ｅとを有している。メインＩＣ１１１内のＣＰＵ１１１ａおよびＢＣＵ１１１ｂは、メインバス１１１ｆを介して、メモリブロック１１４に接続されている。また、ＣＰＵ１１１ａおよびＢＣＵ１１１ｂは、ローカルバス１１１ｇを介して、メインＩＣ１１１にクロックを供給する発振器１１２と、ＬＥＤ１２と、メインＩＣ１１１に初期化信号を出力するリセットＩＣ１１３とに接続されている。メインＩＣ１１１内のＥＭＡＣ１１１ｃは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の物理層を制御するＩＣであるＥＰＨＹ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） ＰＨＹｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）１１５に接続されており、ＥＰＨＹ１１５は、ＬＡＮジャック１４に接続されている。メインＩＣ１１１内のＳＤＩＯＣ１１１ｄは、ＳＤＩＯインターフェースを有する無線モジュール１２３に接続されている。メインＩＣ１１１内のＰＣＩＵ１１１ｅは、ＰＣＩインターフェースを有する無線モジュール１１７に接続されている。メモリブロック１１４は揮発性メモリであるＳＤＲＡＭ１１４ａと、不揮発性メモリであるＦｌａｓｈ ＲＯＭ１１４ｂから構成されている。電池１１６は線で他の部品に接続していないが必要な部品全てに電力を供給している。無線モジュール１１７は、無線コントローラ１１８、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュール１１９、アンテナ１２１および１２２から構成されている。無線コントローラ１１８は、ＭＡＣ層を制御するＭＡＣブロック１１８ａと、物理層を制御するＰＨＹブロック１１８ｂとを有している。メインＩＣ１１１内のＰＣＩＵ１１１ｅは、ＭＡＣブロック１１８ａを介して、ＰＨＹブロック１１８ｂに接続されている。ＲＦモジュール１１９は、メインＩＣ１１１から送信または受信状態が設定され、送受信切り替えＳＷ１１９ａおよびＳＷ１１９ｂと、受信信号を増幅するＬＮＡ１１９ｃおよびＬＮＡ１１９ｄと、送信信号を増幅するＰＡ１１９ｅおよびＰＡ１１９ｆと、無線信号への変調および無線信号からの復調を行うＲＦ変復調器１１９ｇとを有している。ＲＦモジュール１１９にはクロックを供給する発振器１２０が接続され、ＲＦモジュール１１９内のＲＦ変復調器１１９ｇは、無線コントローラ１１８内のＰＨＹブロック１１８ｂに接続されている。ＲＦモジュール１１９内の送受信切り替えＳＷ１１９ａおよびＳＷ１１９ｂは、アンテナ２０２、２０３に接続されている。無線モジュール１２３は、無線モジュール１１７と、使用する無線規格が異なっている。無線モジュール１２３は、図２の、第１無線通信インターフェース２０４、および局所的無線モデム２０６に対応しており、無線モジュール１１７は、図２の、第２無線通信インターフェース２０４、および広域回線用無線モデム２０７に対応している。従って、無線モジュール１２３は、無線ＬＡＮを実行し、無線モジュール１１７は、ＷｉＭａｘを実行する。なお、無線モジュール１１７は、無線モジュール１２３の内部構成と同様であるので、内部構成の詳細は省略する。また、メインＩＣ１１１は、図２の制御部２０９に対応しており、メモリブロック１１４は、図２の記憶部２１０に対応している。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
携帯電話や無線ＬＡＮ用の電子機器、家庭内データ配信装置（ＳＴＢ）はもとより、画像、音声、データ、電話などを無線で配信するシステムを実現する用途にも適応できる中継装置および中継方法を提供する。
【符号の説明】
【００６８】
１０３ 広域回線用無線基地局
２００ モバイルゲートウェイ装置
２０２ 第１アンテナ
２０３ 第２アンテナ
２０４ 第１無線通信インターフェース
２０５ 第２無線通信インターフェース
２０６ 局所的無線モデム
２０７ 広域回線用無線モデム
２０８ モデムインターフェース
２０９ 制御部
２１０ 記憶部
２１１ コマンドインターフェース
２１２ ユーザインターフェース
２１３ 電池
３００ 無線端末
３０２ アンテナ
３０３ 無線通信インターフェース
３０４ 局所的無線モデム
３０５ ボタン、スイッチ、ディスプレイ
３０６ マイクロホン、スピーカ
３０７ 制御部
３０８ 記憶部
３０９ コマンドインターフェース
３１０ 電源
４０２ 第１送信受信切り替えスイッチ
４０３ 第１パワーアンプ
４０４ 第１ＬＮＡ
４０５ 第１ＲＦ変復調部
４０６ 第１ベースバンド処理部
４０７ 第１通信制御部
４０８ クロック生成制御部
４１０ 第２送信受信切り替えスイッチ
４１１ 第２パワーアンプ
４１２ 第２ＬＮＡ
４１３ 第２ＲＦ変復調部
４１４ 第２ベースバンド処理部
４１５ 第２通信制御部
４１６ クロック生成制御部
５００ 無線通信システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線端末装置およびそれを用いた無線通信システムに係り、広域無線通信と局地的無線通信を小型機能ボックスに収容し、局地的無線通信手段を用いて容易に広域無線通信を行うマルチ無線を利用してデータの送受信を行う中継装置および中継方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブロードバンド通信の普及にともない、家庭内やオフィスで簡単にネットワークを構築して大量なデータのやりとりを行う通信が可能となってきた。また、データを手軽に扱える通信手段として無線による通信が機器の低価格化、および小型化により急速に普及してきている。このような通信技術の発展により、パソコンなどの情報データから家庭内の画像、音声データまで無線通信による情報のやりとりが容易に実現する環境が整いつつある。また、ケーブル敷設の手間を解除する手段として、局地的無線接続および広域無線接続を同時に行う電話システムを実現するための中継装置および中継方法も提供されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００５−５３８６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、無線で行うブロードバンド通信の特徴であるモバイル用途の持ち運びの容易さや高速通信の利点を兼ね備えたマルチ無線のゲートウェイ装置をバッテリ駆動で行い、移動時にもバッテリの消耗を気にせず使用するためには、ゲートウェイ装置自体の低消費電力化が必要であり、モバイル使用としては大変重要な要素と位置づけられている。この問題を解決し、データ通信の高速化を維持する低消費電力のモバイル装置が近年求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明は、無線端末と基地局との間で通信データを中継する中継装置であって、前記無線端末と前記基地局との間で中継すべき通信データが存在するか否かを判断する判断手段と、前記無線端末との通信タイミングを制御する制御信号の周期を変更する周期変更手段とを備え、前記判断手段により中継すべき通信データが存在しないと判断された場合に、前記周期変更手段は前記制御信号の周期を長くする中継装置および中継方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、無線端末と基地局との間で通信データを中継しない場合に、制御信号の周期が長くなるので、無線端末と基地局との間の中継が必要ない場合に、制御信号の出力する頻度を少なくすることで、中継装置の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態における無線通信システムを示す図
【図２】本発明の実施の形態におけるモバイルゲートウェイ装置を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態における無線端末を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態におけるモバイルゲートウェイ装置の一部を示すブロック図
【図５】実施の形態１における、通信状態に応じてモデムデータ処理のクロック制御による実現方法を示すフローチャート
【図６】実施の形態２おける通信状態に応じてモデムデータ処理のクロック制御によるクロック停止の実現方法を示すフローチャート
【図７】実施の形態３おける通信状態に応じて局所的無線通信を管理するビーコン周期を制御する実現方法を示すフローチャート
【図８】実施の形態４におけるビーコン周期の拡張処理を示すフローチャート
【図９】実施の形態５におけるビーコン周期の拡張処理を示すフローチャート
【図１０】実施の形態６における中継装置を示す外観斜視図
【図１１】実施の形態６における中継装置のハードウェアを示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、無線端末と基地局との間で通信データを中継する中継装置であって、前記無線端末と前記基地局との間で中継すべき通信データが存在するか否かを判断する判断手段と、前記無線端末との通信タイミングを制御する制御信号の周期を変更する周期変更手段とを備え、前記判断手段により中継すべき通信データが存在しないと判断された場合に、前記周期変更手段は前記制御信号の周期を長くする中継装置である。
【０００９】
第１の発明によれば、無線端末と基地局との間で通信データを中継しない場合に、制御信号の周期が長くなるので、無線端末と基地局との間の中継が必要ない場合に、制御信号の出力する頻度を少なくすることで、中継装置の消費電力を低減することができる。
【００１０】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、第１の中継装置であって、前記周期変更手段は、前記判断手段により中継すべき通信データが存在しないと判断された時点から、所定時間を経過後、前記制御信号の周期を長くする中継装置である。
【００１１】
第２の発明によれば、制御信号の周期を、中継すべき通信データが存在しないと判断してから、直ちに変更されることがないので、無線端末は、変更された制御信号の周期に良好に追従することができる。
【００１２】
上記課題を解決するためになされた第３の発明は、第１の中継装置であって、前記判断手段により中継すべき通信データが存在すると判断された場合に、前記周期変更手段は、通信データの通信間隔に同期するように、前記制御信号の周期を変更する中継装置である。
【００１３】
第３の発明によれば、制御信号の周期と通信間隔が同期しない場合に起こりえる、通信データのキューイングを抑制することで、電力消費の増大を抑制することができる。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた第４の発明は、第３の中継装置であって、さらに、通信データの通信間隔を計数する計数手段を備え、前記前記周期変更手段は、前記計数手段により計数された通信間隔に同期するように、前記制御信号の周期を変更することを特徴とする中継装置である。
【００１５】
第４の発明によれば、通信間隔を計数することで、制御信号の周期を正確な通信間隔と同期させることができる。
【００１６】
上記課題を解決するためになされた第５の発明は、第３の中継装置であって、前記通信データは音声データであることを特徴とする中継装置である。
【００１７】
第５の発明によれば、過剰なキューイングによる音声データのジッタを抑制することができるので、良好な音声通話を行うことができる。
【００１８】
上記課題を解決するためになされた第６の発明は、第１の中継装置であって、前記周期変更手段は、前記制御信号の周期が所定周期を超えた場合に、前記制御信号の周期をデフォルト値まで短くすることを特徴とする中継装置である。
【００１９】
第６の発明によれば、制御信号の周期を過剰に長くしないようにすることができる。
【００２０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１を図１、図２を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態における無線通信システムを示す図である。また、図２は、本発明の実施の形態におけるモバイルゲートウェイ装置を示すブロック図である。無線通信システム５００は、無線端末３００、モバイルゲートウェイ装置２００、および広域回線用無線基地局１０３を備える。無線端末３００とモバイルゲートウェイ装置２００は、局地的無線接続の一例であるＷｉＦｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１通信方式）で接続される。モバイルゲートウェイ装置２００と広域回線用無線基地局１０３は、広域無線接続の一例であるＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）で接続される。モバイルゲートウェイ装置２００は、中継装置の一例であり、２つの無線通信モデムを内蔵している。一方のモデムは、局地的無線接続であるＷｉＦｉ準拠の通信モデムであり、他方のモデムは、広域無線接続であるＷｉＭＡＸ準拠の通信モデムである。なお、広域回線用無線基地局１０３は基地局の一例であって、モバイルゲートウェイ装置および基地局間を無線でなく、有線（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）すなわちＬＡＮケーブル、ＰＬＣ（ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、同軸線、電話線など）で接続可能である。同様に、無線端末およびモバイルゲートウェイ装置間は無線接続ではなく、有線（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）すなわちＬＡＮケーブル、ＰＬＣ（ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、同軸線、電話線など）で接続可能である。
【００２１】
なお、局地的無線接続は、ＷｉＦｉに限らず、ＤＥＣＴ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｏｒｄｌｅｓｓ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）などが含まれる。また、広域無線接続には、ＷｉＭＡＸに限らず、加入者通信網であれば、どのような通信網であってもよく、例えば、セルラー（例えば、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＧＳＭ）接続、ＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｅｒｖｉｃｅ）接続、固定式無線接続などが含まれる。
【００２２】
ユーザは、インターネットなどの外部の網に接続してデータ通信を行う際、例えばノートＰＣ（図示せず）からのアクセスを例にとると、モバイルゲートウェイ装置から局地的無線接続に対するアクセスアドレスをノートＰＣなどに配布し、このアドレスを元にノートＰＣから無線通信システムにＷｉＦｉ無線でインターネットのアクセスデータを通信する。モバイルゲートウェイ装置では、ノートＰＣから送られてきたインターネット網へのデータをモバイルゲートウェイ装置内のモデムインターフェースを使って広域無線接続であるＷｉＭＡＸ側のアクセスアドレスに変換し、ＷｉＭＡＸ通信を使ってインターネット網へデータを通信させる。インターネットアクセスが許可された後、インターネットのサービスをモバイルゲートウェイ装置経由でノートＰＣからの局所的無線アクセスであるＷｉＦｉと広域無線アクセスであるＷｉＭＡＸを変換し、インターネットアクセス網へデータ通信が可能となる。また、モバイルゲートウェイ装置は、局所的無線接続を有する無線端末の複数台に、アドレスを付与することができるとともに、同時に複数台の無線端末に対して、局所的無線接続を許可し、広域無線アクセス網を共有することができる。一実施形態では、無線ネットワークは専用の加入者回線用無線ネットワークである。別の実施形態では、無線ネットワークは、移動型無線（例えば携帯電話）のためにも使われるセルラーネットワークあるいはＰＣＳネットワークである。広域回線用無線基地局１０３はインターネット網に接続されている。別の実施形態では、基地局は私設交換機あるいは私設セルラーネットワークのような異なる電話網を経由してインターネット網に接続されている。
【００２３】
モバイルゲートウェイ装置２００には、広域回線用無線モデム２０７と、局所的無線モデム２０６とが含まれている。広域回線用無線モデム２０７は、無線データ通信モデムであり、無線データ接続とＷｉＭＡＸや加入者回線であるセルラーのような無線ネットワークとの通信のためのプロトコルあるいは電波インターフェースとを維持するものである。局所的無線モデム２０６は、別の無線データ通信モデムであり、無線ＬＡＮ接続のような、時分割多重通信方式で複数の無線ＬＡＮ通信手段を有した無線装置と同時接続使用を行うことができ、局地的接続あるいは短距離接続のためのプロトコルあるいは電波インターフェースとを維持するものである。なお、中継装置の一例として、モバイルゲートウェイ装置を示したが、モバイルルータであってもよい。また、中継装置は必ずしも携帯性は必須ではないので、単にゲートウェイやルータも中継装置の概念に含まれる。以下の説明では、モバイルゲートウェイ装置２００は、以下単に「ゲートウェイ装置２００」と称す。
【００２４】
広域回線用無線モデム２０７に接続され、第２アンテナ２０３にも接続された第２無線通信インターフェース２０５は、典型的な無線インターフェースであり、無線周波数（ＲＦ）構成要素、送受信切換器、低雑音増幅器（ＬＮＡ）、帯域フィルター（ＢＰＦ）、絶縁装置、および電力増幅器を含んでいる。広域回線用無線接続を用いて信号を送信するために、広域回線用無線モデム２０７が第２無線通信インターフェース２０５へ変換信号を供給する。第２アンテナ２０３は無線ネットワークから受信した信号を送受切換器へ供給する。送受切換器は、増幅信号をＢＰＦへ供給するためのＬＮＡへその信号を供給する。ＢＰＦはＲＦ構成要素へ濾過信号を供給し、ＲＦ構成要素はその信号を広域回線用無線モデム２０７へ供給する。
【００２５】
局所的無線モデム２０６は、第１アンテナ２０２および第１無線通信インターフェース２０４に接続されている。第１無線通信インターフェース２０４および第１アンテナ２０２は、第２無線通信インターフェース２０５および第２アンテナ２０３に類似した作用を行い、局所的無線モデム２０６とＷｉＦｉ無線機能を有する端末との間で信号を送信および受信を行う。
【００２６】
広域回線用無線モデム２０７および局所的無線モデム２０６は両方ともモデムインターフェース２０８に接続されている。モデムインターフェース２０８は２つのモデム２０６、２０７の間で信号を処理しかつ受け渡しする。モデムインターフェース２０８は、信号およびデータの任意の対話すなわちフォーマティングをもたらして、無線端末とインターネット網との間におけるデータの受け渡しを維持する。例えば、一実施形態では、モデムインターフェース２０８は、局所的無線モデム２０６から変調信号を受信し、その信号を前処理して、広域回線用無線モデム２０７のための信号を作成する。代わりの実施形態では、広域回線用無線モデム２０７および局所的無線モデム２０６は、他のモデムのための適切なフォーマットで出力データを供給し、それで直接、相互に作用する。この場合、上記モデムインターフェース２０８はモデム内で省略されるか、統合される。
【００２７】
ゲートウェイ装置２００には、このゲートウェイ装置２００の作用を維持するとともに制御するために、制御部２０９とその関連記憶部２１０とが含まれている。制御部２０９およびモデム２０６，２０７は互いに作用して、無線ネットワークによりデータの送信および受信を行う。制御部２０９にはコマンドインターフェース２１１が接続されている。コマンドインターフェース２１１はゲートウェイ装置２００によって受信された局所的無線を有する端末からのコマンドと、局所的無線を有する端末へのコマンドとを処理する。制御部２０９およびコマンドインターフェース２１１は、受信されたコマンドを実行させるために、関連して作用を行う。
【００２８】
ゲートウェイ装置２００には、広域回線用無線接続端末および局所的無線接続端末に典型的な追加構成要素である、ゲートウェイ装置２００の動力付き構成要素に接続された電源である電池２１３および、ボタンやスイッチ、ディスプレイなどが含まれているユーザインターフェース２１２が備え付けられている。
【００２９】
図３は、本発明の実施の形態における無線端末を示すブロック図を示す。局所的無線モデム３０４は、無線データ通信モデムであり、無線データ接続と、典型的な無線通信手段を有するノートＰＣのような、家庭内ネットワーク接続装置である無線ルータと局地的接続あるいは短距離無線接続のためのプロトコルあるいは電波インターフェース、または無線ＬＡＮ接続のための時分割多重接続方式を持つプロトコルあるいは電波インターフェースとを維持するものである。局所的無線モデム３０４は、アンテナ３０２にも接続された無線通信インターフェース３０３に接続されている。無線通信インターフェース３０３およびアンテナ３０２は、先に説明された無線通信インターフェース２０４およびアンテナ２０２に類似した作用を行い、局所的無線モデム３０４とゲートウェイ装置２００との間で信号を送信および受信を行う。
【００３０】
無線端末３００には、制御部３０７とその関連記憶部３０８とが含まれている。制御部３０７および局所的無線モデム３０４は互いに作用して、ゲートウェイ装置および無線ネットワークによりインターネット通信の送信および受信を行う。制御部３０７にはコマンドインターフェース３０９が接続されている。コマンドインターフェース３０９は無線端末３００によって受信されたゲートウェイ装置のためのコマンドと、ゲートウェイ装置から受信された無線端末３００のためのコマンドを処理する。制御部３０７およびコマンドインターフェース３０９は、受信されたコマンドを実行するために、関連して作用を行う。
【００３１】
無線端末３００には、無線接続端末に典型的な追加構成要素である、無線端末３００の動力付き構成要素に接続された電源である電池３１０および、マイクロホン、スピーカが含まれる音声ブロック３０６、ボタン、スイッチ、ディスプレイ３０５が含まれている。
【００３２】
ゲートウェイ装置２００および無線接続端末３００はさらに、ユーザがゲートウェイ装置２００の広域回線用無線ネットワークに接続されたインターネット網によりデータの送信および受信をすることができるように、互いに作用しあう。例えば、局所的無線接続端末からゲートウェイ装置２００を通してインターネット網に接続し、ＷＥＢなどのアクセスができるように基本的なアクセス接続処理を施す。
【００３３】
図４は、本発明の実施の形態におけるモバイルゲートウェイ装置の一部を示すブロック図である。図４において、ゲートウェイ装置２００は、局所的無線モデム２０６である局所的無線通信である無線ＬＡＮモデムと、広域回線用無線モデム２０７である広域回線用無線通信であるＷｉＭＡＸモデムの、両無線モデムを有している。局所的無線モデム２０６は、第１ＲＦ変復調部４０５、第１ベースバンド処理部４０６、第１通信制御部４０７、およびクロック生成制御部４０８を有している。広域回線用無線モデム２０７は、第２ＲＦ変復調部４１３、第２ベースバンド処理部４１４、第２通信制御部４１５、およびクロック生成制御部４１６を有している。また、ゲートウェイ装置２００は、第１無線通信インターフェース２０４、および第２無線通信インターフェース２０５を有している。第１無線通信インターフェース２０４は、第１送信受信切り替えスイッチ４０２、第１パワーアンプ４０３、および第１ＬＮＡ４０４を有している。第２無線通信インターフェース２０５は、第２送信受信切り替えスイッチ４１０、第２パワーアンプ４１１、および第２ＬＮＡ４１２を有している。なお、図４では、図１に示したモデムインターフェースを省略している。
【００３４】
局所的無線接続の通信モデムである第１モデムでは、第１通信制御部４０７が図１で示された無線端末３００で送受信のデータをモデムインターフェースで加工するとともに、無線通信の送信、受信などを制御する機能を有する。通信データは第１ベースバンド処理部４０６で、局所的無線モデムのベースバンド処理による変復調とデータパケット化の符号化／復号化が行われる。第１ＲＦ変復調部４０５では、無線周波数のキャリア周波数へ第１ベースバンド処理部４０６でベースバンド変調されたデータを変復調処理が行われる。データの送信は第１パワーアンプ４０３でＲＦデータの電力増幅が成され第１送信受信切り替えスイッチ４０２で送信がアクティブの場合は第１アンテナ２０２を通じて空間上に無線データとして伝送される。受信に関しては、第１アンテナ２０２を通じて受信した無線データを第１送信受信切り替えスイッチ４０２を経由して第１ＬＮＡ４０４でデータ振動増幅を施された後、第１ＲＦ変復調部４０５にてＲＦ信号の復調が行われる。また、第２モデムでは、第２通信制御部４１５が図１で示された広域回線用基地局１０３へ通信される送受信データをモデムインターフェースで加工するとともに、無線通信の送信、受信などを制御する機能を有する。通信データは代ベースバンド処理部４１４で、局所的無線モデムのベースバンド処理による変復調とデータパケット化の符号化／復号化が行われる。第２ＲＦ変復調部４１３では、無線周波数のキャリア周波数へ第２ベースバンド処理部４１４でベースバンド変調されたデータを変復調処理が行われる。データの送信は第２パワーアンプ４１１で送信がアクティブの場合は第２アンテナ２０３を通じて空間上に無線データとして伝送される。受信に関しては、第２アンテナ２０３を通じて受信した無線データを第２送信受信切り替えスイッチ４１０を経由して第２ＬＮＡ４１２でデータ信号増幅を施された後、第２ＲＦ変復調部４１３にてＲＦ信号の復調が行われる。
【００３５】
図５は、実施の形態１における、通信状態に応じてモデムデータ処理のクロック制御による実現方法を示すフローチャートを示している。
【００３６】
初めに、無線端末３００はインターネットなどに接続する際、ゲートウェイ装置２００と局所的無線を経由してデータをゲートウェイ装置２００へ送信する。ゲートウェイ装置２００では、広域回線用無線で通信できる第２モデムに変換され、ステップＳ１０１で、広域回線用無線基地局１０３を経由してインターネット網に接続されデータ通信が行われる。ステップＳ１０２で、第１モデムと第２モデムの通信レートをゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で計数する。ステップＳ１０３で、第１モデムおよび第２モデムのクロックを制御する。具体的には、上記計数結果をもとに、通信レートに応じた第１モデムのクロック周波数をクロック生成制御部４０８で決定するとともに、第２モデムにおいても同様にクロック周波数をクロック生成制御部４１６で決定する。また、ステップＳ１０４で、第１モデムと第２モデムの通信間隔をゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で計数する。この計数結果をもとに、ステップＳ１０５では、通信間隔に応じて、例えば通信間隔が広い場合には動作速度を低くして処理速度を落とし、低消費電力化を図る作用を施し、通信間隔が狭い場合には動作速度を速くして処理速度を上げる作用を施す。具体的には、第１モデムの通信間隔が広い場合には、ゲートウェイ装置２００の第１モデムのクロック生成制御部４０８でクロック周波数を低くし、第１モデムの処理速度を落とす。また、第１モデムの通信間隔が狭い場合には、ゲートウェイ装置２００の第１モデムのクロック生成制御部４０８でクロック周波数を高くし、第１モデムの処理速度を上げる。第２モデムについても同様に、第２モデムの通信間隔が広い場合には、ゲートウェイ装置２００の第２モデムのクロック生成制御部４１６でクロック周波数を低くし、第２モデムの処理速度を落とす。また、第２モデムの通信間隔が狭い場合には、ゲートウェイ装置２００の第２モデムのクロック生成制御部４１６でクロック周波数を高くし、第１モデムの処理速度を上げる。
【００３７】
この一連の操作の結果、ゲートウェイ装置２００の局所的無線モデムである第１モデムと広域回線用無線モデムである第２モデムの各々に対して、通信レートと通信間隔をもとに消費電力を作用するクロック周波数をダイナミックに変えることが可能となり、通信の高速化を損なうことなく、消費電力の低減を図ることができる。
【００３８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２を図６のフローチャートを用いて説明する。図６は、実施の形態２おける通信状態に応じてモデムデータ処理のクロック制御によるクロック停止の実現方法を示すフローチャートを示している。
【００３９】
初めに、無線端末３００はインターネットなどに接続する際、ゲートウェイ装置２００と局所的無線を経由してデータをゲートウェイ装置２００へ送信する。ゲートウェイ装置２００では、広域回線用無線で通信できる第２モデムに変換され、ステップＳ２０１で、広域回線用無線基地局１０３を経由してインターネット網に接続されデータ通信が行われる。ステップＳ２０２で、第１モデムと第２モデムで通信するデータの有無をゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で確認する。この結果をもとに、ステップＳ２０３で、例えば第１モデムで通信するデータがない区間が一定以上ある場合に、第１モデムをスリープ制御する。また、第２モデムで通信するデータがない区間が一定以上ある場合に、第２モデムをスリープ制御する。具体的には、第１モデムで通信するデータがない区間が一定以上ある場合に、ゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で第１モデム部のスリープ制御を決定し、第１モデムのクロック生成制御部４０８のクロック生成を一時的に停止する。同様に第２モデムで通信するデータがない区間が一定以上ある場合に、ゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で第２モデム部のスリープ制御を決定し、第２モデムのクロック生成制御部４１６のクロック生成を一時的に停止する。逆に、第１モデムで通信するデータがある場合には、ゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で第１モデム部の動作を行うように、第１モデムのクロック生成制御部４０８にてクロック生成を実施する。また、同様に、第２モデムで通信するデータがある場合には、ゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で第２モデム部の動作を行うように、第２モデムのクロック生成制御部４１６にてクロック生成を実施する。
【００４０】
また、ステップＳ２０４で、第１モデムと第２モデムの通信間隔をゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で計数する。この計数結果をもとに、ステップＳ２０５で、通信間隔に応じて、例えば通信間隔が広い場合には空いた区間に対してクロックを停止するスリープ制御を施す。具体的には、第１モデムの通信間隔が広い場合には、ゲートウェイ装置２００の第１モデムのクロック生成制御部４０８で通信しない区間を見つけて、クロックをその区間停止し、第１モデムの動作を止める。また、第１モデムの通信間隔が狭い場合には、ゲートウェイ装置２００の第１モデムのクロック生成制御部４０８でクロック停止を解除し、第１モデムの処理を行う。第２モデムについても同様に、第２モデムの通信間隔が広い場合には、ゲートウェイ装置２００の第２モデムのクロック生成制御部４１６で通信しない区間を見つけて、クロックをその区間停止し、第２モデムの動作を止める。また、第２モデムの通信間隔が狭い場合には、ゲートウェイ装置２００の第２モデムのクロック生成制御部４１６でクロック停止を解除し、第２モデムの処理を行う。
【００４１】
この一連の操作の結果、ゲートウェイ装置２００の局所的無線モデムである第１モデムと広域回線用無線モデムである第２モデムの各々に対して通信の有無を確認し、通信をしない区間を見つけてダイナミックに各々のモデムの動作を止めるスリープ機能を働かせ、通信動作を損なうことなく、消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００４２】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３を図７のフローチャートを用いて説明する。図７は、実施の形態３おける通信状態に応じて局所的無線通信を管理するビーコン周期を制御する実現方法を示すフローチャートを示している。
【００４３】
初めに、無線端末３００はインターネットなどに接続する際、ゲートウェイ装置２００と局所的無線を経由してデータをゲートウェイ装置２００へ送信する。ゲートウェイ装置２００では、広域回線用無線で通信できる第２モデムに変換され、ステップＳ３０１で、広域回線用無線基地局１０３を経由してインターネット網に接続されデータ通信が行われる。
【００４４】
ステップＳ３０２で、局所的無線回線である第１モデムで通信するデータの有無をゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で確認する。この結果をもとに、ステップＳ３０３で、例えば第１モデムで通信するデータがない区間が一定以上ある場合に、第１モデムの周期を制御する第１通信制御部４０７で局所的無線回線のネットワークを制御するビーコン周期を広げ、通信負荷を軽減させ消費電力の低減を実行する。逆に第１モデムで通信するデータが存在する場合には、第１モデムの周期を制御する第１通信制御部４０７で局所的無線回線のネットワークを制御するビーコン周期を戻し、正常に通信ができる周期間隔にする。また、ステップＳ３０４で、第１モデムの通信間隔をゲートウェイ装置２００内の制御部２０９で計数する。この計数結果をもとに、ステップＳ３０５で、通信間隔に応じて、例えば通信間隔が広い場合には第１モデムの周期を制御する第１通信制御部４０７で局所的無線回線のネットワークを制御するビーコン周期を広げ、通信負荷を軽減させ消費電力の低減を実行する。逆に第１モデムで通信するデータが存在する場合には、第１モデムの周期を制御する第１通信制御部４０７で局所的無線回線のネットワークを制御するビーコン周期を戻し、正常に通信ができる周期間隔にする。
【００４５】
この一連の操作の結果、ゲートウェイ装置２００の局所的無線モデムである第１モデムと広域回線用無線モデムである第２モデムの各々に対して通信の有無を確認し、通信をしない区間を見つけてダイナミックに各々のモデムの動作を止めるスリープ機能を働かせ、通信動作を損なうことなく、消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００４６】
以上のように、本発明の無線通信システムは、局所的無線通信と広域回線用無線通信をひとつの装置で実現でき、局所的無線装置しか有しない無線端末においても、本無線通信システムを用いることで、広域回線用無線通信を使用することが可能なシステムである。
【００４７】
また、本発明は局所的無線と広域回線用無線の通信負荷に応じて、システム内部のモデムに供給するクロック周波数をダイナミックに切り替えることにより、持ち運びが可能な電池駆動のモバイル装置として重要となる消費電力の低減を実行できるシステムであり、移動時における電力供給の心配を排除した携帯性を実現できる装置を提供することが可能となる。
【００４８】
さらに、本発明は家庭内で広く使われている無線ルータ装置を持ち運び可能な携帯性に留意した宅内と加入者回線を無線に置き換えたシステムであるが、宅内と加入者回線を中継するものに限定するものではなく、無線通信を交換する３つ以上のモデムを内蔵したシステムであってもよい。
【００４９】
（実施の形態４）
図８は、実施の形態４におけるビーコン周期の拡張処理を示すフローチャートを示している。ゲートウェイ装置２００は、無線端末３００に対して所定周期（以下、「ビーコン周期」と称す）でビーコンを送信している。ビーコンは制御信号の一例であり、ビーコン内には、各種の制御情報が格納されている。ビーコン周期は、通常一定であるが、適宜変更可能である。なお、本実施の形態では、ビーコンの初期値としてデフォルト値（例えば２０ｍｓ）の情報が、記憶部２１０に格納されている。
【００５０】
ステップＳ４０１で、ゲートウェイ装置２００の制御部２０９は、ビーコン周期をデフォルト値に設定する。ステップＳ４０２で、制御部２０９は、無線端末３００宛の通信データが存在するか否か判断する。広域回線用無線基地局１０３は、ゲートウェイ装置３００にビーコンを周期的に送信しており、無線端末３００宛の通信データが存在するか否かの情報は、基地局１０３が送信するビーコンに格納されている。従って、制御部２０９は、基地局１０３から送信されるビーコン内の情報を監視して、無線端末３００宛の通信データが存在するか否か判断する。
【００５１】
無線端末３００宛の通信データが存在すると判断した場合（Ｓ４０２のＹｅｓ）、ステップＳ４０１に戻り、ビーコン周期をデフォルト値に設定する。無線端末３００宛の通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ４０２のＮｏ）、ステップＳ４０３で、制御部２０９は、無線端末３００から送信された通信データが存在するか否か判断する。無線端末３００は、ゲートウェイ装置２００の配下にあるので、無線端末３００からの通信データは全てゲートウェイ装置２００を経由する。従って、これらの通信データを監視することで、無線端末３００から送信された通信データが存在するか否か判断する。
【００５２】
無線端末３００からの通信データが存在すると判断した場合（Ｓ４０３のＹｅｓ）、ステップＳ４０１に戻る。無線端末３００からの通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ４０３のＮｏ）、ステップＳ４０４で、制御部２０９は、所定周期待機する。例えば、ビーコン周期の整数倍の期間を待機してから、次のステップに進む。ステップＳ４０５で、制御部２０９は、ビーコン周期を所定区間、拡張する。例えば、１０ｍｓ毎にカウントアップするように設定する場合、デフォルト値を２０ｍｓとして、ビーコン周期は、３０ｍｓ（＝２０ｍｓ＋１０ｍｓ）に拡張される。
【００５３】
ステップＳ４０６で、制御部２０９は、ビーコン周期Ｐ（ｎ）が最大値ＭＡＸを超えているか否か判断する。ビーコン周期Ｐ（ｎ）が最大値ＭＡＸを超えていないと判断した場合は（Ｓ４０６のＮｏ）、ステップＳ４０２に戻る。ビーコン周期Ｐ（ｎ）中の“ｎ”は、ステップＳ４０２ないしＳ４０６のループの周回回数を示している。例えば、カウントアップは１０ｍｓ毎、デフォルト値は２０ｍｓ、周回回数ｎは５回の場合、ビーコン周期Ｐ（５）は７０ｍｓ（＝２０ｍｓ＋１０ｍｓ×５）となる。
【００５４】
ビーコン周期Ｐ（ｎ）が最大値ＭＡＸを超えたと判断した場合は（Ｓ４０６のＹｅｓ）、ステップＳ４０７で、制御部２０９はステップＳ４０２と同様の処理を実行する。無線端末３００宛の通信データが存在すると判断した場合（Ｓ４０７のＹｅｓ）、ステップＳ４０１に戻り、ビーコン周期Ｐ（ｎ）をデフォルト値に戻す。無線端末３００宛の通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ４０７のＮｏ）、ステップＳ４０８で、制御部２０９はステップＳ４０３と同様の処理を実行する。無線端末３００からの通信データが存在すると判断した場合（Ｓ４０８のＹｅｓ）、ステップＳ４０１に戻り、ビーコン周期Ｐ（ｎ）をデフォルト値に戻す。無線端末３００からの通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ４０８のＮｏ）、ステップＳ４０７に戻る。
【００５５】
例えば、無線端末３００は無線ＬＡＮを用いた音声通話（ＶｏＩＰ［Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ］）であるが、現在は通話していないものとする。この場合、無線端末宛および無線端末からの通信データが存在しないので、ステップＳ４０２のＮｏ、Ｓ４０３のＮｏを経由して、ビーコン周期Ｐ（ｎ）がカウントアップされていく。ビーコン周期Ｐ（ｎ）は最大値ＭＡＸ（例えば１００ｍｓ）に達し、音声通話が行われない状態が続くと、ステップＳ４０７のＮｏ、Ｓ４０８のＮｏのループに入り、ビーコン周期は最大値ＭＡＸを超えた値で維持される。
【００５６】
ここで、ユーザが無線端末３００を用いて音声通話を開始すると、ステップＳ４０８で、無線端末３００からの通信データが存在すると判断されるので（Ｓ４０８のＹｅｓ）、ステップＳ４０１で、ビーコン周期Ｐ（ｎ）はデフォルト値に戻る。このデフォルト値を予め、音声通話での音声データの通信間隔に設定しておくことで、ビーコン周期と通信間隔が一致させることができる。これにより、音声データの不要なキューイングを行うことなく、効率的な音声通話を行うことができる。例えばＳＩＰ（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）では、デフォルト値を通信間隔である２０ｍｓに設定すればよい。なお、通信間隔とは、時間的に隣り合う２つの通信データ間の時間幅をいう。
【００５７】
以上のように、本実施の形態では、無線端末と基地局との間で通信データを中継しない場合に、ビーコン周期が長くするので、無線端末と基地局との間の中継が必要ない場合に、ビーコンを出力する頻度を少なくすることで、ゲートウェイ装置の消費電力を低減することができる。特に、電源として電池を用いる「モバイル」ゲートウェイ装置では、低消費電力により使用時間の長時間化を図ることができる。
【００５８】
また、無線端末と広域回線用無線基地局の間を中継される通信データが存在しないと判断してから、ビーコン周期を直ちに変更されることがないので、無線端末は、変更された制御信号の周期に良好に追従することができる。
【００５９】
（実施の形態５）
図９は、実施の形態５におけるビーコン周期の拡張処理を示すフローチャートを示している。ステップＳ５０１で、ゲートウェイ装置２００の制御部２０９は、ビーコン周期をデフォルト値に設定する。ステップＳ５０２で、制御部２０９は、無線端末３００宛の通信データが存在するか否か判断する。判断方法は、図８のステップＳ４０２と同様である。無線端末３００宛の通信データが存在すると判断した場合（Ｓ５０２のＹｅｓ）、ステップＳ５０３で、無線端末３００からの通信データまたは無線端末３００宛の通信データの通信間隔を計数する。ステップＳ５０４で、制御部２０９は、ビーコン周期と通信間隔が一致しているか否か判断する。ビーコン周期と通信間隔が一致していると判断する場合は（Ｓ５０４のＹｅｓ）、ステップＳ５０２に戻る。ビーコン周期と通信間隔が一致していないと判断する場合は（Ｓ５０４のＮｏ）、ステップＳ５０５は、制御部２０９は、ビーコン周期を変更することで、ビーコン周期を通信間隔に同期させる。
【００６０】
無線端末３００宛の通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ５０２のＮｏ）、ステップＳ５０６で、制御部２０９は、無線端末３００からの通信データが存在すると判断する。無線端末３００からの通信データが存在すると判断した場合（Ｓ５０６のＹｅｓ）、ステップＳ５０３に進む。すなわち、無線端末３００宛の通信データまたは無線端末３００からの通信データが存在する場合（つまり、ゲートウェイ装置を介して、無線端末３００がデータ通信を行う場合）、ビーコン周期と通信間隔が同期される。無線端末３００からの通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ５０６のＮｏ）、ステップＳ５０７で、制御部２０９は、所定周期（例えば、ビーコン周期の整数倍）待機する。ステップＳ５０８で、制御部２０９は、ビーコン周期を所定区間、拡張する。
【００６１】
ステップＳ５０９で、制御部２０９は、ビーコン周期Ｐ（ｎ）が最大値ＭＡＸを超えているか否か判断する。ビーコン周期Ｐ（ｎ）が最大値ＭＡＸを超えていないと判断した場合は（Ｓ５０９のＮｏ）、ステップＳ５０２に戻る。ビーコン周期Ｐ（ｎ）が最大値ＭＡＸを超えたと判断した場合は（Ｓ５０９のＹｅｓ）、ステップＳ５１０で、制御部２０９はステップＳ５０２と同様の処理を実行する。無線端末３００宛の通信データが存在すると判断した場合（Ｓ５１０のＹｅｓ）、ステップＳ５０１に戻り、ビーコン周期Ｐ（ｎ）をデフォルト値に戻す。無線端末３００宛の通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ５１０のＮｏ）、ステップＳ５１１で、制御部２０９はステップＳ５０６と同様の処理を実行する。無線端末３００からの通信データが存在すると判断した場合（Ｓ５０６のＹｅｓ）、ステップＳ５０１に戻り、ビーコン周期Ｐ（ｎ）をデフォルト値に戻す。無線端末３００からの通信データが存在しないと判断した場合（Ｓ５１１のＮｏ）、ステップＳ５１０に戻る。
【００６２】
以上のように、本実施の形態では、ビーコン周期と通信間隔が同期されるので、ビーコン周期と通信間隔が同期しない場合に起こりえる、通信データのキューイングを抑制することで、電力消費の増大を抑制することができる。音声データに適用することで、過剰なキューイングによる音声データのジッタを抑制することができるので、良好な音声通話を行うことができる。
【００６３】
（実施の形態６）
図１０は、実施の形態６における中継装置を示す外観斜視図である。本実施例におけるゲートウェイ装置２００は、複数台の無線端末を管理対象とするゲートウェイ装置である。本実施の形態は、ゲートウェイ装置の内部構成を詳細に説明するものであって、この内部構成は、実施の形態１ないし５に適用可能である。
【００６４】
ゲートウェイ装置２００は、図１０に示すように、筐体１１を有しており、筐体１１の前面には、動作状態などの表示用としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのＬＥＤ１２が設けられている。筐体１１の背面には、ＲＪ４５などＬＡＮ用モジュラージャックであるＬＡＮジャックが設けられている。ＬＡＮジャックには、ＬＡＮケーブルが接続される。
【００６５】
図１１は、実施の形態６における中継装置のハードウェアを示すブロック図である。ゲートウェイ装置２００は、破線で示す筐体１１内に、回路モジュール１１０を有している。回路モジュール１１０には、ＬＥＤ１２、ＬＡＮジャック１４、メインＩＣ１１１、電池１１６、無線モジュール１１７、および無線モジュール１２３が実装されている。
【００６６】
メインＩＣ１１１は、ＣＰＵ１１１ａと、メインバス１１１ｆやローカルバス１１１ｇなどのバスと、バス上のデータの流れを制御するＢＣＵ（Ｂｕｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１１ｂと、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層を制御するＭＡＣブロックのＥＭＡＣ１１１ｃと、ＳＤＩＯバスを制御するＳＤＩＯＣ１１１ｄと、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）バスを制御するＰＣＩＵ（ＰＣＩ Ｕｎｉｔ）１１１ｅとを有している。メインＩＣ１１１内のＣＰＵ１１１ａおよびＢＣＵ１１１ｂは、メインバス１１１ｆを介して、メモリブロック１１４に接続されている。また、ＣＰＵ１１１ａおよびＢＣＵ１１１ｂは、ローカルバス１１１ｇを介して、メインＩＣ１１１にクロックを供給する発振器１１２と、ＬＥＤ１２と、メインＩＣ１１１に初期化信号を出力するリセットＩＣ１１３とに接続されている。メインＩＣ１１１内のＥＭＡＣ１１１ｃは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の物理層を制御するＩＣであるＥＰＨＹ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） ＰＨＹｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）１１５に接続されており、ＥＰＨＹ１１５は、ＬＡＮジャック１４に接続されている。メインＩＣ１１１内のＳＤＩＯＣ１１１ｄは、ＳＤＩＯインターフェースを有する無線モジュール１２３に接続されている。メインＩＣ１１１内のＰＣＩＵ１１１ｅは、ＰＣＩインターフェースを有する無線モジュール１１７に接続されている。メモリブロック１１４は揮発性メモリであるＳＤＲＡＭ１１４ａと、不揮発性メモリであるＦｌａｓｈ ＲＯＭ１１４ｂから構成されている。電池１１６は線で他の部品に接続していないが必要な部品全てに電力を供給している。無線モジュール１１７は、無線コントローラ１１８、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュール１１９、アンテナ１２１および１２２から構成されている。無線コントローラ１１８は、ＭＡＣ層を制御するＭＡＣブロック１１８ａと、物理層を制御するＰＨＹブロック１１８ｂとを有している。メインＩＣ１１１内のＰＣＩＵ１１１ｅは、ＭＡＣブロック１１８ａを介して、ＰＨＹブロック１１８ｂに接続されている。ＲＦモジュール１１９は、メインＩＣ１１１から送信または受信状態が設定され、送受信切り替えＳＷ１１９ａおよびＳＷ１１９ｂと、受信信号を増幅するＬＮＡ１１９ｃおよびＬＮＡ１１９ｄと、送信信号を増幅するＰＡ１１９ｅおよびＰＡ１１９ｆと、無線信号への変調および無線信号からの復調を行うＲＦ変復調器１１９ｇとを有している。ＲＦモジュール１１９にはクロックを供給する発振器１２０が接続され、ＲＦモジュール１１９内のＲＦ変復調器１１９ｇは、無線コントローラ１１８内のＰＨＹブロック１１８ｂに接続されている。ＲＦモジュール１１９内の送受信切り替えＳＷ１１９ａおよびＳＷ１１９ｂは、アンテナ２０２、２０３に接続されている。無線モジュール１２３は、無線モジュール１１７と、使用する無線規格が異なっている。無線モジュール１２３は、図２の、第１無線通信インターフェース２０４、および局所的無線モデム２０６に対応しており、無線モジュール１１７は、図２の、第２無線通信インターフェース２０４、および広域回線用無線モデム２０７に対応している。従って、無線モジュール１２３は、無線ＬＡＮを実行し、無線モジュール１１７は、ＷｉＭａｘを実行する。なお、無線モジュール１１７は、無線モジュール１２３の内部構成と同様であるので、内部構成の詳細は省略する。また、メインＩＣ１１１は、図２の制御部２０９に対応しており、メモリブロック１１４は、図２の記憶部２１０に対応している。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
携帯電話や無線ＬＡＮ用の電子機器、家庭内データ配信装置（ＳＴＢ）はもとより、画像、音声、データ、電話などを無線で配信するシステムを実現する用途にも適応できる中継装置および中継方法を提供する。
【符号の説明】
【００６８】
１０３ 広域回線用無線基地局
２００ モバイルゲートウェイ装置
２０２ 第１アンテナ
２０３ 第２アンテナ
２０４ 第１無線通信インターフェース
２０５ 第２無線通信インターフェース
２０６ 局所的無線モデム
２０７ 広域回線用無線モデム
２０８ モデムインターフェース
２０９ 制御部
２１０ 記憶部
２１１ コマンドインターフェース
２１２ ユーザインターフェース
２１３ 電池
３００ 無線端末
３０２ アンテナ
３０３ 無線通信インターフェース
３０４ 局所的無線モデム
３０５ ボタン、スイッチ、ディスプレイ
３０６ マイクロホン、スピーカ
３０７ 制御部
３０８ 記憶部
３０９ コマンドインターフェース
３１０ 電源
４０２ 第１送信受信切り替えスイッチ
４０３ 第１パワーアンプ
４０４ 第１ＬＮＡ
４０５ 第１ＲＦ変復調部
４０６ 第１ベースバンド処理部
４０７ 第１通信制御部
４０８ クロック生成制御部
４１０ 第２送信受信切り替えスイッチ
４１１ 第２パワーアンプ
４１２ 第２ＬＮＡ
４１３ 第２ＲＦ変復調部
４１４ 第２ベースバンド処理部
４１５ 第２通信制御部
４１６ クロック生成制御部
５００ 無線通信システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線端末と基地局との間で通信データを中継する中継装置であって、
前記無線端末と前記基地局との間で中継すべき通信データが存在するか否かを判断する判断手段と、
前記無線端末との通信タイミングを制御する制御信号の周期を変更する周期変更手段とを備え、
前記判断手段により中継すべき通信データが存在しないと判断された場合に、前記周期変更手段は前記制御信号の周期を長くすることを特徴とする中継装置。
【請求項２】
前記周期変更手段は、前記判断手段により中継すべき通信データが存在しないと判断された時点から、所定時間を経過後、前記制御信号の周期を長くすることを特徴とする請求項１記載の中継装置。
【請求項３】
前記判断手段により中継すべき通信データが存在すると判断された場合に、前記周期変更手段は、通信データの通信間隔に同期するように、前記制御信号の周期を変更することを特徴とする請求項１記載の中継装置。
【請求項４】
さらに、通信データの通信間隔を計数する計数手段を備え、
前記前記周期変更手段は、前記計数手段により計数された通信間隔に同期するように、前記制御信号の周期を変更することを特徴とする請求項３記載の中継装置。
【請求項５】
前記通信データは音声データであることを特徴とする請求項３記載の中継装置。
【請求項６】
前記周期変更手段は、前記制御信号の周期が所定周期を超えた場合に、前記制御信号の周期をデフォルト値まで短くすることを特徴とする請求項１記載の中継装置。
【請求項７】
無線端末と基地局との間で通信データを中継する中継方法であって、
前記無線端末と前記基地局との間で中継すべき通信データが存在するか否かを判断する判断ステップと、
前記無線端末との通信タイミングを制御する制御信号の周期を変更する周期変更ステップとを備え、
前記判断ステップにて中継すべき通信データが存在しないと判断された場合に、前記周期変更ステップにて前記制御信号の周期を長くすることを特徴とする中継方法。
【請求項１】
無線端末と基地局との間で通信データを中継する中継装置であって、
前記無線端末と前記基地局との間で中継すべき通信データが存在するか否かを判断する判断手段と、
前記無線端末との通信タイミングを制御する制御信号の周期を変更する周期変更手段とを備え、
前記判断手段により中継すべき通信データが存在しないと判断された場合に、前記周期変更手段は前記制御信号の周期を長くすることを特徴とする中継装置。
【請求項２】
前記周期変更手段は、前記判断手段により中継すべき通信データが存在しないと判断された時点から、所定時間を経過後、前記制御信号の周期を長くすることを特徴とする請求項１記載の中継装置。
【請求項３】
前記判断手段により中継すべき通信データが存在すると判断された場合に、前記周期変更手段は、通信データの通信間隔に同期するように、前記制御信号の周期を変更することを特徴とする請求項１記載の中継装置。
【請求項４】
さらに、通信データの通信間隔を計数する計数手段を備え、
前記前記周期変更手段は、前記計数手段により計数された通信間隔に同期するように、前記制御信号の周期を変更することを特徴とする請求項３記載の中継装置。
【請求項５】
前記通信データは音声データであることを特徴とする請求項３記載の中継装置。
【請求項６】
前記周期変更手段は、前記制御信号の周期が所定周期を超えた場合に、前記制御信号の周期をデフォルト値まで短くすることを特徴とする請求項１記載の中継装置。
【請求項７】
無線端末と基地局との間で通信データを中継する中継方法であって、
前記無線端末と前記基地局との間で中継すべき通信データが存在するか否かを判断する判断ステップと、
前記無線端末との通信タイミングを制御する制御信号の周期を変更する周期変更ステップとを備え、
前記判断ステップにて中継すべき通信データが存在しないと判断された場合に、前記周期変更ステップにて前記制御信号の周期を長くすることを特徴とする中継方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−４４４９４（Ｐ２０１２−４４４９４Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８４５９６（Ｐ２０１０−１８４５９６）
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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