(57)【要約】【課題】  さらし端末が２端末以上隣接して存在するような無線メッシュネットワークにおいても、自端末のパケット送信の可否判断を自律分散的に行うことができる無線通信方式、方法及び装置を提供する。【解決手段】  複数の通信装置が配置され、複数の副搬送波を同時に使用した搬送波により通信装置間でのデータ送信が可能な無線通信方式において、自通信装置の周辺に位置する複数の前記通信装置の接続形態情報と前記通信装置のそれぞれに固有に割り当てられた副搬送波情報に基づき、通信相手先の通信装置を除く隣接通信装置に影響を与えない前記副搬送波を選択した搬送波を用いてデータの送信を行う送信側通信装置を含む。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信装置が配置され、複数の副搬送波を同時に使用した搬送波により前記通信装置間でデータ送信が可能な無線通信方式において、
自通信装置の周辺に位置する複数の前記通信装置の接続形態情報と前記通信装置のそれぞれに固有に割り当てられた副搬送波情報に基づき、通信相手先の通信装置を除く隣接通信装置に影響を与えない前記副搬送波を選択した搬送波を用いてデータの送信を行う第一の送信側通信装置
を備えたことを特徴とする無線通信方式。
【請求項２】
前記第一の送信側通信装置が送信する前記搬送波を傍受し、自通信装置がデータを送信しようとする通信相手先の通信装置に固有に割り当てられた副搬送波が当該搬送波において使用されていない場合に、自通信装置の周辺に位置する複数の前記通信装置の接続形態情報と前記通信装置のそれぞれに固有に割り当てられた副搬送波情報に基づき、通信相手先の通信装置を除く隣接通信装置に影響を与えない前記副搬送波を選択した搬送波を用いて、通信相手先の通信装置にデータの送信を行う第二の送信側通信装置
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信方式。
【請求項３】
前記第一の送信側通信装置が送信する搬送波及び前記第二の送信側通信装置が送信する搬送波の複数の搬送波から、使用されていない副搬送波を検知し、自通信装置がデータを送信しようとする通信相手先の通信装置に固有に割り当てられた副搬送波が使用されていないことを検知した場合に、自通信装置の周辺に位置する複数の前記通信装置の接続形態情報と前記通信装置のそれぞれに固有に割り当てられた副搬送波情報に基づき、通信相手先の通信装置を除く隣接通信装置に影響を与えない前記副搬送波を選択した搬送波を用いて、通信相手先の通信装置にデータの送信を行う第三の送信側通信装置
を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の無線通信方式。
【請求項４】
自通信装置宛の前記データを受信し、自通信装置に固有に割り当てられた副搬送波のみの搬送波を用いて前記データの受信確認応答を、前記データの送信元の送信側通信装置に返送する受信側通信装置
を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載の無線通信方式。
【請求項５】
前記複数の通信装置の接続形態は、互いに１ホップで隣接する通信装置との直接通信が可能で、２ホップ先に存在する通信装置とは直接に通信ができない接続形態であり、
前記第一乃至第三の送信側通信装置は、自通信装置から２ホップ先に存在する通信装置に固有に割り当てられた副搬送波を空きの状態にした搬送波を用いてデータを送信することを特徴とする請求項４に記載の無線通信方式。
【請求項６】
前記無線通信方式で用いる無線アクセス方式は、搬送波検知多重アクセス衝突回避方式を用い、直交周波数分割多重の副搬送波毎に搬送波検知を行うことを特徴とする請求項５に記載の無線通信方式。
【請求項７】
前記複数の通信装置のそれぞれは、前記接続形態情報と前記副搬送波情報として、自通信装置から１ホップ先の通信装置及び２ホップ先の通信装置のそれぞれの識別子及び当該識別子に基づいて生成した副搬送波番号を含む隣接端末管理テーブルを有し、
前記識別子は、自通信装置から少なくとも４ホップ以内の各通信装置を一意に識別することができる固有の値である
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の無線通信方式。
【請求項８】
前記通信装置の識別子は、当該通信装置のＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス及び当該通信装置が生成する乱数のいずれかの値を用いることを特徴とする請求項７に記載の無線通信方式。
【請求項９】
前記副搬送波番号は、自通信装置の前記識別子を、自通信装置から少なくとも４ホップ以内の各通信装置において共通する方法で生成することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の無線通信方式。
【請求項１０】
前記複数の通信装置のそれぞれは、自通信装置の前記識別子を含むパケットを、自通信装置から少なくとも４ホップ以内の通信装置に同報送信することを特徴とする請求項９に記載の無線通信方式。
【請求項１１】
前記無線通信方式で用いる無線アクセス方式は、データ送信を希望する送信装置がＲＴＳ(Request To Send：送信要求)パケットを受信装置に送信し、当該受信装置がＣＴＳ(Clear To Send：送信許可)パケットを前記送信装置に返信して前記送信装置のデータ送信を許可する方式であって、
前記第一の送信側通信装置は、自通信装置から２ホップ先に存在する通信装置に固有に割り当てられた副搬送波を空きの状態にした搬送波を用いて前記ＲＴＳパケットを送信する手段を備え、
前記受信側通信装置は、自通信装置宛の前記ＲＴＳパケットを受信し、自通信装置に固有に割り当てられた副搬送波のみの搬送波を用いて前記ＣＴＳパケットを、前記ＲＴＳパケットの送信元の前記第一の送信側通信装置に返送する手段を備える
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方式。
【請求項１２】
前記第二の送信側通信装置は、前記第一の送信側通信装置が送信する前記ＲＴＳパケットを傍受すると、前記ＲＴＳパケットに使用されている副搬送波を識別し、自通信装置がデータを送信しようとする通信相手先の通信装置に固有に割り当てられた副搬送波が使用されていない場合に、当該通信相手先の通信装置にデータの送信を行う手段を備えることを特徴とする請求項１１に記載の無線通信方式。
【請求項１３】
前記受信側通信装置が送信する前記ＣＴＳパケットを傍受し、前記ＣＴＳパケットに使用されている副搬送波が、自通信装置がデータを送信しようとする通信相手先の通信装置に固有に割り当てられた副搬送波である場合には、送信を抑制する第四の送信側通信装置を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信方式。
【請求項１４】
自通信装置から１ホップで直接通信が可能な隣接通信装置の数に予め決めた閾値を設け、前記接続形態情報に含まれる前記隣接通信装置の数が前記閾値を下回る数となるように、自通信装置の送信電力を制御することを特徴とする請求項７記載の無線通信方式。
【請求項１５】
複数の通信装置が配置され、複数の副搬送波を同時に使用した搬送波により前記通信装置間でデータ送信を行う無線通信方法において、
自通信装置の周辺に位置する複数の前記通信装置の接続形態情報と前記通信装置のそれぞれに固有に割り当てられた副搬送波情報に基づき、通信相手先の通信装置を除く隣接通信装置に影響を与えない前記副搬送波を選択した搬送波を用いてデータを送信する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１６】
他の通信装置が送信する前記搬送波を傍受し、
自通信装置がデータを送信しようとする通信相手先の通信装置に固有に割り当てられた副搬送波が当該搬送波において使用されていない場合に、自通信装置の周辺に位置する複数の前記通信装置の接続形態情報と前記通信装置のそれぞれに固有に割り当てられた副搬送波情報に基づき、通信相手先の通信装置を除く隣接通信装置に影響を与えない前記副搬送波を選択した搬送波を用いて、通信相手先の通信装置にデータを送信する
ことを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信方法。
【請求項１７】
他の複数の通信装置のそれぞれが送信する複数の搬送波から、使用されていない副搬送波を検知し、
自通信装置がデータを送信しようとする通信相手先の通信装置に固有に割り当てられた副搬送波が使用されていないことを検知した場合に、自通信装置の周辺に位置する複数の前記通信装置の接続形態情報と前記通信装置のそれぞれに固有に割り当てられた副搬送波情報に基づき、通信相手先の通信装置を除く隣接通信装置に影響を与えない前記副搬送波を選択した搬送波を用いて、通信相手先の通信装置にデータを送信する
ことを更に備えたことを特徴とする請求項１６に記載の無線通信方式。
【請求項１８】
自通信装置宛の前記データを受信し、
自通信装置に固有に割り当てられた副搬送波のみの搬送波を用いて前記データの受信確認応答を、前記データの送信元の通信装置に返送する
ことを更に備えたことを特徴とする請求項１７に記載の無線通信方法。
【請求項１９】
前記複数の通信装置の接続形態は、互いに１ホップで隣接する通信装置との直接通信が可能で、２ホップ先に存在する通信装置とは直接に通信ができない接続形態であり、
自通信装置から２ホップ先に存在する通信装置に固有に割り当てられた副搬送波を空きの状態にした搬送波を用いて通信相手先の通信装置にデータを送信する
ことを特徴とする請求項１５乃至請求項１８のいずれかの請求項に記載の無線通信方法。
【請求項２０】
前記接続形態情報と前記副搬送波情報として、自通信装置から１ホップ先の通信装置及び２ホップ先の通信装置のそれぞれの識別子及び当該識別子に基づいて生成した副搬送波番号を含む隣接端末管理テーブルを有し、
前記識別子は、自通信装置から少なくとも４ホップ以内の各通信装置を一意に識別することができる固有の値である
ことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信方法。
【請求項２１】
前記識別子は、自通信装置のＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス及び自通信装置が生成する乱数のいずれかの値を用いることを特徴とする請求項２０に記載の無線通信方法。
【請求項２２】
前記副搬送波番号は、自通信装置の前記識別子を、自通信装置から少なくとも４ホップ以内の各通信装置において共通する方法で生成することを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載の無線通信方法。
【請求項２３】
自通信装置の前記識別子を含むパケットを、自通信装置から少なくとも４ホップ以内の通信装置に同報送信することを特徴とする請求項２２に記載の無線通信方法。
【請求項２４】
前記無線通信方式で用いる無線アクセス方式は、搬送波検知多重アクセス衝突回避方式を用い、直交周波数分割多重の副搬送波毎に搬送波検知を行い、データ送信を希望する送信装置がＲＴＳ(Request To Send：送信要求)パケットを受信装置に送信し、当該受信装置がＣＴＳ(Clear To Send：送信許可)パケットを前記送信装置に返信して前記送信装置のデータ送信を許可する方式であって、
送信データを有する送信側通信装置は、自通信装置から２ホップ先に存在する通信装置に固有に割り当てられた副搬送波を空きの状態にした搬送波を用いて前記ＲＴＳパケットを送信し、
自通信装置宛の前記ＲＴＳパケットを受信した受信側通信装置は、自通信装置に固有に割り当てられた副搬送波のみの搬送波を用いて前記ＣＴＳパケットを、前記ＲＴＳパケットの送信元の前記送信側通信装置に返送する
ことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信方法。
【請求項２５】
前記ＲＴＳパケットを傍受した通信装置が、前記ＲＴＳパケットに使用されている副搬送波を識別し、自通信装置がデータを送信しようとする通信相手先の通信装置に固有に割り当てられた副搬送波が使用されていない場合に、当該通信相手先の通信装置にデータの送信を行う
ことを特徴とする請求項２４に記載の無線通信方法。
【請求項２６】
前記ＣＴＳパケットを傍受した通信装置が、前記ＣＴＳパケットに使用されている副搬送波が、自通信装置がデータを送信しようとする通信相手先の通信装置に固有に割り当てられた副搬送波である場合には、送信を抑制する
ことを特徴とする請求項２４に記載の無線通信方式。
【請求項２７】
自通信装置から１ホップで直接通信が可能な隣接通信装置の数に予め決めた閾値を設け、前記接続形態情報に含まれる前記隣接通信装置の数が前記閾値を下回る数となるように、送信電力を制御することを特徴とする請求項２０に記載の無線通信方法。
【請求項２８】
複数の通信装置が配置され、複数の副搬送波を同時に使用した搬送波により前記通信装間でデータ送信が可能な無線通信方式における無線通信装置であって、
自通信装置の周辺に位置する複数の前記通信装置の接続形態情報と前記通信装置のそれぞれに固有に割り当てられた副搬送波情報に基づき、通信相手先の通信装置を除く隣接通信装置に影響を与えない前記副搬送波を選択するＭＡＣ層処理部と、
選択した前記副搬送波を含む搬送波を用いて隣接通信装置にデータの送信を行う物理層処理部と
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２９】
前記物理層処理部は、
他の通信装置が送信する前記搬送波を傍受し、自通信装置がデータを送信しようとする通信相手先の通信装置に固有に割り当てられた副搬送波が当該搬送波において使用されているか否かを識別する副搬送波受信電力検出部を含み、
前記ＭＡＣ層処理部は、
前記接続形態情報と前記副搬送波情報を管理する隣接通信装置情報管理部と、
前記副搬送波受信電力検出部が、前記通信相手先の通信装置に固有に割り当てられた副搬送波が前記搬送波に使用されていないことを識別した場合に、前記接続形態情報と前記副搬送波情報に基づき、前記通信相手先の通信装置を除く隣接通信装置に影響を与えない副搬送波を選択して、前記通信相手先の通信装置へのデータ送信を前記物理層処理部に指示する送信副搬送波決定部を含む
ことを特徴とする請求項２８に記載の無線通信装置。
【請求項３０】
前記副搬送波受信電力検出部は、他の複数の通信装置のそれぞれが送信する複数の搬送波から、使用されていない副搬送波を検知する検知手段を含み、
前記送信副搬送波決定部は、自通信装置がデータを送信しようとする通信相手先の通信装置に固有に割り当てられた副搬送波が使用されていないことを前記副搬送波受信電力検出部が検知した場合に、前記接続形態情報と前記副搬送波情報に基づき、前記通信相手先の通信装置を除く隣接通信装置に影響を与えない副搬送波を選択する第一の副搬送波選択手段を含む
ことを特徴とする請求項２９に記載の無線通信装置。
【請求項３１】
前記隣接通信装置情報管理部は、自通信装置に固有に割り当てられた副搬送波情報を管理し、
前記送信副搬送波決定部は、自通信装置宛に受信したデータの受信確認応答を当該データの送信元の通信装置に返送する際、前記副搬送波情報に基づき自通信装置に固有に割り当てられた副搬送波のみを選択する第二の副搬送波選択手段を含む
ことを特徴とする請求項２８乃至請求項３０のいずれかの請求項に記載の無線通信装置。
【請求項３２】
前記複数の通信装置の接続形態は、互いに１ホップで隣接する通信装置との直接通信が可能で、２ホップ先に存在する通信装置とは直接に通信ができない接続形態であり、
前記送信副搬送波決定部は、自通信装置から２ホップ先に存在する通信装置に固有に割り当てられた副搬送波を空きの状態にした搬送波を用いてデータを送信することを前記物理層処理部に指示することを特徴とする請求項３１に記載の無線通信装置。
【請求項３３】
前記無線通信方式で用いる無線アクセス方式は、搬送波検知多重アクセス衝突回避方式を用い、直交周波数分割多重の副搬送波毎に搬送波検知を行うことを特徴とする請求項３２に記載の無線通信装置。
【請求項３４】
前記隣接通信装置情報管理部は、前記接続形態情報と前記副搬送波情報として、自通信装置から１ホップ先の通信装置及び２ホップ先の通信装置のそれぞれの識別子及び当該識別子に基づいて生成した副搬送波番号を含み、
前記識別子は、自通信装置から少なくとも４ホップ以内の各通信装置を一意に識別することができる固有の値である
ことを特徴とする請求項３２又は請求項３３に記載の無線通信装置。
【請求項３５】
前記識別子は、当該通信装置のＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス及び当該通信装置が生成する乱数のいずれかの値を用いることを特徴とする請求項３４に記載の無線通信装置。
【請求項３６】
前記副搬送波番号は、自通信装置の前記識別子を、自通信装置から少なくとも４ホップ以内の各通信装置において共通する方法で生成することを特徴とする請求項３４又は請求項３５に記載の無線通信装置。
【請求項３７】
前記隣接通信装置情報管理部は、自通信装置の前記識別子を含むパケットを、自通信装置から少なくとも４ホップ以内の通信装置に同報送信して前記接続形態情報を生成することを特徴とする請求項３６に記載の無線通信装置。
【請求項３８】
前記無線通信方式で用いる無線アクセス方式は、データ送信を希望する送信装置がＲＴＳ(Request To Send：送信要求)パケットを受信装置に送信し、当該受信装置がＣＴＳ(Clear To Send：送信許可)パケットを前記送信装置に返信して前記送信装置のデータ送信を許可する方式であって、
前記送信副搬送波決定部は、
前記ＲＴＳパケットを送信するにあたり、自通信装置から２ホップ先に存在する通信装置に固有に割り当てられた副搬送波を空きの状態にした副搬送波を選択する手段と、
自通信装置宛の前記ＲＴＳパケットを受信し、前記ＲＴＳパケットの応答として前記ＣＴＳパケットを送信するにあたり、自通信装置に固有に割り当てられた副搬送波のみを選択する手段と
を備えることを特徴とする請求項３３に記載の無線通信装置。
【請求項３９】
前記副搬送波受信電力検出部は、前記ＲＴＳパケットを傍受して前記ＲＴＳパケットに使用されている副搬送波を検知する手段を含み、
前記第一の副搬送波選択手段は、自通信装置がデータを送信しようとする通信相手先の通信装置に固有に割り当てられた副搬送波が、前記ＲＴＳパケットに使用されていないことを前記副搬送波受信電力検出部が検知した場合に、前記接続形態情報と前記副搬送波情報に基づき、自通信装置から２ホップ先に存在する通信装置に固有に割り当てられた副搬送波を空きの状態にした副搬送波を選択する手段を含む
ことを特徴とする請求項３８に記載の無線通信装置。
【請求項４０】
前記副搬送波受信電力検出部は、前記ＣＴＳパケットを傍受して前記ＣＴＳパケットに使用されている副搬送波を検知する手段を含み、
前記ＣＴＳパケットに使用されている副搬送波が、自通信装置がデータを送信しようとする通信相手先の通信装置に固有に割り当てられた副搬送波である場合には、送信を抑制する制御手段を更に含むことを特徴とする請求項３８に記載の無線通信装置。
【請求項４１】
自通信装置から１ホップで直接通信が可能な隣接通信装置の数に予め決めた閾値を設け、前記接続形態情報に含まれる前記隣接通信装置の数が前記閾値を下回る数となるように、自通信装置の送信電力を制御する手段を有することを特徴とする請求項３４記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信方式、方法及び装置に関し、特に、搬送波検知多元接続(Carrier Sense Multiple Access: CSMA)方式または、それに類するキャリアセンス方法による媒体アクセス制御(Media Access Control: MAC)を用いて自律分散的にパケットの送受信を行う無線パケット通信方式、通信方法、及び通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連する無線パケット通信システムとして、IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11で規定されている無線LAN（Local Area Network）がある(非特許文献１、２、３参照)。この無線LANシステムでは、無線アクセス方式としてCSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance：衝突回避機能付き搬送波検知多元接続)方式が用いられている。ここでシステム、又は通信システムとは、１つ以上の端末が無線又は有線でお互いに通信可能であるような、端末、又は端末群（アクセスポイントを含む）を指す。
【０００３】
非特許文献１には、CSMA方式によるMACを用いたシステムの一例が記載されている。
【０００４】
図１５及び図１６を用いてCSMA/CA方式を用いた無線LAN端末の構成と動作について説明する。
【０００５】
図１５は、ＣＳＭＡ/ＣＡ方式を用いた無線LAN端末のＭＡＣ層処理部と物理層処理部の構成を示すブロック図である。
【０００６】
このＣＳＭＡ/ＣＡ方式による無線LANシステムでは、個々の端末が通信に使用しようとしている無線媒体（搬送波）を各端末で受信し、自分が送信しようとする無線媒体の周波数、チャンネルが空いているか否かを検知するキャリアセンスを行う。ＭＡＣ層処理部１５１０の送信バッファ１５１２に送信すべきパケットを持つ端末は、物理層処理部１５２０から受信するキャリアセンス情報に基づいて無線媒体の空塞状態を識別する。そして、送信タイミング決定部１５１３は、無線媒体が使用中から空きになった時刻からの経過時間を計測し、乱数によって決定される衝突回避期間だけキャリアセンス状態を継続するバックオフ制御を行ってパケットを送出する。衝突回避期間は図１５のDIFS(Distributed Inter Frame Space)・SIFS(Short Inter Frame Space)タイマ１５１４と、バックオフカウンタ１５１５によって計算される。
【０００７】
なお、キャリアセンスを行って個々の端末が自律分散的に送信を行う手段は必ずしもＣＳＭＡ/ＣＡ方式だけではない。
【０００８】
次に、図１６のパケットシーケンス図を用いてＣＳＭＡ/ＣＡ方式を用いた無線LANシステムの動作の概要について説明する。
【０００９】
この無線LANシステムでは、端末Ａ１０、端末Ｂ２０、端末Ｃ３０が互いに無線を介してパケット通信を行っている。端末Ａ１０と端末Ｃ３０が送信すべきパケットを持つ。このとき、他の端末が無線媒体を使用している期間は端末Ａ１０と端末Ｃ３０はキャリアセンスを行って、無線媒体が空くまで待機する。無線媒体が空いたら、その後、端末Ａ１０、端末Ｃ３０が共に、DIFSと呼ばれるシステム内で共通に規定された固定時間、送信を待機する。さらにDIFSの送信待機後、各端末が乱数を生成する。各端末は、生成した乱数にシステム内で規定される一定の固定時間を乗算した時間、さらに待機する。
【００１０】
各端末で異なる送信待機時間により送信を遅延させた後、初めに送信待機が終了した端末がデータを送信する。図１６では、端末Ａ１０がデータパケット１６０１を送信し、それに対応して端末Ｂ２０がＡｃｋ（Acknowledgement：受信成功確認）パケット１６０２を端末Ａ１０に送信する。一方、端末Ｃ３０は、送信を待機している時間中に端末Ａ１０の送信を検知するので、自端末Ｃ３０の送信を更に延期する。
【００１１】
また、本発明の関連のある別の無線パケットシステムとして、IETF (Internet Engineering Task Force)のManet (Mobile Ad hoc Network)やIEEEの802.11 Task Group s (TGs)で標準化が進められているメッシュネットワークがある(非特許文献４、５参照)。メッシュネットワークでは、ネットワークを構成する各端末が基地局またはアクセスポイントを介した通信を行なわずに直接各端末間で通信を行う。これは各端末が行う個々の通信において、それを集中的に制御する役割の基地局は存在せず自律分散的に非同期の通信を行うことを意味する。
【００１２】
また、特にIEEE 802.11sでは、IEEE 802.11で規定されている上記ＣＳＭＡ/ＣＡ方式が無線アクセス方式として用いられている。これは各端末が送信を開始するときに確率的に衝突を回避するために用いられている。ここで、衝突とはある端末が受信処理を行うときに、同時に２波以上の電波が互いに干渉波として到着し、結果的に電波の受信側で当該端末宛の信号波を分離できない状態を指す。よって必ずしも、電波到達範囲内にある２端末が同時に送信を行った場合に衝突が生じるわけではない。
【００１３】
次に図１７を用いて、一般的なメッシュネットワークの動作とそれに付随する「さらし端末問題」について説明する。
【００１４】
図１７において、縦軸が各端末共通の時間軸であり、横軸が一次元空間の軸である。図１７において、端末Ａ１００、端末Ｂ２００、端末Ｃ３００、端末Ｄ４００が平面上に直列に並んでいる。ここで、各端末は隣接端末にのみ到達可能な電波によって通信を行っており、隣接端末の次の隣接端末との通信はできないものとする。これは、自端末が送信する電波が隣接端末のさらに次の端末に対する与干渉源とはならないと仮定することと同値である。
【００１５】
そして、端末Ｂ２００は端末Ａ１００に対して送信すべきパケットを保持し、端末Ｃ３００は端末Ｄ４００に対して送信すべきパケットを保持している状態であるとする。
【００１６】
このような状態において、はじめに端末Ｂ２００が端末Ａ１００に送信を開始し、データ１７０１を送信する。このデータ１７０１は、マルチキャリアを用いた伝送方式の場合は、当該端末に割り当てられた全サブキャリアを使用して送信され、シングルキャリアの場合はその割り当てられた単一、又は複数のシングルキャリアを用いて送信される。
【００１７】
ここで、ＣＳＭＡ/ＣＡ方式又はそれ以外のキャリアセンスを用いた無線アクセス方式の場合には、端末Ｃ３００は、キャリアセンスの結果、端末Ｂ２００からの電波を受信するので、端末Ｄ４００へのデータ１７０２の送信を延期する。つまり、端末Ｂ２００が端末Ａ１００に送信している電波は端末Ｃ３００にも到達する。そのため、端末Ｃ３００のキャリアセンス機能により、端末Ｃ３００から端末Ｄ４００へのデータ１７０２の送信を延期する。しかし、端末Ｃ２００から端末Ｄ４００に送信されるデータ１７０２は、端末Ｄ４００においては、端末Ｂ２００が端末Ａ１００に送信しているデータ１７０１との干渉が起こらないため、物理的には送信が可能である。
【００１８】
このように、ＣＳＭＡ/ＣＡ方式又はそれ以外のキャリアセンスを用いた無線アクセス方式においては、物理的には送信が可能であるにもかかわらず、送信ができない状況が発生する場合がある。このときの端末Ｃ３００を「さらし端末」と呼び、このように受信端末とは衝突が発生しない位置関係にある隣接端末の送信の機会が奪われ、システム全体の無線の効率が低下する問題を「さらし端末問題」と呼ぶ。
【００１９】
上述した、ＣＳＭＡ/ＣＡ方式または、キャリアセンス方式を用いたメッシュネットワークを構成する端末Ａ１００乃至端末Ｄ４００に例示した端末のブロック図を図１８に示す。この端末の構成は、図１５に例示した端末Ａ１０乃至端末Ｃ３０と基本的な構成は同じである。ただし無線アクセス方式については、必ずしも無線が空きとなった後に固定時間送信を延期する必要はない。そのため、図１５のＤＩＳＦ・ＳＩＦＳタイマ１５１４及びバックオフカウンタ１５１５を含まない。
【００２０】
当該端末は、物理層処理部１８２０の変復調装置１８２１から送られるキャリアセンス情報を基に、ＭＡＣ層処理部１８１０内の送信タイミング決定部１８１３が送信タイミングを決定する。また、送信バッファ１８１２は上位層処理部から送られて来た送信すべきパケットを格納し、送信タイミング決定部１８１３で決定された送信タイミングの情報を基にして、パケットを送信する。受信バッファ１８１１は、変復調装置１８２１で復調されたパケットを受け取り、ＭＡＣ層処理部１８１０での制御の処理に用いられたのち、上位層処理部に渡すために、受信したパケットを一時的に格納する。
【００２１】
特許文献１は、前記の「さらし端末問題」を解決する発明を開示する。この特許文献１による、「さらし端末問題」を解決する発明について、図１９及び図２０を用いて説明する。
【００２２】
図１９は、特許文献１に記載されている無線パケットネットワークのトポロジを示すシステム概念図である。
【００２３】
図１９では、端末Ａ１９０３、端末Ｂ１９０２、端末Ｃ１９０４、端末Ｄ１９０５及び端末Ｅ１９０６の５端末で構成されるシステムを例示する。ここで端末Ａ１９０３は、端末Ｂ１９０２に対して送信すべきパケットを持ち、端末Ｃ１９０４は端末Ｄ１９０５に対して送信すべきパケットを持つ。また、点線で示す領域１９０１は端末Ｂ１９０２の電波到達範囲を示し、実線で示す領域１９０７は端末Ａ１９０３の電波到達範囲を示す。
【００２４】
このように構成されるシステムにおいて、端末Ｄ１９０５は端末Ａ１９０３の電波到達範囲である領域１９０７の外側に位置するので、端末Ａ１９０３が端末Ｂ１９０２に対してパケットを送信中であっても、端末Ｃ１９０４は端末Ｄ１９０５に対してパケットを送信することが可能である。しかし、実際には各端末のキャリアセンス機能により、端末Ｃ１９０４は端末Ａ１９０３と同時にパケットを送信することができない、「さらし端末問題」が発生する。
【００２５】
特許文献１が開示する発明は、いわゆる「隠れ端末」問題を避けるために用いる、コントロールメッセージを用いる技術である。なお、「隠れ端末」問題とは、互いに信号到達範囲外にある端末同士Ａ、Ｂが互いにキャリアセンスをすることができないために生じる。つまり、互いが電波を出していることを認識できずに通信を始めてしまい、端末Ａの通信相手となる端末Ｃにおいて、端末Ａのキャリアと、端末Ａのキャリアをセンスできない「隠れ端末Ｂ」のキャリアとが衝突し、データの転送効率の低下をもたらす事象をいう。
【００２６】
このコントロールメッセージは、データ送信を希望する送信端末がＲＴＳ(Request To Send：送信要求)を受信端末に送信し、受信端末がＣＴＳ(Clear To Send：送信許可)を送信端末に返信して送信端末のデータ送信を許可する。これにより、送信端末と受信端末の全ての隣接端末に対して、無線チャネルが使用されていることを知らせることができる。
【００２７】
特許文献１が開示する発明では、端末Ａ１９０３が端末Ｂ１９０２に送信するＲＴＳパケットを端末Ｃ１９０４が傍受する。端末Ｃ１９０４は傍受したＲＴＳパケットから当該通信に関わる情報を抽出し、さらに、別途取得してある信号品質―アドレス対応関係表から隣接端末の位置関係を把握する。そして、端末Ｃ１９０４からの送信が端末Ｂ１９０２に影響を与えないことを確認してから、端末Ｄ１９０５への送信を実行する。
【００２８】
端末Ｃ１９０４から端末Ｄ１９０５へのデータパケット送信にあたって、端末Ｃ１９０４は、傍受したＲＴＳパケットから抽出した情報から、端末Ａ１９０３が実行するパケット送信の送信予約(他端末送信抑止)時間を確認しておく。端末Ｃ１９０４は、この時間を参照して、干渉が発生しないように端末Ｄ１９０５へのデータパケットの送信と端末Ｄ１９０５からのＡｃｋパケットの受信を行なうように時間制御を行う。
【００２９】
図２０は、特許文献１における端末Ａ、端末Ｃが送信するデータパケットと、それに対応する端末Ｂ、端末Ｄが送信するＡｃｋパケットの送信のタイミングを示すパケットシーケンス図である。
【００３０】
端末Ａ１９０３は、端末Ｂ１９０２に対してＲＴＳパケット２００１を送信する。このＲＴＳパケット２００１は同時に端末Ｃ１９０４にも到達する。ＲＴＳパケット２００１を傍受した端末Ｃ１９０４は、そのＲＴＳパケット２００１の情報を抽出し、ＲＴＳパケット２００１の送信先アドレスと、送信予約時間に関するＮＡＶ（Network Allocation Vector：ネットワーク割当ベクトル）情報２００２を抽出する。一方、ＲＴＳパケット２００１を受信した端末Ｂ１９０２は、端末Ａ１９０３に対してＣＴＳパケット２００７を送信する。
【００３１】
端末Ａ１９０３は端末Ｂ１９０２からのＣＴＳパケット２００７を受信した後、固定時間待機した後にデータパケット２００３を端末Ｂ１９０２に対して送信する。
【００３２】
一方、端末Ｃ１９０４は、前記抽出した送信先アドレス情報から、別途取得してある信号品質―アドレス対応関係表を参照して自端末の端末Ｄ１９０５へのデータパケットの送信が可能であると判断する。さらに、端末Ｃ１９０４は、前記抽出したＮＡＶ情報２００２から、端末Ａ１９０３の送信予約時間を参照して、データパケット２００５の送信に利用できる最大送信時間に関する情報を得る。そして、端末Ｃ１９０４は、その送信可能時間に関する情報を基に、端末Ｄ１９０５に対してデータパケット２００５を送信する。
【００３３】
端末Ｃ１９０４は、送信するデータパケット２００５の送信終了が、端末Ａ１９０３が送信するデータパケット２００３の送信終了と同時刻になるように、データパケット２００５のパケットの長さを調整して送信を行う。
【００３４】
ここで、データパケット２００３に対するＡｃｋパケット２００４及びデータパケット２００５に対するＡｃｋパケット２００６が、それぞれ同時に端末Ｂ１９０２から端末Ａ１９０３へと、端末Ｄ１９０５から端末Ｃ１９０４へ送信される。しかし、端末Ａ１９０３は、端末Ｄ１９０５の信号到達範囲外であり、端末Ｃ１９０４は、端末Ｂ１９０２の信号到達範囲外なので、Ａｃｋパケット２００４及びＡｃｋパケット２００６は、同時に送受信したとしても、衝突することなくそれぞれ端末Ａ１９０３と端末Ｃ１９０４で受信することができる。
【００３５】
なお、図１９において、端末Ｅ１９０６も端末Ｄ１９０５に対してデータ送信するために待機しているとすると、端末Ｅ１９０６が、端末Ｃ１９０４と同様の処理を行なってデータ送信すると、端末Ｅ１９０６と端末Ｃ１９０４のデータの衝突が発生する。そこで、端末Ｅ１９０６や端末Ｃ１９０４の処理においては、ランダムな時間だけ待機してから送信を開始するバックオフ機能を持たせることも開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３６】
【特許文献１】特開2007-67472号公報
【非特許文献１】ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition
【非特許文献２】IEEE Std 802.11a-1999(Supplement to IEEE Std 802.11-1999)
【非特許文献３】IEEE Std 802.11g"-２１０３  (Amendment to IEEE Std 802.11", 1999 Edition (Reaff ２１０３)
【非特許文献４】IEEE 802.11 TGs Draft v2.0
【非特許文献５】IETF MANET RFC3626
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
しかし、上述の特許文献１に開示されている発明を、さらし端末が２端末以上隣接して存在するようなメッシュネットワークに適用すると次のような問題が発生する。
【００３８】
図２１（a）、（ｂ）は、本発明が解決しようとする課題を説明するための模式図である。
【００３９】
端末Ａ２１０１、端末Ｂ２１０２、端末Ｃ２１０３、端末Ｄ２１０４、端末Ｅ２１０５及び端末Ｆ２１０６の６台の端末が、図２１(a)に示すように二次元上に配置されている。各端末はそれぞれ実線２１１２で示された部分で他の端末と隣接関係にある。隣接関係にはない端末との通信はできないとする。また、各端末は無線ＬＡＮのＣＳＭＡ/ＣＡ方式による無線アクセス方式が用いられている。
【００４０】
また、図２１(a)の矢印で示すように、端末Ｂ２１０２は、端末Ａ２１０１に対して送信すべきパケットを持ち、端末Ｃ２１０３は端末Ｄ２１０４に対して送信すべきパケットを持ち、端末Ｅ２１０５は端末Ｆ２１０６に対して送信すべきパケットを持つ。
【００４１】
図２１(ｂ)は、それぞれの端末がパケットを送信する様子を示す。
【００４２】
まず端末Ｂ２１０２が端末Ａ２１０１に対してパケット２１０７の送信を開始する。このパケット２１０７の電波は端末Ｃ２１０３と端末Ｅ２１０５でも傍受される。
【００４３】
端末Ｃ２１０３はこのケット２１０７に含まれている情報を解析し、さらに通信開始の前に予め情報収集して生成してある自端末と隣接局との隣接関係の表を参照して、端末Ｄ２１０４へのパケット２１０８の送信を開始する。このパケット２１０８の電波は端末Ｂ２１０２と端末Ｅ２１０５でも傍受される。
【００４４】
ここで端末Ｆ２１０６に対して送信すべきパケットを持つ端末Ｅ２１０５は、端末Ｂ２１０２からのパケット２１０７と端末Ｃ２１０３からのパケット２１０８を同時に傍受することになる。従って、端末Ｂ２１０２と端末Ｃ２１０３からの電波は互いに干渉し、端末Ｅ２１０５においては、正常な受信動作ができず、端末Ｆ２１０６に対してのパケットの送信可否判断を行うことができない。
【００４５】
このように、さらし端末が２端末以上隣接して存在するようなメッシュネットワークにおいては、隣接端末から送信されるパケットを傍受してそのパケットに含まれる情報を解析することで自端末のパケット送信の可否判断をしようとしても、複数の隣接端末からのパケット送信電波による干渉が発生するので、特許文献１に開示されている発明を適用することができない。
【課題を解決するための手段】
【００４６】
本発明の目的は、さらし端末が２端末以上隣接して存在するような無線メッシュネットワークにおいても、自端末のパケット送信の可否判断を自律分散的に行うことができる無線通信方式、方法及び装置を提供することにある。
【００４７】
本発明に係る無線通信方式は、複数の通信装置が配置され、複数の副搬送波を同時に使用した搬送波により通信装置間でのデータ送信が可能な無線通信方式において、自通信装置の周辺に位置する複数の前記通信装置の接続形態情報と前記通信装置のそれぞれに固有に割り当てられた副搬送波情報に基づき、通信相手先の通信装置を除く隣接通信装置に影響を与えない前記副搬送波を選択した搬送波を用いてデータの送信を行う送信側通信装置を含む。
【００４８】
本発明に係る無線通信方法は、複数の通信装置が配置され、複数の副搬送波を同時に使用した搬送波により前記通信装置間でのデータ送信を行う無線通信方法において、自通信装置の周辺に位置する複数の前記通信装置の接続形態情報と前記通信装置のそれぞれに固有に割り当てられた副搬送波情報に基づき、通信相手先の通信装置を除く隣接通信装置に影響を与えない前記副搬送波を選択した搬送波を用いてデータを送信することを特徴とする。
【００４９】
本発明に係る無線通信装置は、複数の通信装置が配置され、複数の副搬送波を同時に使用した搬送波により前記通信装置間でのデータ送信が可能な無線通信方式における無線通信装置であって、自通信装置の周辺に位置する複数の前記通信装置の接続形態情報と前記通信装置のそれぞれに固有に割り当てられた副搬送波情報に基づき、通信相手先の通信装置を除く隣接通信装置に影響を与えない前記副搬送波を選択するＭＡＣ層処理部と、選択した前記副搬送波を含む搬送波を用いて隣接通信装置にデータの送信を行う物理層処理部とを含む。
【発明の効果】
【００５０】
本発明は、無線メッシュネットワークにおける無線の利用効率を改善し、各パケットの送信元の通信装置と宛先の通信装置間での通信遅延を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１−Ａ】本発明の実施形態におけるネットワークの構成を示す模式図である。
【図１−Ｂ】本発明の実施形態におけるネットワークの構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態における端末の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の原理を説明するシーケンス図である。
【図４】本発明の実施形態における端末をメッシュネットワークに適用した場合の動作を説明するシーケンス図である。
【図５】本発明の実施形態における各端末が管理している隣接端末管理テーブルを示す模式図である。
【図６】ビーコンフレームの一例を示す模式図である。
【図７】本発明の実施形態における端末のリンク確立時の動作を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態における隣接端末管理テーブルと割り当てサブキャリア管理テーブルの生成方法を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態における端末間でのパケット送受信動作を説明するフローチャートである。
【図１０】図９で説明した動作を図４のトポロジに適用した際の各端末の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】図９で説明した動作を図４のトポロジに適用した際の各端末の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】図９で説明した動作を図４のトポロジに適用した際の各端末の動作を説明するフローチャートである。
【図１３−Ａ】本発明の実施形態における隠れ端末問題とさらし端末問題を同時に解決する実施形態を説明する模式図である。
【図１３−Ｂ】本発明の実施形態における隠れ端末問題とさらし端末問題を同時に解決する実施形態を説明する模式図である。
【図１３−Ｃ】本発明の実施形態における隠れ端末問題とさらし端末問題を同時に解決する実施形態を説明する模式図である。
【図１３−Ｄ】本発明の実施形態における隠れ端末問題とさらし端末問題を同時に解決する実施形態を説明する模式図である。
【図１３−Ｅ】本発明の実施形態における隠れ端末問題とさらし端末問題を同時に解決する実施形態を説明する模式図である。
【図１４】本発明の実施形態における端末の送信電力と隣接端末数の関係を示す模式図である。
【図１５】関連する技術におけるＣＳＭＡ/ＣＡ方式を用いた無線LANの端末装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】関連する技術におけるＣＳＭＡ/ＣＡ方式を用いた無線LANの端末装置間のデータのやりとりを示すシーケンス図である。
【図１７】関連する技術におけるメッシュネットワークの動作とさらし問題を説明する模式図である。
【図１８】関連する技術におけるメッシュネットワークを構成する端末装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】関連する技術におけるメッシュネットワークのトポロジを示すシステム概念図である。
【図２０】関連する技術におけるメッシュネットワークを構成する端末間のパケットのやりとりを示す模式図である。
【図２１】関連する技術におけるメッシュネットワークで解決できないさらし端末問題を説明するシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明を実施するための形態において、自律分散的にパケットの送受信を行う無線通信装置を端末と称する。また、本発明を実施するための形態における無線通信方式で用いる無線アクセス方式は、搬送波検知多重アクセス衝突回避方式を用い、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式の副搬送波（サブキャリア）毎に搬送波検知（キャリアセンス）を行うものとする。
【００５３】
図１−Ａ及び図１−Ｂは、本発明の実施形態に係るシステム構成図である。図１−Ａでは、端末A１、端末B２、端末C３、端末D４、端末E５及び端末F６が図示するようなメッシュネットワークを構成する。また、図１−Ｂでは、端末A１、端末B２、端末C３及び端末D４が図示するようなメッシュネットワークを構成する。
【００５４】
各端末は、互いに自端末以外の隣接する端末からの電波が正常に受信できる距離を置いて配置されている。さらに各端末は、正常に電波の受信ができる場合には、必ずそのうえで、無線媒体を介してのパケット送受信を行うための論理的なリンクを確立する。
【００５５】
図１−Ａ及び図１−Ｂのいずれに示すシステムにおいても、各端末のパケット送信を中継する基地局またはアクセスポイントは存在しない構成となっている。そのため、例えば、図１−Ａにおいて、端末Ａ１が端末Ｃ３に対してパケットを送信する場合は、予め該システム内で用いられているルーティングプロトコルに従って、例えば端末Ｂ２を中継して送信を行う。
【００５６】
図２は、本発明の実施形態に係る端末のＭＡＣ層処理部２１と物理層処理部２２の機能構成を示すブロック図である。
【００５７】
ＭＡＣ層処理部２１は、受信バッファ２１１、送信バッファ２１２、送信タイミング決定部２１３、送信サブキャリア決定部２１４、フレーム内容解析部２１５及び隣接端末情報管理部２１６を含む。
【００５８】
受信バッファ２１１は、物理層処理部２２を介して受信したデータを格納する。送信バッファ２１２は、上位層処理部から転送されてくる送信すべきデータを格納する。送信タイミング決定部２１３は、無線媒体を介して送信データを送信する際の送信タイミングを決定する。送信サブキャリア決定部２１４は、後述するように、隣接端末情報管理部２１６で管理する情報を基に、自端末から２ホップ先に存在する端末の識別子に対応するサブキャリア番号のサブキャリアを空けた状態の無線媒体でパケットを送信する。フレーム内容解析部２１５は、受信または傍受したパケットに含まれる情報を解析して、送信タイミング決定部２１３や隣接端末情報管理部２１６に情報を送る。そして、隣接端末情報管理部２１６は、自端末から４ホップ先までに存在する各隣接端末の識別子と、そのうち２ホップ先までに存在する各隣接端末の識別子に対応するサブキャリア番号を保持し、さらに、１ホップの隣接関係を各隣接端末に送るためのテーブルを作成する。
【００５９】
また物理層処理部２２は、サブキャリア変復調装置２２１及びサブキャリア毎受信電力検出部２２２を含む。
【００６０】
サブキャリア変復調装置２２１は、ＭＡＣ層処理部２１の送信サブキャリア決定部２１４で決定したサブキャリアを用いて、送信すべきデータを変調する。サブキャリア毎受信電力検出部２２２は、自分宛のデータパケットを受信する電波、または、他端末宛のパケットを傍受する電波、または、他端末宛のパケットが自端末に同時に複数届いて干渉状態になっている電波から、送信側端末の送信サブキャリア決定部２１４によって送信時に決定された空き状態となっているサブキャリアを検出し、この空きとなっているサブキャリアに対応するサブキャリア番号を検出する。
【００６１】
ここでサブキャリア毎受信電力検出部２２２は、サブキャリア毎の受信電力の検出を目的として使われるとともに、通常の全サブキャリアに渡る受信電力検出（キャリアセンス）の目的としても使用される。
【００６２】
また、各端末の識別子とは、例えば、通常ＩＥＥＥが規定しているＭＡＣアドレスやＩＰアドレス、アプリケーションで割り当てられる各端末に固有の値、さらに他の方法で割り当てられる各端末に固有の識別子が用いられる。しかし、必ずしもそれらの方法による必要はなく、自端末から少なくとも４ホップ以内において、各端末を一意に識別することができる固有の値であればよい。
【００６３】
また、識別子に対応して割り当てるサブキャリア番号は、自端末から少なくとも４ホップ以内の各端末において共通の方法により生成されなければならない。例えば、各端末に固有の識別子としてＭＡＣアドレスを用いる場合には、ＭＡＣアドレスそのものの値やその最終バイトなどを、そのシステム内でデータの送信用として用いられている全サブキャリアの数を基にして、その剰余を各端末のサブキャリア番号とすることができる。
【００６４】
図３は、本発明の原理を説明するためのシーケンス図である。
【００６５】
図３において、端末Ａ１、端末Ｂ２、端末Ｃ３及び端末Ｄ４が直線上に配置されているものとする。そして、各端末は、互いに隣接する端末との通信のみが可能であり、２ホップ先に存在する端末との通信を直接行うことはできない。２ホップ先に存在する端末に対してパケットを送信する場合は、まず隣接する端末（１ホップ先の端末）に対してパケット送信を行い、そのパケットを受信した端末が、さらにその端末と隣接する端末（最終的な宛先端末）に対して送信を行う。
ここで、全端末Ａ乃至Ｄのうち、端末Ｂ２と端末Ｃ３がそれぞれ端末Ａ１と端末Ｄ３に対して送信すべきパケットを保持しているものとする。
【００６６】
端末Ｂ２では、後述する方法で既に作成している隣接端末情報から、端末Ａ１が自端末からみて隣接関係（１ホップ）にあり、直接パケットの送受信が可能であることが既知であるとする。また、各端末のそれぞれの識別子をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとし、対応するサブキャリア番号を１、２、３、４とする。なお、ここで云う隣接端末情報は、後述する隣接端末管理テーブルと割り当てサブキャリア管理テーブルを概念的に説明するものである。
【００６７】
まず、端末Ｂ２が保持していた端末Ａ１宛のパケットを端末Ａ１に対して送信する。端末Ｂ２では、この送信にあたって、自端末からみて２ホップ先である端末Ｄ４の識別子に対応するサブキャリア番号を認識する。各端末で作成している隣接端末情報３１５を参照することにより、自端末からみて２ホップ先の端末の識別子に対応するサブキャリア番号を認識することができる。そして端末Ｂ２は、データパケット３０１を送信する時に、図３に示すキャリアB３１２のようにサブキャリア番号４のサブキャリアを空けたキャリアを用いて送信を行う。このように、本発明の実施形態における端末は、パケットを送信するに当たって、自端末からみて２ホップ先の端末の識別子に対応するサブキャリア番号のサブキャリアを空けたキャリアを用いる。
【００６８】
端末Ｂ２が端末Ａ１に送信したパケット３０１のキャリアB３１２は隣接関係にある端末Ｃ３でも傍受される。端末Ｃ３は、物理層２２のサブキャリア変復調装置２２１でキャリアB３１２の受信処理を行った後、サブキャリア毎受信電力検出部２２２において、このキャリアB３１２はサブキャリア番号４が空きであることを検出する。この検出された情報はＭＡＣ層処理部２１の送信タイミング決定部２１３と隣接端末情報管理部２１６に送られる。
【００６９】
端末Ｃ３の送信タイミング決定部２１３は、これから送信すべきパケットの宛先である端末Ｄ４の識別子に対応するサブキャリア番号４が空きであることを検出した旨の通知を受けた後、端末Ｄ４宛のデータパケットの送信を物理層処理部２２に指示する。
【００７０】
このように端末Ｃ３は、端末Ｂ２が端末Ａ１に送信しているデータパケットのキャリアB３１２の受信を検出していても、つまり、端末Ｂ２が送信するキャリアB３１２にさらされていても、端末Ｄ４宛のデータパケットを送信することができる。このときに端末Ｃ３から送信されるデータパケットは、前記と同様にして、端末Ｃ３から２ホップ先の端末Ａ１の識別子に対応するサブキャリア番号１のサブキャリアが空の状態のキャリアＣ３１３を用いて送信される。
【００７１】
次に、端末Ｂ２から端末Ａ１へのデータパケットの送信が正常に終了すると、端末Ａ１は端末Ｂ２に対して前記データパケットに対応するＡｃｋパケットの送信を行う。
【００７２】
ここで各端末が、自端末から見て２ホップ先の端末の識別子に対応するサブキャリア番号のサブキャリアを空きにしてパケット送信するということは、互いに隠れ端末の関係にある端末以外の、そのパケットを受信可能な複数存在する可能性のある１ホップ先の端末のうち、自端末（端末Ａ１）の識別子に対応したサブキャリア番号を用いて送信を行っている（行おうとしている）端末（自端末に送信している端末）数はある時点で必ず唯１つであるということができる。そこで、自端末（端末Ａ１）に対しデータパケットの送信を行っていた端末Ｂ２がその唯一つの端末に該当し、その送信が終了した時点で、自端末（端末Ａ１）に対応するサブキャリアが空きになることが、予め判断可能となる。
【００７３】
または、自端末（端末Ａ１）に対してデータパケットの送信を行っている送信元端末（端末Ｂ２）の１ホップ先に端末Ｃ３以外にも複数の端末があったとしても、それらのいずれの端末（端末Ｂ２の１ホップ先の端末Ｃ３を含む端末）も、データパケットを他の端末に送信する際には、それらの端末からみて２ホップ先に存在する自端末（端末Ａ１）に対応するサブキャリアを空きにしたキャリアを用いて送信することになる。従って、自端末（端末Ａ１）に対してデータパケットの送信を行っている送信元端末（端末Ｂ２）においては、その送信が終了した時点で、自端末（端末Ａ１）に対応するサブキャリアの受信はいずれの端末のキャリアからも影響されないことが、予め判断可能となる。
【００７４】
よって端末Ａ１は、前記自端末の識別子に対応したサブキャリア番号を、隣接端末情報３１５を参照して取得し、そのサブキャリア番号１に対応するサブキャリアのみを用いてＡｃｋパケットの送信を行う（キャリアＡ３１１）。
【００７５】
次に、端末Ｃ３からのデータパケットを正常に受信した端末Ｄ４も前記と同様にして、自端末（端末Ｄ４）に対応したサブキャリア番号４のサブキャリアのみを用いてＡｃｋパケットを送信する（キャリアＤ３１４）。
【００７６】
関連する技術においては、Ａｃｋパケットはそれ自体が一つのパケット種別として定義されており、受信したＡｃｋパケットに含まれる情報を解析してはじめてＡｃｋパケットであると検出可能である。従って、データパケットの受信側でデータパケットを正常に受信できていたとしても、データパケットの送信側でＡｃｋパケットを正常に受信できなかった（Ａｃｋパケットを検出できなかった）場合には、データパケットの再送処理が行われる。
【００７７】
本発明においては、各端末に割り当てられているサブキャリア番号は、互いに共通の情報として既知である。よって、端末に対応したサブキャリア番号のサブキャリアのみを用いたＡｃｋパケットを受信した場合は、パケットに含まれている情報を解析しなくても、そのＡｃｋパケットの送信元とそのパケット種別がＡｃｋであることが一意に決定可能である。よって、必ずしも関連する技術において用いられているようなＡｃｋパケットを用いる必要はなく、Ａｃｋパケットの受信側で明らかに信号であるとわかるパターンなど、キャリアセンス機能を用いて検知できるものでもよい。
【００７８】
図４は、本発明をメッシュネトワークに適用した場合の動作を説明するシーケンス図である。図４のシーケンス図を参照して、各端末が二次元上に配置されている場合について説明する。
【００７９】
通信システム内には端末Ａ１、端末Ｂ２、端末Ｃ３、端末Ｄ４、端末Ｅ５、端末Ｆ６が存在する。図３のシーケンス図と同様に、各端末は互いに隣接する端末との通信のみが可能であり、２ホップ先の端末との通信を直接行うことはできない。
【００８０】
ここで、全端末Ａ乃至Ｆのうち、端末Ｂ２と端末Ｃ３と端末Ｅ５はそれぞれ、端末Ａ１、端末Ｄ４、端末Ｆ６に対して、送信すべきパケットを保持しているものとする。また図３と同様に、各端末は、既に作成していている隣接端末情報にもとづいて、自端末と隣接関係（１ホップ）にあり、直接パケットの送受信が可能である端末を予め既知であるとする。また、各端末のそれぞれの識別子をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆとし、それに対応するサブキャリア番号を１、２、３、４、５、６とする。
【００８１】
まず端末Ｂ２が、端末Ａ１に対してデータパケットを送信する。端末Ｂ２からの２ホップ先の端末の識別子はＤとＦであり、それらの識別子に対応するサブキャリア番号は４、６である。このため、端末Ｂ２の送信サブキャリア決定部２１４は、２ホップ先の端末の識別子に対応したサブキャリア番号４、６を空きにして端末Ａ１にデータパケット４０１の送信を行う（キャリアＢ４１８）。このデータパケットは端末Ｂ２と隣接関係にある端末Ｃ３と端末Ｅ５に到達する。
【００８２】
端末Ｃ３は、端末Ｂ２から送信されたデータパケット４０３を傍受し、サブキャリア毎受信電力検出部２２２を用いて、端末Ｄ４と端末Ｆ６の識別子に対応するサブキャリア番号４、６が空であることを検出する。そして端末Ｄ４への送信が可能であると判断し、データパケット４０５の送信を行う。このとき、前記と同様にして、端末Ｃ３から２ホップ先の端末Ａ１と端末Ｆ６の識別子に対応するサブキャリア番号１、６を空にして送信する（キャリアＣ４１９）。
【００８３】
端末Ｃ３が送信したデータパケットは、端末Ｅ５にも到達する。端末Ｅ５は、端末Ｂ２からのキャリアＢ４１８で示されるサブキャリアで送信されたデータパケット４０４と、端末Ｃ３からのキャリアＣ４１９で示されるサブキャリアで送信されたデータパケット４０８をほぼ同時に受信する。そのため、端末Ｅ５においては、これらの複数の送信パケットの電波が互いに干渉波となり、それらを正常に受信することができない。つまり、端末Ｅ５においては、それぞれのデータパケットに含まれている情報に基づく、自端末（端末Ｅ５）のデータパケットの送信可否判断ができないことになる。
【００８４】
しかし、各端末のサブキャリアシンボルレベルでの同期がとれていれば、各端末が受信する電波は、サブキャリア毎に加算されて受信される。よって端末Ｂ２が送信するキャリアＢ４１８と端末Ｃ３が送信するキャリアＣ４１９はサブキャリア毎に加算されて、端末Ｅ５では端末Ｅ受信波４２３に示すように受信される。
【００８５】
よって端末Ｅ５は、互いに干渉波となる電波を受信している場合でもサブキャリア番号６が空きであることを検出し、さらし端末である端末Ｅ５が端末Ｆ６にパケットを送信することが可能となる。上記の電波の性質を利用し、端末Ｅ５は端末Ｆ６に対してデータパケット４０９の送信を行う。このときも、端末Ｅ５から２ホップ先の端末Ａ１と端末Ｄ４の識別子に対応するサブキャリア番号１、４を空にして送信する（キャリアＥ４２１）。
【００８６】
端末Ｂ２からデータパケットを受信した端末Ａ１は、図３と同様の仕組みを利用して自端末の識別子に対応したサブキャリア番号１を用いて端末Ｂ２に対してＡｃｋパケットの送信を行う（キャリアＡ４１７）。このとき、端末Ｂ２は、端末Ｃ３が端末Ｄ４に送信している電波も受信していることになるが、端末Ｃ３が送信している電波は、サブキャリア番号１と６が空いているので端末Ａ１がサブキャリア番号１を用いて送信するＡｃｋパケットを正常に受信することができる。また時間によっては、端末Ｂ２は、端末Ｅ５が端末Ｆ６に送信している電波も受信していることになる。この場合も端末Ｅ５が送信している電波は、サブキャリア番号１と４が空いているので端末Ａ１がサブキャリア番号１を用いて送信するＡｃｋパケットを正常に受信することができる。
【００８７】
同様に端末Ｃ３からのデータパケットを受信した端末Ｄ４は、端末Ｃ３に対してサブキャリア番号４でＡｃｋパケットの送信を行う（キャリアＤ４２０）。このとき、端末Ｃ３は、端末Ｅ５が端末Ｆ６に送信している電波も受信していることになるが、端末Ｅ５が送信している電波は、サブキャリア番号１と４が空いているので端末Ｄ４がサブキャリア番号４を用いて送信するＡｃｋパケットを正常に受信することができる。また時間によっては、端末Ｃ３は、端末Ｂ２が端末Ａ１に送信している電波も受信していることになる。この場合も端末Ｂ２が送信している電波は、サブキャリア番号４と６が空いているので端末Ｄ４がサブキャリア番号４を用いて送信するＡｃｋパケットを正常に受信することができる。
【００８８】
また、同様に端末Ｆ６は端末Ｅ５に対してサブキャリア番号６でＡｃｋパケットの送信を行う（キャリアＦ４２２）。このとき、端末Ｅ５は、端末Ｃ３が端末Ｄ４に送信している電波も受信していることになるが、端末Ｃ３が送信している電波は、サブキャリア番号１と６が空いているので端末Ｆ６がサブキャリア番号６を用いて送信するＡｃｋパケットを正常に受信することができる。また時間によっては、端末Ｅ５は、端末Ｂ２が端末Ａ１に送信している電波も受信していることになる。この場合も端末Ｂ２が送信している電波は、サブキャリア番号４と６が空いているので端末Ｆ６がサブキャリア番号６を用いて送信するＡｃｋパケットを正常に受信することができる。
【００８９】
このようにして、本発明は、たとえさらし端末が２端末以上隣接して存在するようなメッシュネットワークであったとしても、さらし端末の問題が発生することなく、目的とする隣接端末にパケットを送信し、Ａｃｋパケットを正常に受信することができる。
【００９０】
次に、図５の模式図を用いて、各端末が保持している隣接端末管理テーブルと割り当てサブキャリア管理テーブルの概要について説明する。なお、それらのテーブルの作成の詳細については図７及び図８を参照して後述する。
【００９１】
まず、隣接端末管理テーブルを構築するためには、各端末が自端末からみて２ホップ先の端末に対応する識別子まで知る必要がある。通常、自端末からみて１ホップ先の端末（隣接端末）とは論理的なリンクが確立されているため、新たに情報を取得する必要はない。さらに１ホップ先につながっている２ホップ先の端末の情報を取得するには様々な方法がある。
【００９２】
ＩＥＴＦのＯＬＳＲ（Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  Ｌｉｎｋ  Ｓｔａｔｅ  Ｒｏｕｔｉｎｇ）のＨＥＬＬＯパケットを利用して取得する方法がある。このＨＥＬＬＯパケットは、通常ＯＳＩ参照モデルのレイヤ３におけるルーティングパスを確立するために定常的に隣接端末に同報されるパケットである。
【００９３】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓ  Ｄｒａｆｔ  ｖ２．０で規定されているメッシュネットワークでは、各端末が隣接端末に対して周期的にビーコンを送信している。従って、各端末が、自端末に隣接している端末の識別子をビーコンフレームに含めて送信を行うことで、それを受信した各端末は２ホップ先までの端末の識別子を取得することが可能である。図６はこのビーコンフレームの例を示し、図５の端末Ａ１が隣接端末に同報しているビーコンフレームを示している。このようにビーコンはビーコンフレーム内に送信元アドレスを情報として入れるため、これを受信した隣接端末は、送信元アドレスを１ホップ先とした２ホップ先に隣接する端末に関する情報を取得することができる。例えば、図６に示すビーコンフレームを端末Ａ１から受信した端末Ｄ４は、ビーコンフレームに含まれる隣接端末リスト６０５の情報から、端末Ａ１の１ホップ先、つまり自端末から２ホップ先に端末Ｂ２が存在することを知ることがきる。
【００９４】
上記のようにして各端末が取得した２ホップ先までの隣接端末に関する情報を一覧にしたものが隣接端末管理テーブルである。
【００９５】
図５に、各端末が保持する隣接端末管理テーブルを示す。
【００９６】
図５において、端末Ａ１は隣接端末管理テーブル５０１、端末Ｂ２は隣接端末管理テーブル５０２、端末Ｃ３は隣接端末管理テーブル５０３、端末Ｄ４は隣接端末管理テーブル５０４、端末Ｅ５は隣接端末管理テーブル５０５、端末Ｆ６は隣接端末管理テーブル５０６をそれぞれ保持する。
【００９７】
例えば隣接端末管理テーブル５０１では、端末Ａ１の１ホップ先には端末Ｂ２と端末Ｄ４が存在し、さらにそこから１ホップ先（端末Ａ１からみて２ホップ先）には、端末Ｂ２からみて端末Ｃ３と端末Ｅ５が、端末Ｄ４からみて端末Ｃ３が存在することを示す。
【００９８】
ただし、各端末からみて２ホップ先として取得した情報の中に自端末や１ホップ先の端末（隣接端末）が含まれている場合には、自端末あるいは１ホップ先の端末として取り扱う。例えば、端末Ｂ２は、隣接端末である端末Ｅ５からの１ホップ先の端末情報として、端末Ｂ２、端末Ｃ３及び端末Ｆ５を取得する。しかし実際は、端末Ｂ２は自端末であるので処理せず、端末Ｃ３は端末Ｂ２と１ホップでリンクを確立しているため１ホップとして取り扱う。よって端末Ｂ２が端末Ｅ５を介して２ホップ先となるのは端末Ｆ５のみとなる。
【００９９】
また、図５に示す割当てサブキャリア管理テーブル５０７は、システム内の各端末が共通の方法で自端末と自端末から２ホップ先までの各端末の識別子を基にして算出した、サブキャリア番号を管理するテーブルの例である。割当てサブキャリア管理テーブルは、隣接端末識別子とそれに対応して割り当てられたサブキャリア番号の情報を含む。例えば、図５に示す割当てサブキャリア管理テーブル５０７においては、隣接端末識別子「Ａ」を有する端末に割り当てられたサブキャリア番号は「１」、隣接端末識別子「Ｂ」を有する端末に割り当てられたサブキャリア番号は「２」、以下同様に「Ｃ」−「３」、「Ｄ」−「４」、「Ｅ」−「５」、「Ｆ」−「６」の対応を示す。
【０１００】
関連する全端末が同じアルゴリズムで、自端末に対応するサブキャリア番号を生成して相互に通知するために、関連する全端末が同じサブキャリア番号の割り当て情報を持つことになる。実際は、システム内では２ホップ先の端末の識別子とサブキャリア番号に関する情報までを管理すれば良いため、各端末が管理する情報は割当てサブキャリア管理テーブル５０７のサブセットとなる。図５に示す割当てサブキャリア管理テーブル５０７は各端末が管理する情報を足し合わせたものである。
【０１０１】
このように、各端末では、隣接端末管理テーブルにより２ホップ先までの端末の識別子を知ることができ、割り当てサブキャリア管理テーブルによりその端末の識別子に対応するサブキャリア番号を知ることができる。
【０１０２】
図７、図８及び図９のフローチャートを参照して、各端末の動作と各端末において作成される隣接端末管理テーブル及び割当てサブキャリア管理テーブルの作成方法について説明する。
【０１０３】
図７は、各端末のリンク確立時の動作のフローチャートである。このリンク確立時の動作は、各端末に共通する動作である。
【０１０４】
「はじめ」の状態は、各端末がリンクを確立すべき相手端末の存在を検知した後であり、まだリンクを確立していない状態を示す。ステップＳ７０１において、関連する技術に規定された方法により、１ホップ先の隣接端末との間で論理的なリンクを確立する。その後ステップＳ７０２において、リンクを確立している１ホップ先の隣接端末から、自端末から２ホップ先の端末の識別子に関する情報を前述の方法で取得して、隣接端末管理テーブルと割り当てサブキャリア管理テーブルを作成する。
【０１０５】
図８は、図７のステップＳ７０２の隣接端末管理テーブルと割り当てサブキャリア管理テーブルの生成方法を詳細に説明するフローチャートである。
【０１０６】
「はじめ」の状態は、端末が隣接端末とリンクを確立した後（図７のステップＳ７０１の後）であることを示す。
【０１０７】
まず、自端末において保持しているＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス又は端末固有の識別子の有無を、それぞれステップＳ８０１、Ｓ８０２、Ｓ８０３で確認する。いずれも保持していない場合は、ステップＳ８０４において乱数を生成する。
【０１０８】
前記のステップで求めた、ＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス、端末固有の識別子又は乱数の値をステップＳ８０５において自端末から４ホップ内の端末に通知する。
【０１０９】
これは、識別子及びその識別子から算出されるサブキャリア番号が２ホップ内の端末で重複するのを防ぐためである。しかし、これはシステムで予め使用する端末固有の識別子が定義されていない場合を想定した動作であり、必ずしも各端末が独自に識別子を決定する必要はない。
【０１１０】
また、上記の求めた値を４ホップ内の端末に通知する方法として、次の方法で実現可能である。例えば、パケットの生存期間（ＴＴＬ、Ｔｉｍｅ  Ｔｏ  Ｌｉｖｅ）を４に指定したパケットに自端末で決定した値を含め、そのパケットを各端末が隣接端末を介して同報する。そして、そのパケットを受信した端末が、そのパケットの送信元に自端末で求めた値を返す。
【０１１１】
次に、ステップＳ８０６において、各端末が４ホップ以内で識別子の重複があるかどうかを確認する。もし重複が検知された場合は（ステップＳ８０６、ＮＯ）ステップＳ８０４に帰還して、乱数を生成した後、ステップＳ８０５で同様の処理を行う。このステップＳ８０６の確認処理は、各端末から４ホップ以内の端末の中での識別子の重複がなくなるまで行われる。
【０１１２】
ただし、複数端末間での識別子の重複を防ぐ方法として、必ずしも上記のように乱数を生成する必要はなく、それ以外の端末固有の値、例えば位置情報等を基に識別子の重複の解消を行っても良い。
【０１１３】
また、識別子の重複を解消するために、新しく生成した値を必ずしもすべての端末に同報する必要はない。識別子が重複している端末間でのみ、識別子の重複を解決するための通信を行った後、決定した識別子をすべての端末に同報してもよい。
【０１１４】
次に、ステップＳ８０７において、前ステップで決定した自端末の識別子の値を基にして、少なくとも４ホップ以内の間で決められた方法で、自端末に対応するサブキャリア番号を算出する。この４ホップ内で決められた各識別子からサブキャリア番号を算出する方法は、すでにシステム内で定義されていればそれを用いて行う。もし、自端末が、そのシステムで最初に算出する端末であれば、自端末内で算出方法を決定し、隣接端末に同報する。
【０１１５】
サブキャリア番号の算出方法としては、たとえば自端末に割り当てられた識別子を、システム内で使用している全サブキャリア数で割った剰余等を用いることができる。なお、図８では、識別子がＭＡＣアドレスである場合に、その最終バイトを自端末から４ホップ以内の端末数で割った剰余を求める例を示している。
【０１１６】
なお、上記の説明では、各端末の識別子の重複を無くしてから、各端末に対応するサブキャリア番号を算出したが、必ずしもこの方法に限らなくてもよい。自端末の識別子からまず自端末に対応するサブキャリア番号を算出して、それを同報して、その後に各端末のサブキャリア番号の重複が存在すればそれを解決する方法でも良い。
【０１１７】
以上に説明したような方法により、各端末では隣接端末管理テーブルと割り当てサブキャリア管理テーブルを作成して保持する。これらの動作制御は、図２に示す隣接端末情報管理部２１６により実行される。なお、以上の説明では隣接端末管理テーブルと割り当てサブキャリア管理テーブルをそれぞれ別のテーブルとして説明したが、隣接端末管理テーブルが２ホップ先までの端末の識別子とそれに対応するサブキャリア番号を含んで管理する形態であっても良い。
【０１１８】
図９は、各端末に共通するパケットの送受信動作を示すフローチャートである。
【０１１９】
図９の「はじめ」は、隣接端末とのリンクが確立しており、また前述の隣接端末管理テーブル等も作成されている後の状態を示す。
【０１２０】
まずステップＳ９１１において、現在データパケットを受信中であるかどうかを確認する。データパケットを受信中である場合には（ステップＳ９１１、ＹＥＳ）、データパケットの受信完了後に、前述のように、自端末に対応するサブキャリア番号を用いてＡｃｋパケットをデータパケットの送信元に対して送信する（ステップＳ９１２）。
【０１２１】
もしステップＳ９１１において、データパケットを受信していない場合は（ステップＳ９１１、ＮＯ）、ステップＳ９０１において、他の端末へ送信すべきパケットがあるかどうかを確認する。他の端末へ送信すべきパケットが存在しない場合には（ステップＳ９０１、ＮＯ）、ステップＳ９１１に戻る。
【０１２２】
ステップＳ９０１において、他の端末に対して送信すべきパケットがある場合は（ステップＳ９０１、ＹＥＳ）、無線媒体（全サブキャリア）が空きであるかどうかを確認する（ステップＳ９０２）。
【０１２３】
ステップＳ９０２で無線媒体が空いていることを確認した場合は、送信が可能と判断してステップＳ９０５に遷移する。
【０１２４】
ステップＳ９０２で無線媒体が空いていないことを確認した場合は（ステップＳ９０２、ＮＯ）、送信すべきパケットの宛先に対応するサブキャリア番号のサブキャリアが空きであるかを確認する（ステップＳ９０３）。
【０１２５】
もしそのサブキャリアが空いていない場合は、無線媒体が空くまで、または送信すべきパケットの宛先に対応するサブキャリアが空くまで送信を待機（ステップＳ９０９）し、ステップＳ９０２に戻る。
【０１２６】
ステップＳ９０３において、送信すべきパケットの宛先に対応するサブキャリアが空いていたら（ステップＳ９０３、ＹＥＳ）、送信可能と判断し（ステップＳ９０４）、ステップＳ９０５に遷移する。
【０１２７】
ステップＳ９０５では、自端末から２ホップ先の端末に対応するサブキャリア番号の情報を取得する。
【０１２８】
次に、ステップＳ９０５で取得した、自端末から２ホップ先に存在する端末のいずれかが、これから送信するパケットの宛先端末と隣接する他の端末と１ホップでつながっていないかどうかを確認する（ステップＳ９０６）。
【０１２９】
これは例えば、図１−Ｂのトポロジにおいて、端末Ｂ２が端末Ａ１に対して送信を行う場合に、端末Ｄ４に対応するサブキャリアを空にして端末Ａ１に対してパケットを送信すると、そのパケットを傍受した端末Ｃ３は端末Ｄ４に対して送信が可能と判断し、端末Ｄ４にパケットを送信する。この端末Ｄ４宛のパケットは端末Ａ１にも到達してしまうため端末Ｂ２から端末Ａ１へのパケットの送信と端末Ａ１において干渉となってしまう。このような状況を防ぐため、端末Ｂ２が端末Ａ１に送信を行うときに、端末Ｄ４に対応するサブキャリアを空にしないで送る。
【０１３０】
もし、ステップＳ９０６において、前記のような端末が存在した場合には（ステップＳ９０６、ＹＥＳ）、送信パケットの宛先端末と隣接する他の端末と１ホップでつながっているその端末、つまり自端末から２ホップ先の端末であっても、その端末に対応するサブキャリアを空にしないと判断する（ステップＳ９１０）。
【０１３１】
次に、どの２ホップ先の端末も、宛先端末と隣接する他の端末と１ホップを介して隣接していない場合には（ステップＳ９０６、ＮＯ）、同様の動作を行っている別のさらし端末との衝突を避けるために、パケットの送信をランダムな時間待機する（ステップＳ９０７）。
【０１３２】
その後、ステップＳ９０５で決定した空にすべきサブキャリア番号を空にして、宛先に対してパケットを送信する（ステップＳ９０８）。もちろん、ステップＳ９１０で空きにしないと判断した場合には、サブキャリア番号を空にしないで宛先にパケットを送信する。
【０１３３】
なお、図９では、ステップＳ９０３において、送信すべきパケットの宛先に対応するサブキャリアが空いているかどうかのみを確認しているが、必ずしも本発明に記載した組み合わせが全ての組み合わせとは限らない。関連する技術との組み合わせも本発明に含まれ得る。例えばもしステップＳ９０３において、実際に傍受したパケットに含まれる情報を利用できる場合は、それも用いて送信可否の判断を行っても良い。
【０１３４】
また、ステップＳ９０８において、さらし端末問題とともに隠れ端末問題を解決するために用いられている、ＲＴＳパケットとＣＴＳパケットの交換をパケットの送信元と宛先との間で行っても良い。ただし、ＲＴＳパケットやＣＴＳパケットを送信する際も上記に説明した動作フローに従って送信するものとする。
【０１３５】
関連する技術においては、ＲＴＳパケットとＣＴＳパケットの交換を行った場合には、ＲＴＳパケットやＣＴＳパケットを傍受した端末は、ＲＴＳパケットやＣＴＳパケットに含まれている情報を基にして自端末の送信を延期するが、本発明と上記ＲＴＳパケットとＣＴＳパケットの交換の組み合わせを用いる場合には、ＲＴＳパケットを傍受した端末やＲＴＳパケットを受信した端末はそれを処理せず、ＣＴＳパケットを傍受した場合のみ、自端末の送信を延期することで、隠れ端末問題とさらし端末問題を同時に解決することができる。なお、隠れ端末問題とさらし端末問題を同時に解決する実施形態については、図１３−Ａ乃至Ｅを参照して後述する。
【０１３６】
図１０、図１１、図１２は、図９で説明した動作を図４のトポロジの各端末に適用した場合の各端末における動作を説明するフローチャートである。図１０は端末Ｂ２、図１１は端末Ｃ３、図１２は端末Ｅ５の、それぞれの動作を示す。
【０１３７】
まず、図１０のフローチャートを用いて、端末Ｂ２の動作について説明する。
【０１３８】
図１０の「はじめ」の状態では、端末Ｂ２には送信すべきパケットが存在しない状態を示す。次にステップＳ１００１において、端末Ａ１に送信すべきパケットが生起する。
【０１３９】
ステップＳ１００２において、自端末から２ホップ先の端末の識別子と対応するサブキャリア番号を隣接端末テーブルと割り当てサブキャリア管理テーブルから取得し、送信サブキャリア決定部２１０４において、パケットの送信に用いることができるサブキャリア番号を決定する。
【０１４０】
ステップＳ１００３において、自端末から２ホップ先の端末（端末Ｄ４と端末Ｆ６）に対応するサブキャリア番号（４，６）を空にして端末Ａ１に対してパケットを送信する。
【０１４１】
次に図１１のフローチャートを用いて、端末Ｃ３の動作について説明する。
【０１４２】
図１１の「はじめ」の状態は、端末Ｃ３に送信すべきパケットが存在しない状態を示す。次に、ステップＳ１１０１において、端末Ｄ４に対して送信すべきパケットが生起する。さらに、ステップＳ１１０２において、図１０において端末Ｂ２が端末Ａ１に対して送信したパケットの電波を傍受する。
【０１４３】
端末Ｃ３は、サブキャリア毎受信電力検出部２２０２により、傍受した端末Ｂ２の送信パケットの電波においてこれから送信すべきパケットの宛先（端末Ｄ４）に対応するサブキャリア番号４が空であること検知する（ステップＳ１１０３）。そして端末Ｃ３は、端末Ｄ４に対して送信すべきパケットの送信時に、自端末から２ホップ先の端末（端末Ａ１と端末Ｆ６）に対応するサブキャリア番号（１，６）を空にして端末Ｄ４に対してパケットを送信する（ステップＳ１１０４）。
【０１４４】
次に図１２のフローチャートを用いて、端末Ｅ５の動作について説明する。
【０１４５】
図１２の「はじめ」の状態は、端末Ｅ５に送信すべきパケットが存在しない状態を示す。次に、ステップＳ１２０１において、端末Ｆ６に対して送信すべきパケットが生起する。さらに、ステップＳ１２０２において、キャリアセンス機能により端末Ｂ２と端末Ｃ３が送信しているパケットの電波を傍受する。実際には二つの電波が互いに干渉波となって到達するため、端末Ｅ５はどの端末からの電波であるかを確認することはできない。
【０１４６】
ステップＳ１２０３において、これから送信すべきパケットの宛先である端末Ｆ６に対応するサブキャリア番号６が空であることを検知する。よって端末Ｆ６に対してパケット送信が可能であると判断し、そのパケットの送信時に自端末（端末Ｅ５）から２ホップ先の端末（端末Ａ１と端末Ｄ４）に対応するサブキャリア番号（１，４）を空にして端末Ｆ６に対してパケットを送信する（ステップＳ１２０４）。
【０１４７】
以上のようにして各端末宛に送信したデータパケットに対するＡｃｋパケットは、図９のステップＳ９１２で説明したように、各受信端末が自端末のサブキャリア番号を用いて送信する。つまり、端末Ａ１はサブキャリア番号１、端末Ｄ４はサブキャリア番号４、そして端末Ｆ６はサブキャリア番号６をそれぞれ用いてＡｃｋパケットを送信する。
【０１４８】
図１３−Ａ乃至Ｅは、本発明の実施形態における隠れ端末問題とさらし端末問題を同時に解決する実施形態を説明する模式図である。
【０１４９】
図１３−Ａは、互いに信号到達範囲外にある端末Ａ１と端末Ｅ５が互いにキャリアセンスをすることができず、互いが電波を出していることを認識できずに通信を始めてしまい、端末Ｂ２において、端末Ａ１のキャリアと端末Ｅ５のキャリアとが衝突する、いわゆる「隠れ端末問題」が発生する状況を示す。
【０１５０】
このような隠れ端末問題及びさらし端末問題を、本発明の実施形態によれば以下に説明するようにして解決することができる。
【０１５１】
まず、図１３−Ｂに示すように、端末Ａ１は隠れ端末問題を回避するために、コントロールメッセージとしてのＲＴＳパケットを端末Ｂ２に送信する。この送信電波は隣接する端末Ｄ４にも到達するため、端末Ｄ４がさらし端末問題を起こさないように、端末Ａ１は２ホップ先の端末で使用するサブキャリアを空けたキャリア１３０１を送信する。これは、本発明の実施形態として前述したとおりである。
【０１５２】
端末Ｃ３に送信データを持っている端末Ｄ４は、図１３−Ｃに示すように、傍受したＲＴＳパケットのフレームタイプではなくサブキャリアを識別する。つまり、傍受したＲＴＳパケットのサブキャリアを、図２に示したサブキャリア毎受信電力検出部２２２で検出する。その結果、端末Ｃ３に対応するサブキャリアが空いていることから、送信可能と判断して端末Ｃ３にパケットを送信することができる。このとき端末Ｄ４が送信する電波においても、端末Ｄ４から２ホップ先の端末で使用するサブキャリアを空けたキャリア１３０２を送信する。なお、特許文献１が開示する発明においては、このような場合に、端末Ａ１から送信されるＲＴＳパケットのフレームタイプが「ＲＴＳ」であることを識別し、端末Ｄ４では送信が抑制されて、端末Ｄ４においてさらし端末問題が発生してしまう。
【０１５３】
次に、図１３−Ｄに示すように、端末Ａ１からのＲＴＳパケットを受信した端末Ｂ２は、端末Ａ１に送信を許可するＣＴＳパケットを送信する。このＣＴＳパケットの送信電波は隣接する端末Ｃ３や端末Ｅ５にも到達する。しかし、本発明の実施形態においては、このＣＴＳパケットは、自端末に対応するサブキャリアのみを用いたキャリア１３０３で送信される。そのため、端末Ｃ３においては、端末Ｄ４から送信されているキャリア１３０２を受信中に端末Ｂ２から送信されているＣＴＳパケットのキャリア１３０３が到達したとしても、端末Ｄ４から送信されているキャリア１３０２に含まれるデータを確実に識別して受信することができる。
【０１５４】
一方、端末Ｂ２に送信データを持っている端末Ｅ５においても、端末Ｂ２が送信するＣＴＳパケットのキャリア１３０３を傍受する。そして、図２に示したサブキャリア毎受信電力検出部２２２でそのサブキャリア番号２を検出する。サブキャリア番号２を検出したことにより端末Ｂ２が他の端末と通信中であると認識して、端末Ｅ５は端末Ｂ２への送信を抑制する。このような制御動作を実行することにより隠れ端末問題を回避することができる（図１３−Ｅ参照）。
【０１５５】
このように、ＲＴＳパケットとＣＴＳパケットを上記のように本発明の実施形態に適用することにより、メッシュネットワークにおける隠れ端末問題とさらし端末問題を同時に解決することができる。
【０１５６】
さらし端末問題は、その定義から、本来物理的には同時送信可能な端末が同時送信不可能になる問題である。従って、一般的に隣接端末数が多くなればなる程、そのような同時送信不可能になる端末数が増加することにより、システム全体の無線の効率が益々悪化する。また、本発明の実施形態では、さらし端末問題を解決するために、少なくとも４ホップ以内で各端末に一意な周波数を割り当てる必要があり、パケット送信時に同時に利用できる周波数幅が減少する。
【０１５７】
そこで、さらし端末問題自体をなるべく減少させるためや、その解決策である本発明の実施形態をなるべく効果的に利用するためには、各端末からみた隣接端末数は少ないほどよいことになる。
【０１５８】
図１４は送信電力と隣接端末数の関係を示す模式図であり、例えば、端末１４０１が送信する電波の到達範囲が近似的に二次元平面上で円形であると仮定したものである。この場合、端末１４０１の送信電力が最も小さいときは、電波の到達範囲は領域１４０２であり、端末１４０１の隣接端末数は４である。しかし、中間の円の領域１４０３の大きさまで端末１４０１の送信電力を増加させた場合には、端末１４０１の隣接端末数は８まで増加する。さらに最も外側の円の領域１４０４の大きさまで端末１４０１の送信電力を増加させた場合には、隣接端末数は２０まで増加する。
【０１５９】
よって、例えば本発明の実施形態において、無線通信システム全体で各端末に対して隣接端末数に上限値を設け、その隣接端末数の上限値を下回るまで送信電力を低減させることで、本発明の実施形態を効果的に利用することができる。これは、図２のブロック図には示していないが、自端末から１ホップで直接通信が可能な隣接端末の数に予め決めた閾値を設け、接続端末情報に含まれる隣接端末の数がその閾値を下回る数となるように、自端末の送信電力を制御する制御手段を設けることにより実現できる。
【０１６０】
以上に説明したように、関連する技術においては解決できないような、さらし端末が複数の干渉波にさらされるようなさらし端末問題であっても、本発明の実施形態においては、干渉波の受信電力の傍受のみによりそれを解決することができる。それは、関連する技術においては、干渉波を受信することになるさらし端末側で全て行っていたさらし端末問題の解決手段の一部を、本発明の実施形態においては、干渉波を送信する側でも担当するような構成としたからである。つまり、本発明の実施形態においては、各端末において隣接端末情報を保持し、パケットを送信する際に、自端末から２ホップ先の端末で使用するサブキャリア番号を識別し、送信するパケットの電波においてはそのサブキャリア番号を空けて送信するように構成した。
【産業上の利用可能性】
【０１６１】
本発明に係る無線通信方法、装置及びシステムは、自律分散的にパケットの送受信を行う無線通信システムに利用可能である。
【符号の説明】
【０１６２】
２１  ＭＡＣ層処理部
２２  物理層処理部
２１１  受信バッファ
２１２  送信バッファ
２１３  送信タイミング決定部
２１４  送信サブキャリア決定部
２１５  フレーム内容解析部
２１６  隣接端末情報管理部
２２１  サブキャリア変復調装置
２２２  サブキャリア毎受信電力検出部
【図１−Ａ】
2010161516.tif 000003
【図１−Ｂ】
2010161516.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010161516.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
2010161516.tif 000011
【図９】
2010161516.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
2010161516.tif 000014
【図１２】
2010161516.tif 000015
【図１３−Ａ】
2010161516.tif 000016
【図１３−Ｂ】
2010161516.tif 000017
【図１３−Ｃ】
2010161516.tif 000018
【図１３−Ｄ】
2010161516.tif 000019
【図１３−Ｅ】
2010161516.tif 000020
【図１４】
2010161516.tif 000021
【図１５】
2010161516.tif 000022
【図１６】
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【図１７】
2010161516.tif 000024
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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