星型连接的点对点无线网络中的主机选定方法及具有主机选定功能的终端的制作方法

专利名称：星型连接的点对点无线网络中的主机选定方法及具有主机选定功能的终端的制作方法
技术领域：
(相关申请的记载)
本发明以日本专利申请特愿2006-296200号(2006年10月31 日申请)作为优先权基础，该申请中记载的所有内容被引用并记载到 本说明书中。
本发明涉及到一种星型连接的点对点(Ad-Hoc)无线网络中的主 机选定方法及具有主机选定功能的终端，特别涉及到一种所有的参加 终端可变为主机的星型连接的点对点无线网络中的主机选定方法及具 有主机选定功能的终端。
背景技术：
随着移动无线通信设备的普及，仅由网络参加终端自我配置 (self-configuring)分散地构成的点对点网络开始引人注目。为了普及 点对点网络，必须实现高效的网络构成方法。特别是由于无线通信终 端的电池是有限的，因此要求可尽量减小耗电的网络构造(主机的选 定)的方法。
专利文献1提出了一种计算出参加终端的电池剩余时间、以电池 剩余时间最长的终端作为主机的主机选定方法，以替代以电池剩余量 最多的终端作为主机的现有的主机选定方法。具有图ll所示构造的各 终端X1 (X2、 X3也同样)如图12 (a)所示，定期地通过电池剩余量 监视部X102收集电池剩余量信息(步骤S301)，并存储到电池剩余 量信息存储部X103 (步骤S302)。选定主机时，如图12 (b)所示， 各终端X1 (X2、 X3)通过电池耗尽时间预测部X106预测电池耗尽时
4间(步骤S303)，并发送到主机(步骤S304)。主机在没有可比自身 更长时间动作的终端时，不进行主机变更命令，在存在可比自身更长 时间动作的终端时，向所有终端的主机/子机变更控制部X108发出命 令，使该终端变更为主机(步骤306)。
并且，专利文献2提出了以下方法除了上述电池剩余量外，考 虑各终端的位置关系选定主机，通过分散终端之间的负荷，维持长时 间的网络。
专利文献1:日本专利公开2003-32263号公报 专利文献2:日本专利公开2003-273883号公报
以上专利文献1及2公开的内容，作为引用文献而被重新记载到 本说明书中。以下对本发明的相关技术进行分析。
但是，上述现有技术的第l个问题在于，在星型连接的点对点无 线网络中，无法进行考虑到起到集线器作用的主机的负载的主机选定。
例如，在专利文献1中，在计算电池的剩余时间时，未考虑到切 换后作为主机起作用的终端的耗电及电池剩余量。因此如下所述存在 主机终端频繁变更、无用的通信增加的情况。
例如，如图13 (a)所示，假设终端A为主机。由于主机也起到 集线器的作用，因此通信量比子机大。其结果是，终端A的电池剩余 时间和其他终端相比估计得较短，主机容易切换到其他终端。
并且，如图13 (b)所示，当终端B切换成主机时，终端B用作 集线器的通信量变大。其结果是，在规定时间后，估计的终端B的电 池剩余时间变短，终端A容易切换为主机。如上所述，由于切换处理 增加，从而产生耗电的增大及处理量下降，无线通信效率不佳。
并且，在专利文献1的方法中存在以下问题未通信的终端的电 池剩余时间被估计得较长，容易成为主机，反而耗电增加，处理量下 降。
针对上述问题，再次参照图13的(a) (c)的各图进行说明。 假设终端A、 B、 C、 D的通信特性及电池特性相同。图13 (a)表示 终端A作为主机、仅在终端C和终端D之间进行数据通信的状态。此 时，终端B不进行数据通信。因此，终端B的耗电较小，与其他进行 通信的终端相比，电池剩余时间被估计得较长。因此，在下一时序， 终端B被选定为主机。
图13 (b)表示终端B作为主机、仅在终端C和终端D之间进行 数据通信的状态。同样，由于此时终端A不进行通信，因此电池剩余 时间变长，成为主机。之后主机交互地在终端A和B之间切换。
另一方面，如图13 (c)所示，当终端C成为主机时，终端A及 终端B的耗电被抑制。即，将电池剩余时间最长的终端选定为主机时， 使得未参加用于本来的次终端的数据通信的通信的终端A及终端B的 耗电增加。其结果是，整个网络的总耗电变大。
并且，专利文献2所述的主机选定方法中，在选择电池剩余量多 的终端、或选择在通信范围内终端最多的终端这一点上是相同的，存 在容易选择未参加上述通信的终端的问题，以及主机的耗电较大，切 换混乱的问题。

发明内容
根据本发明的第一视点，提供一种星型连接的点对点无线网络中 的主机选定方法，有多个可作为主机的终端参加，其中，参加上述无 线网络的任意的终端分别计算出以各终端作为主机时预想的各终端的
电池剩余时间，根据该结果选定最佳的主机。
根据本发明的第二视点，提供一种可作为主机或子机参加星型连 接的点对点无线网络的终端，其中具有电池剩余时间计算部，分别 计算出以上述各终端作为主机时预想的各终端的电池剩余时间；以及 最佳主机选定部，根据以上述各终端作为主机时预想的各终端的电池 剩余时间，选定最佳的主机。
根据本发明，可抑制无用的主机切换、乱调现象，增大网络的可 维持时间。其原因在于，其构成是，对于参加网络的终端，假设以各
终端作为主机的情况，模拟电池的剩余时间，根据其结果选定主机。 例如，不是徘徊在图13 (a)的状态和图13 (b)的状态，而是直接转 换到图13 (c)的状态，从而可构成具有良好的数据处理量和节电性的
无线网络。


图1是表示与星型连接的点对点无线网络连接的本发明的第1实 施方式涉及的终端的构造的图。
图2是用于说明本发明的第1实施方式的星型连接的点对点无线
网络的示意图。
图3是表示本发明的第1实施方式中的各终端的动作的流程图。
图4是由本发明的第1实施方式涉及的主机终端管理的电池剩余 量的图。
图5是由本发明的第1实施方式涉及的主机终端管理的数据收发 量的图。
图6是根据图4、图5的数据计算出规定时间(例如At秒)的 消耗电池量、每收发l字节的电池消耗量的示例。
图7是根据图4 图6的数据计算出以各终端作为主机时各终端 的电池剩余时间及其合计值的示例。
图8是用于说明本发明的第1实施方式的效果的其他星型连接的
点对点无线网络的示意图。
图9是表示在图8的星型连接的点对点无线网络中使用现有方法 时的各终端的电池剩余时间、主机的变化的图。
图10是表示在图8的星型连接的点对点无线网络中使用本发明的方法时的各终端的电池剩余时间、主机的变化的图。
图11是表示连接到星型连接的点对点无线网络的现有的终端的 构造的图。
图12是表示星型连接的点对点无线网络中的现有的主机选定处理流程的流程图。
图13是用于说明现有技术的问题点的图。
具体实施例方式
以下表示本发明的各种可展开方式。
(方式1)
根据本发明的第一视点，可以得到一种星型连接的点对点无线网 络中的主机选定方法，有多个可作为主机的终端参加，其中，参加上 述无线网络的任意的终端分别计算出以各终端作为主机时预想的各终 端的电池剩余时间，根据该结果选定最佳的主机。
(方式2)
可以根据从上述各终端接收的各终端的电池剩余量、和以上述各 终端作为主机时的预测电池消耗量，计算出以上述各终端作为主机时 预想的各终端的电池剩余时间。
(方式3)
作为当前的主机的终端可以监视各终端之间的数据收发量，分别 模拟以上述各终端作为主机时数据收发量的增减，计算出上述预测电 池消耗量。
(方式4)
在上述主机的选定中，可以将可使以上述各终端作为主机时预想 的各终端的电池剩余时间的合计值达到最大的终端选定为主机。
(方式5)
在上述主机的选定中，可以将可使以上述各终端作为主机时预想 的各终端的电池剩余时间的最小值达到最大的终端选定为主机。
(其他方式)
此外，对于具有本发明涉及的主机选定功能的终端，也可以进行 与上述各主机选定方法的方式相同的展开。
(第1实施方式)
接着参照附图详细说明用于实施本发明的最佳方式。图1是表示 与星型连接的点对点无线网络连接的本发明的第1实施方式涉及的终 端的构造的图。参照图l，终端l具有收发部101、电池剩余量监视
部102、电池剩余量信息存储部103、数据收发量监视部104、数据收 发量存储部105、电池剩余时间合计计算部106、控制部107、所有终 端电池剩余量信息存储部111、和最佳主机选定部112。
收发部101通过无线传送路径4实现与其他终端2、 3的通信。
电池剩余量监视部102是用于监视自身的电池剩余量的模块，检 测出的电池剩余量记录到电池剩余量信息存储部103 。
数据收发量监视部104是用于记录收发的数据量的模块，检测出 的数据量记录到数据收发量存储部105。
电池剩余时间合计计算部106是用于求取参加到网络中的终端的 电池剩余时间的合计的模块。
控制部107包括用于决定是作为主机动作还是作为子机动作的 主机/子机变更控制部108;用于作为主机动作的主机控制部109;和用 于作为子机动作的子机控制部110。因此，终端l可作为主机动作，也 可作为子机动作。
最佳主机选定部112根据所有终端电池剩余量信息存储部111中 存储的所有终端的电池剩余量信息、及数据收发量存储部105中存储
的数据收发量，分别计算出假设终端1、 2、 3分别成为主机时的电池
剩余时间合计值，将电池剩余时间合计值最大的终端选定为主机。
终端2、 3的构造和上述终端1相同，根据最佳主机选定部112的 判定结果，作为主机或子机动作，通过无线传送路径4进行通信。但 各终端之间的电池、耗电等诸多特性也可不同。
接着，以图2所示的由4台构成的星型网络为例，说明本实施方 式涉及的终端的动作。图3是表示与图2的星型网络连接的终端的动 作的流程图。参照图3，首先，主机(终端A)请求子机(终端B D) 发送电池剩余量信息(步骤S201)。
子机(终端B D)从主机(终端A)接收到电池剩余量信息的发 送请求时，通过电池剩余量监视部102收集时刻t0时的电池剩余量信 息。检测出的电池剩余量信息存储到电池剩余量信息存储部103，并且 通过控制部107、收发部101发送到主机(终端A)(步骤S211)。
主机(终端A)将自身的电池剩余量信息及从子机(终端B D) 接收的电池剩余量信息存储到所有终端电池剩余量信息存储部111 (步 骤S202)。
图4以表格形式表示所有终端电池剩余量信息存储部111中存储
的所有终端的电池剩余量，时刻tO及tO+At下的电池剩余量以充满电的状态为100%的百分比单位存储。
接着，主机(终端A)对子机(终端B D)的通信状况监视规定 时间(例如At秒)(步骤S203)，将本机和子机(终端B D)的 数据收发量存储到数据收发量存储部105 (步骤S204)。
图5以表格形式表示数据收发量存储部105中存储的终端之间的 数据收发量。图5的上半部分的表中，记录在数据发送地的终端和最 终发送目的地的终端之间进行收发的数据量(字节)，各终端的发送 数据量合计分别是上半部分的表的最右列的值。同样，各终端的接收 数据量合计分别是上半部分表的最下行的列的值。下半部分的表的值 表示主机的数据收发量，发送量分别与上述各终端的发送数据量合计 的合计值一致，接收量与上述各终端的接收数据量合计的合计值一致。
当上述所有终端的数据收发量存储结束时，主机(终端A)再次 请求子机(终端B D)发送时刻tO+At时的电池剩余量信息。
子机(终端B D)从主机(终端A)接收到电池剩余量信息的发 送请求后，通过电池剩余量监视部102收集时刻tO+At时的电池剩余 量信息。检测出的电池剩余量信息存储到电池剩余量信息存储部103 中，并且通过控制部107、收发部101发送到主机(终端A)(步骤 S212)。
主机(终端A)如图4所示，将本机及子机(终端B D)的电池 剩余量信息存储到电池剩余量信息存储部103 (步骤S206)。
接着，主机(终端A)根据图4、图5示例的各终端的电池剩余量 信息及数据收发量，求得规定时间(例如At秒)内消耗的电池量及 收发的数据量。主机(终端A)假设上述电池消耗量和数据收发量为
比例关系，计算并存储每收发l字节的电池消耗量(步骤S207)。
图6是根据上述规定时间(例如At秒)的消耗电池量和数据收 发量进行每收发1字节的电池消耗量的计算的示例。例如，主机(终端A)在△ t秒内消耗5%的电池，其间的数据收发量为1,460,000字节， 因此每收发1字节的电池消耗量为5/l，460，000=3.4ppm。此外，在图6 的示例中，为了便于说明，假设发送和接收的耗电相同来计算，但也 可适用在发送和接收中改变加权等任意的方法。
接着，主机(终端A)根据步骤S204中存储的各终端的数据收发 量、在步骤S206中存储的电池剩余量、和在步骤S207中计算的电池 消耗量，估计各终端作为主机时各终端的电池剩余时间及其合计值(步 骤S208)。
例如，使用图4、图5、图6的数据，当终端A作为主机时，计算 出终端A的电池剩余时间为85/5=17，终端B的电池剩余时间为 30/0.1=300，终端C的电池剩余时间为69/1.0=69.0，终端D的电池剩 余时间为85/0.1=850.0。并且，计算出此时的电池剩余时间合计为1236。
而主机为了保持作为集线器(Hub)的功能，将各子机之间的数据 收发量相加。当上述终端A作为主机时，数据收发量是将AoB、 AoC、 AoD、 B^C、 BgD、 CoD的数据收发量累计的量。因此，计算以子 机终端B (终端C、 D也同样)作为主机时的电池剩余时间时，需要考 虑B^A、 B^C、 B^D的数据收发量与上述终端A相当的情况来计算 电池剩余时间。
根据上述想法，利用图4、 5、 6的数据，计算出将终端B切换为 主机时终端A的电池剩余时间为85/ (5.0X121，000/1，460,000) =205.1。 其中，121，000是根据图5求出的终端A的净数据收发量(发送量的合 计与接收量的合计的和、即41，000+80，000) ， 1,460,000是图5的主机的数据收发量(整个网络的收发量)。相反，将终端B切换为主机时
终端B的电池剩余时间为30/ (0.1Xl，460，000/656,000) =134.8。此夕卜， 将终端B切换为主机时，终端C、 D仍是子机，因此电池剩余时间与 终端A作为主机时是相同的值。
图7是利用图4、 5、 6的数据表示以各终端作为主机时各终端的 电池剩余时间及其合计值的表格。
当完成上述各终端作为主机时各终端的电池剩余时间及其合计值 的计算后，主机(终端A)将所有终端的电池剩余时间的合计最长的 终端选定为主机(步骤S209)。其中，当选定的终端不是自身终端时， 主机(终端A)向各终端的主机/子机变更控制部108发出命令，进行 切换处理(步骤S210)。
例如在图7的示例中，以终端C作为主机时所有终端的电池剩余 时间的合计值最大，因此主机(终端A)进行将终端C作为主机的切 换处理。
其中，对于将可使上述所有终端的电池剩余时间的合计值达到最 大的终端作为主机的主机选定方式具有怎样的优点，通过与现有的利 用电池剩余时间的主机选定方式比较来进行说明。
作为示例，考虑图8所示的由3台构成的网络构造。初始状态是 终端A作为主机的状态(图8 (a))。假设3台终端的电池剩余量/ 每收发l字节的电池消耗量不变，设电池剩余量分别为IO单位、通信 时每At秒消耗1单位电池。网络的通信状况假设为仅在终端AoB之 间进行通信。
在现有的选定方法中，将电池剩余时间最长的作为主机。因此各 终端的电池剩余时间的变化如图9所示(未进行通信的状态下的电池
剩余时间为。，但上限值设定为10000)。在初始状态下，终端A是 主机，终端A、 B以1单位为单位消耗电池。另一方面，终端C未通 信，因此电池剩余时间没有变化。所以如图9的电池剩余量估计栏的 "*"所示，电池剩余时间最大的终端C在At秒后被选定为主机。
当终端C被选定为主机时，如图8(b)所示，通信在Ac^C和B^C 之间进行，终端C的电池量在At秒内消耗2单位。另一方面，终端A、 B的数据收发量不变化，电池消耗量也不变化。终端C的电池消耗量 较大，因此如图9的电池剩余量估计栏的"*"所示，在2At秒后终端 A (或终端B)被选定为主机。
之后，再次在3At秒后，终端C被选定为主机(由于未通信，因 此电池剩余时间为^的缘故)。之后进行重复，每隔一定时间终端C 被选定为主机。
另一方面，在本发明中，在初始状态下假设终端A为主机。考虑 At秒后哪一个终端被选定为主机。首先，为了选定主机计算电池剩余 时间的合计。
在At秒后，终端A仍然作为主机时，电池剩余时间的合计为 10000+9+9=10018。终端B的情况下也同样为10000+9+9=10018。当终 端C变为主机时，为9+9+5=23 (在本发明中考虑终端C作为主机时通 信量变为2倍，因此终端C的电池剩余时间以5At计算)。
根据计算结果，由于不存在终端A以外的其他终端作为主机时电 池剩余时间的合计值较大的情况，因此继续选定终端A为主机。因此， 电池剩余量和主机的变化如图IO所示。
此外，该所有终端的电池剩余时间的合计除以终端个数，则成为 电池剩余时间的平均值。即，本实施方式中的主机选定基准与选定可
提高电池剩余时间平均值的主机一样。
如上所述，在现有的主机选定方法中，未通信的终端的电池剩余 时间被估计得较长，存在被选定为主机的倾向，从而存在产生无用的 通信的情况，而在本发明中，可避免这种无用的通信，因此有利于数 据处理量的提高/节电。
(第2实施方式)
接着说明对上述第1实施方式的主机选定基准进行变更的本发明 的第2实施方式。本发明的第2实施方式能以与上述第1实施方式同 样的构造实现，仅变更了其主机选定基准，因此以下对不同点为中心 进行说明。
在上述第1实施方式中，采用了将可使所有终端的电池剩余时间 的合计值达到最大的终端作为主机的主机选定基准，而在本实施方式 中，在以各终端作为主机时电池剩余时间的模拟结果中，采用可使所 有终端中的电池剩余时间最小值达到最大的情况(主机)。根据该主 机选定基准，在图7的示例中，以终端B作为主机的情况下电池剩余 时间最小值最大，为69.0，因此主机(终端A)进行以终端B作为主 机的切换处理。
在现有技术、例如专利文献1中，将电池剩余时间大的终端选定 为主机，该电池剩余时间只是根据电池的减少倾向以一次直线来预测。 与之相对，在本实施方式中，考虑起到无线网络的集线器作用的主机 的数据收发量而计算预测电池消耗量，因此可进行以无线网络的实际 可维持时间为基础的主机选定。
以上说明了本发明的优选实施方式，在不脱离本发明的"对于参 加网络的所有终端，计算出分别作为主机时预想的各终端的电池剩余 时间，根据该结果选定最佳主机"为主旨的范围内，可进行各种变更。
例如，在上述各实施方式中，说明了以所有终端的电池剩余时间 的合计值、电池剩余时间最小值为基准选定主机的例子，此外也可根 据终端的电池剩余时间获得各种统计值，单独使用或组合多个电池剩
余时间波动最小、使电池剩余时间最小变化n台(下位n台)电池剩
余时间达到最大等各种基准，来选定主机。
并且，例如在上述各实施方式中，说明了在根据各终端的电池剩 余时间进行判定后立刻进行主机的选定的例子，也可适当采用如下方
法多次反复进行电池剩余时间的计算/判定，仅在出现同一结果时， 切换主机。
本发明虽然根据上述实施方式进行了说明，但并不限定于上述实 施方式。在本发明所公开(包括权利要求的范围)的全部范围内，可 以进一步根据其基本技术思想对实施方式及实施例进行变更/调整。并 且，在本发明的权利要求的范围内，可以对各种公开要素进行多种组 合及选择。此外，从包括权利要求范围在内的本发明公开的全部内容， 也可以明确本发明的更多课题、目的及展开方式。
权利要求
1.一种星型连接的点对点无线网络中的主机选定方法，有多个可作为主机的终端参加该网络，其特征在于，参加上述无线网络的任意的终端分别计算出以各终端作为主机时预想的各终端的电池剩余时间，根据该结果选定最佳的主机。
2. 根据权利要求1所述的星型连接的点对点无线网络中的主机选定方法，其特征在于，根据从上述各终端接收的各终端的电池剩余量、及以上述各终端 作为主机时的预测电池消耗量，计算出以上述各终端作为主机时预想 的各终端的电池剩余时间。
3. 根据权利要求2所述的星型连接的点对点无线网络中的主机选 定方法，其特征在于，作为当前的主机的终端监视各终端之间的数据收发量， 分别模拟以上述各终端作为主机时数据收发量的增减，计算出上 述预测电池消耗量。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的星型连接的点对点无线网 络中的主机选定方法，其特征在于，将可使以上述各终端作为主机时预想的各终端的电池剩余时间的 合计值达到最大的终端选定为主机。
5. 根据权利要求1至3的任意一项所述的星型连接的点对点无线 网络中的主机选定方法，其特征在于，将可使以上述各终端作为主机时预想的各终端的电池剩余时间的 最小值达到最大的终端选定为主机。
6. —种可作为主机或子机参加星型连接的点对点无线网络的终 端，其特征在于具有电池剩余时间计算部，分别计算出以上述各终端作为主机时预想 的各终端的电池剩余时间；以及最佳主机选定部，根据以上述各终端作为主机时预想的各终端的 电池剩余时间，选定最佳的主机。
7. 根据权利要求6所述的可作为主机或子机参加星型连接的点对 点无线网络的终端，其特征在于，电池剩余时间计算部根据从上述各终端接收的各终端的电池剩余 量、及以上述各终端作为主机时的预测电池消耗量，计算出上述各终 端的电池剩余时间。
8. 根据权利要求7所述的可作为主机或子机参加星型连接的点对点无线网络的终端，其特征在于，进一步具有数据收发量监视部，监视各终端之间的数据收发量， 当本机是主机时，上述电池剩余时间计算部分别模拟以上述各终端作为主机时的数据收发量的增减，计算出上述预测电池消耗量，上述最佳主机选定部进行上述最佳主机的选定。
9. 根据权利要求6至8中任一项所述的可作为主机或子机参加星 型连接的点对点无线网络的终端，其特征在于，上述最佳主机选定部将可使以上述各终端作为主机时预想的各终 端的电池剩余时间的合计值达到最大的终端选定为上述最佳主机。
10. 根据权利要求6至8中任一项所述的可作为主机或子机参加 星型连接的点对点无线网络的终端，其特征在于，上述最佳主机选定部将可使以上述各终端作为主机时预想的各终 端的电池剩余时间的最小值达到最大的终端选定为上述最佳主机。
全文摘要
提供一种可增大连接的点对点无线网络中的网络维持时间的主机选定方法。主机终端收集各终端的电池剩余量(步骤S201～S202、步骤S212)，并且监视数据收发量(步骤S203)主机终端根据电池剩余量的变化及数据收发量，分别计算出以各终端作为主机时预想的各终端的电池剩余时间(步骤S208)，其结果是，将可使所有终端的电池剩余时间合计值(各终端的电池剩余时间平均值)达到最大的终端选定为主机(步骤S209)。
文档编号H04L12/44GK101197749SQ20071016782
公开日2008年6月11日 申请日期2007年10月26日 优先权日2006年10月31日
发明者丸山龙彦 申请人:恩益禧电子股份有限公司