(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端末間で通信する場合に、該複数の端末間で使用する無線帯域を共有し、各端末が通信するときに、順番に、ネットワークに参加している端末を把握するとともに、同期ワードの送出順序を管理するアドレスマップフィールドが設けられた同期ワードを送出することにより、ネットワーク全体の同期を確保する無線通信方法であって、
複数の端末内の第１の端末により、複数の端末内の前記第１の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されていないかを監視するステップと、
前記第１の端末により、該第1の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されていない場合に、同期ワード内に設けられたアドレスマップフィールドに前記第１の端末がネットワークに参加したことを示すアドレスを取得するステップと、
前記第１の端末により、該第１の端末が参加したことを示すアドレスが取得されたアドレスマップフィールドが設けられている同期ワードを前記第１の端末以外の他の端末に送出するステップと、
複数の端末内の第２の端末により、該第２の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されていないかを監視するステップと、
前記第２の端末により、該第２の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されている場合に、該同期ワードを受信するステップと、
前記第２の端末により、該第２の端末以外の他の端末からの同期ワードを受信した後に、該同期ワード内に設けられたアドレスマップフィールドに前記第２の端末がネットワークに参加したことを示すアドレスを取得するステップと、
前記２の端末により、該第２の端末が参加したことを示すアドレスが取得されたアドレスマップフィールドが設けられている同期ワードを前記第２の端末以外の他の端末に送出するステップと、
複数の端末内の第３の端末により、該第３の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されていないかを監視するステップと、
前記第３の端末により、該第３の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されている場合に、該同期ワードを受信するステップと、
前記第３の端末により、該第３の端末以外の他の端末からの同期ワードを受信した後に、該同期ワード内に設けられたアドレスマップフィールドに前記第３の端末がネットワークに参加したことを示すアドレスを取得するステップと、
前記第３の端末により、該第３の端末が参加したことを示すアドレスが取得されたアドレスマップフィールドが設けられている同期ワードを前記第３の端末以外の他の端末に送出するステップと、を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
ネットワークに参加している複数の端末内のいずれかの端末が、ネットワークから離脱する場合であって、
前記離脱する端末により、該離脱する端末以外の他の端末からの同期ワードが受信された後に、該同期ワード内に設けられたアドレスマップフィールドに離脱する端末がネットワークに参加しないことを示すアドレスを取得するステップと、
前記離脱する端末により、該離脱する端末が参加しないことを示すアドレスが取得されたアドレスマップフィールドが設けられている同期ワードを前記離脱する端末以外の他の端末に送出するステップと、を有することを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信方法及びその無線通信方法を実施する機能を有した無線通信端末に関し、特に無線帯域を複数の端末で共有して使用する無線ＬＡＮシステムやホームネットワークシステムに適用したものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）はオフィスでは当たり前となり、小店舗や家庭へも普及しようとしている。また、ネットワークの構成方法も、従来の同軸ケーブルやツイストペア線から無線，ＩｒＤＡ等を用いる方法も現れてきている。
【０００３】
その一例としてＩＥＥＥ８０２.１１で規定されている２.４ＧＨｚ帯の無線を用いた無線ＬＡＮのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）の方法と、ＩｒＤＡを用いた赤外線通信方法のリンクアクセスプロトコルの方法について説明する。
【０００４】
図１０（Ａ）は、ＩＥＥＥ８０２.１１で規定されているＭＡＣ層のプロトコルを示す図である。このプロトコルはＣＳＭＡ／ＣＡ＋ＡＣＫと呼ばれ、ＩＥＥＥ８０２.３で規定されている有線系のＬＡＮの規格であるイーサネット（登録商標）のＭＡＣのＣＳＭＡ／ＣＡに、無線特有の制御を行うための手順を追加したものである。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２.３で規定されているＣＳＭＡ／ＣＡは、共有している物理媒体上の信号の状態を監視し、もし誰も使用していなければ、データ１０１を送出する方式である。信号状態の監視結果で、物理媒体上に信号が存在する場合には、一定時間待ったのちに再度監視状態に入る。ＩＥＥＥ８０２.１１で規定されているＣＳＭＡ／ＣＡ＋ＡＣＫは、それに加えて無線特有の問題を解決するために、送信要求ＲＴＳ１０２とそれに対応する応答ＣＴＳ１０３、更にデータの受信確認ＡＣＫ１０４を用いて、無線上の衝突を避けるとともに、確実なデータ伝送ができるようにしたものである。
【０００６】
図１０（Ｂ）はＩｒＤＡを用いた通信に用いられるＡＳＫ方式のリンクアクセス層のプロトコルを示す図である。図１０（Ａ）と同様にデータ送信のために、送信要求／応答とデータのＡＣＫが必要である。
【０００７】
このような無線やＩｒＤＡを媒体に用いて通信を行う場合、有線通信と比較して通信容量や通信速度が限られるため、効率的な通信制御を行う必要がある。一方、無線やＩｒＤＡを用いた場合には有線と比較してケーブルの接続がなく、複数端末間の通信が容易にできることから、複数端末が同時に使用できるような通信制御を行っている。
【０００８】
しかしながら、この通信制御では、端末が通信を行う場合、相手端末やネットワーク内の通信マスターとのハンドシェイク（要求と応答）を基本とした手順となっており、確実な制御が行える反面、制御手順としての効率が悪く、端末が通信を行うためのスループットが低下する要因となっていた。
【０００９】
また、ネットワークの管理をマスターで行う場合、マスターは必ずネットワーク上に必要となり、マスターの切り替えやサブマスターの設置等プロトコルが複雑になるか、もしくはマスターを固定した場合、ネットワークへの参加離脱が自由に行えなかった。
【００１０】
更に、無線帯域を複数の端末で共有化するために、周波数拡散等を用いて帯域を有効に使用する方式も提案されているが、無線制御の方式が複雑で膨大な規模のハードウェアを必要とした。また、ネットワークに接続される機器のデータトラヒックが多様で、通信形態も様々な方式が存在するため、固定的に周波数やタイムスロットを割り当てる従来の通信方式では、ネットワークの使用効率が悪くなるという欠点があった。
【００１１】
【特許文献１】
特開平６−７７８６６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、無線やＩｒＤＡを媒体に用いて通信を行う場合、効率的な通信制御を行うことを目的としており、さらに、複数端末が同時に使用できるような通信制御を行うことを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の端末間で通信する場合に、該複数の端末間で使用する無線帯域を共有し、各端末が通信するときに、順番に、ネットワークに参加している端末を把握するとともに、同期ワードの送出順序を管理するアドレスマップフィールドが設けられた同期ワードを送出することにより、ネットワーク全体の同期を確保する無線通信方法であって、複数の端末内の第１の端末により、複数の端末内の第１の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されていないかを監視するステップと、第１の端末により、該第1の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されていない場合に、同期ワード内に設けられたアドレスマップフィールドに第１の端末がネットワークに参加したことを示すアドレスを取得するステップと、第１の端末により、該第１の端末が参加したことを示すアドレスが取得されたアドレスマップフィールドが設けられている同期ワードを第１の端末以外の他の端末に送出するステップと、複数の端末内の第２の端末により、該第２の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されていないかを監視するステップと、第２の端末により、該第２の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されている場合に、該同期ワードを受信するステップと、第２の端末により、該第２の端末以外の他の端末からの同期ワードを受信した後に、該同期ワード内に設けられたアドレスマップフィールドに第２の端末がネットワークに参加したことを示すアドレスを取得するステップと、２の端末により、該第２の端末が参加したことを示すアドレスが取得されたアドレスマップフィールドが設けられている同期ワードを第２の端末以外の他の端末に送出するステップと、
複数の端末内の第３の端末により、該第３の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されていないかを監視するステップと、第３の端末により、該第３の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されている場合に、該同期ワードを受信するステップと、第３の端末により、該第３の端末以外の他の端末からの同期ワードを受信した後に、該同期ワード内に設けられたアドレスマップフィールドに第３の端末がネットワークに参加したことを示すアドレスを取得するステップと、第３の端末により、該第３の端末が参加したことを示すアドレスが取得されたアドレスマップフィールドが設けられている同期ワードを第３の端末以外の他の端末に送出するステップと、を有するものである。
【００１４】
さらに、本発明は、ネットワークに参加している複数の端末内のいずれかの端末が、ネットワークから離脱する場合であって、
離脱する端末により、該離脱する端末以外の他の端末からの同期ワードが受信された後に、該同期ワード内に設けられたアドレスマップフィールドに離脱する端末がネットワークに参加しないことを示すアドレスを取得するステップと、
離脱する端末により、該離脱する端末が参加しないことを示すアドレスが取得されたアドレスマップフィールドが設けられている同期ワードを離脱する端末以外の他の端末に送出するステップと、を有するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
無線ＬＡＮやホームネットワークでは、ネットワークに接続される機器のデータトラヒックが様々であり、また通信形態も端末−端末の接続だけではなく、非対称通信や放送型の通信形態が存在する。
【００１７】
本発明の無線通信方法では、効率的なメディアアクセスを無線に近い下位レイヤで処理することで、無線制御を効率的に行うことが可能である。また、完全分散型の端末自立型のネットワークを構成することが可能で、複雑なプロトコルを用いなくても複数の端末がネットワークへ参加していても容易に管理を行うことが可能であり、全ての端末が同期ワードを監視しながら動作するため、ネットワークへの参加／離脱が容易である。また、無線帯域を固定長のパケットで多重することで、ネットワーク上のリソース管理が容易になる。更に、固定長のパケットをそれぞれの端末が複数使用することが可能であり、双方向通信以外にも、非対称型の通信や、ブロードキャスト通信も対応することができる。
【００１８】
図１に本発明の通信制御方法の実施形態の一例を示す。図１は、家庭内でネットワークを構築し、本発明の通信方法により、ＤＶＤ１とＡＴＶ２とＧＷ３を接続した例である。図１において、ＤＶＤ１は、ビデオディスクのＭＰＥＧ２映像を、ＡＴＶ２に送信している。また、ゲートウェイＧＷ３は、ＩＳＤＮ回線４で相手ＴＶ電話５と接続されており、相手ＴＶ電話５からの画像／音声の情報をＡＴＶ２とやり取りし、ＡＴＶ２に相手からの画像を表示している。従って、ＡＴＶ２ではＤＶＤ１からの映像とＧＷ３からの映像を両方表示していることになる。また、ＡＴＶ２からＧＷ３に対しては、こちらからの音声を送っている。
【００１９】
図２は、図１における通信を実現するための、無線信号の送出順序と使用する帯域を示している。同期ワードＳＹＣ２１に続きＤＶＤ１が映像信号Ｔ１を送出する。映像信号Ｔ１は一般的に符号化をしても、広い帯域が必要なため４パケット分の時間を占めている。ＤＶＤ１が送出した映像信号Ｔ１は、無線信号としてはＡＴＶ２もＧＷ３も受信可能であるが、端末のデータ処理部が受信可能かどうかを判断し、この場合はＡＴＶ２が受信し画像を再生する。ＤＶＤ１に続いてＡＴＶ２が音声信号Ｔ２を送出する。音声信号Ｔ２は映像信号Ｔ１と比較して帯域が狭いため１パケット分の時間を占めている。受信の動作は前述の内容と同じである。次に、ＧＷ３が画像／音声の情報Ｔ３を２パケットの時間を占めて信号を送出する。帯域に空きがある場合には、空きパケットが入り、一定時間後に同期ワードＳＹＣが続き、上述の動作を繰り返す。
【００２０】
このような動作を行うことで、ネットワークの中に複数の端末が存在しても色々な通信形態を実現することが可能で、双方向通信以外にも非対称型の通信やブロードキャスト型の通信が可能となる。
【００２１】
ここでフレーム２２は使用する無線の周波数帯域や変調方式によって決まる帯域幅を指し、例えば、２.４ＧＨｚの無線周波数を使用した場合には、約１０Ｍｂｐｓの帯域が取れる。パケット２３はフレームを一定時間単位に区切ったものである。
【００２２】
ここで、詳細には、１つのフレームと次のフレームとの間には、後述するＥＯＦデータ及び各端末に生じるクロックの誤差から発生する時間差を吸収するための無データ区間を設けている。
【００２３】
図３に本発明の同期管理方法を示す。本発明の無線通信制御方法では、分散処理を原則としているため、同期管理もネットワークに参加しているそれぞれの端末が行う。本発明の同期管理は、ネットワークに接続している端末が同期ワード送出タイミングで持ち回りで順番に同期ワードを送出することで同期管理を行う。図３は、図１の通信状態での同期管理の状態を示した図である。まず、ＤＶＤ１が同期ワード３１ａの送出を行う。続いて図２に示されたフレーム２２内のパケット２３の時間割合に従って、ＤＶＤ１，ＡＴＶ２，ＧＷ３とそれぞれが送出データを送信する。空きパケットがあった後、次にＡＴＶ２が同期ワード３２を送出する。続いて、ＧＷ３が同期ワード３３を送出する。このように各端末が順番に同期ワードを送出することで、それぞれの端末が自立的にネットワークの同期を管理し、信号の送出タイミングを作れると同時に、同期管理が分散されているためネットワークへの参加／離脱が容易となる。
【００２４】
また、同期ワードの送出順番は、次に述べるアドレスマップフィールドに従って行われるが、ネットワークへの新規参加用３４として１フレーム分同期ワードを送らない。
【００２５】
図４は、本発明のアドレスマップフィールドを示す図である。アドレスマップフィールドは同期ワード上にあり、図３のように各端末が送出する。アドレスマップフィールドは、ネットワークに参加している端末を把握するとともに、各端末が図３に従って同期ワードの送出順を管理する。ネットワークに参加する端末は、他の端末から送出されるアドレスマップフィールドを監視し、空いているアドレスの一番若いアドレスを取得する。
【００２６】
図４は、図１におけるＧＷ３がアドレスを取得する手順を説明した図である。アドレスマップフィールド４１ａは、ＧＷ３がネットワークに参加していない状態である。また、ＧＷ３上のアドレス管理テーブル４２ａも、どこのビットも立っておらず、ネットワークには参加していない状態を示す。ＧＷ３がネットワークに参加する場合には、アドレスマップフィールド４１ａを監視し、左から３番目の空きを確認した後、自分のアドレス管理テーブル４２ａを、左から３番目のアドレス［２］にビットを立て４２ｂとする。その時自分が送出する同期ワード上のアドレスマップフィールド４１ｂの左から３番目にビットを立てる。
【００２７】
図５は、本発明のアドレスマップフィールドを用いた端末の管理と同期ワードの送出、ネットワークへの参加方法を説明する図である。はじめに、ネットワークに何も参加していない状態で、ＤＶＤ１の電源が投入される。ＤＶＤ１は、他の端末からの同期ワードの送出を監視するが、同期ワードの送出がないので、自分で図４で説明したように一番若いアドレス［０］５１を取得し同期ワード５２を送出する。ＤＶＤ１以外の端末が存在しないため、次の同期ワードは新規参加用で空きとなり、空きに続いてアドレスが一番若い［０］であるＤＶＤ１が再度同期ワードを送出する（図５（Ａ））。
【００２８】
次に、ＡＴＶ２の電源が投入される。ＡＴＶ２は、同期ワードを監視し、ＤＶＤ１から送出されている同期ワードのアドレスマップフィールドから、ネットワークに参加している端末が１台で、そのアドレスが［０］であることを知る。そこで、ＡＴＶ２はアドレス［１］５３を取得し、ＤＶＤ１が同期ワードを送出するのに続いて、新規用に開けてある同期ワード部分で、同期ワード５４を送出する。この時点でＤＶＤ１は自分以外の端末がネットワークに参加したことを知る。ネットワークに参加している端末は２台であるから、ＡＴＶ２が同期ワード送出後、次の同期ワードは空きとなる。空きに続いてアドレスの若い順番に、［０］のＤＶＤ１、［１］のＡＴＶ２が同期ワードを送出する（図５（Ｂ））。
【００２９】
続いて、ＧＷ３の電源が立ち上がる。上述と同じような方法で、ＧＷ３は同期ワードを監視し、ネットワークに参加している端末が２台で、アドレスが［０］，［１］であることを知る。ＧＷ３は、アドレス［２］５５を取得し、同期ワード５６を送出しネットワークに参加する（図５（Ｃ））。以降、同様な方法でネットワークへの参加が可能となる。
【００３０】
図６は、本発明のネットワークからの離脱方法について説明する図である。ＤＶＤ１，ＡＴＶ２，ＧＷ３がネットワークに参加している状態（図６（Ａ））で、ＡＴＶ２が正常に離脱する場合は、離脱する最後の同期ワード６１の送出時に、アドレスマップフィールドの自分のアドレス［１］をＯＦＦにして、ネットワークから離脱する。ＤＶＤ１，ＧＷ３は同期ワードを監視することで、端末が１台離脱したことを識別できる（図６（Ｂ））。
【００３１】
一方、端末等の故障で正常にネットワークから離脱できない場合がある。この時は、ＤＶＤ１の同期ワード６２の送出内容と、ＡＴＶ２からの同期ワードの送出がないことを、ＧＷ３が監視し、ＧＷ３がＡＴＶ２の異常を検知し同期ワード６３を書き換える（図６（Ｃ））。以上のように、同期ワード上のアドレスマップフィールドを用いて、端末の管理を行うことで、ネットワーク上の端末の管理と、同期ワードの送出管理が簡単に行える。
【００３２】
図７は、本発明のフレーム上のパケット使用状況を示すリソース管理フィールドについて説明する。リソース管理フィールドは、アドレスマップフィールドと同様に同期ワード上に存在し、使用されているパケットの位置を示している。ネットワークに参加している端末は、全て同期ワードを監視しているため、リソース管理フィールドを監視することでネットワーク上の通信の混み具合と使用できるパケットを知ることができる。
【００３３】
図７では、端末が同期ワードのリソース管理フィールド７１ａを監視し、自分の同期ワード送出時にリソースに空きがあれば、空いている位置のリソースビットをＯＮにして、同期ワード７１ｂを送出後、自分が立てたビット位置に従ってパケットを送出する。自分が使用しているパケットは、次の同期ワード送出時まで保持される。データ送信の必要がなくなった場合には、同期ワード送出時に自分がＯＮにしたリソースビットをＯＦＦにする。
【００３４】
図８に本発明のフレーム構成を示す。フレームは、同期ワードＳＹＣ８１〜８３及びデータ用のパケット８４及びＥＯＦ８５で構成される。同期ワード（ＳＹＣ）の構成は、フレームのはじめを示すＳＯＦ８１，アドレスマップフィールドＡＭＦ８２，リソース管理フィールド８３からなっている。ＥＯＦ８５はフレームの最後を表す。それぞれの詳細は前述の通りである。
【００３５】
図９に本発明の無線通信方法を実現するための無線通信端末を示す。無線信号の送受信を行う無線部９１と、無線部のアクセス制御を行う無線制御部９２と、アプリケーションデータを処理するデータ処理部９３と、無線入出力部９４から構成される。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、複数の端末内の第１の端末により、複数の端末内の第１の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されていないかを監視するステップと、第１の端末により、該第1の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されていない場合に、同期ワード内に設けられたアドレスマップフィールドに第１の端末がネットワークに参加したことを示すアドレスを取得するステップと、第１の端末により、該第１の端末が参加したことを示すアドレスが取得されたアドレスマップフィールドが設けられている同期ワードを第１の端末以外の他の端末に送出するステップと、複数の端末内の第２の端末により、該第２の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されていないかを監視するステップと、第２の端末により、該第２の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されている場合に、該同期ワードを受信するステップと、第２の端末により、該第２の端末以外の他の端末からの同期ワードを受信した後に、該同期ワード内に設けられたアドレスマップフィールドに第２の端末がネットワークに参加したことを示すアドレスを取得するステップと、２の端末により、該第２の端末が参加したことを示すアドレスが取得されたアドレスマップフィールドが設けられている同期ワードを第２の端末以外の他の端末に送出するステップと、複数の端末内の第３の端末により、該第３の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されていないかを監視するステップと、第３の端末により、該第３の端末以外の他の端末から同期ワードが送出されている場合に、該同期ワードを受信するステップと、第３の端末により、該第３の端末以外の他の端末からの同期ワードを受信した後に、該同期ワード内に設けられたアドレスマップフィールドに第３の端末がネットワークに参加したことを示すアドレスを取得するステップと、第３の端末により、該第３の端末が参加したことを示すアドレスが取得されたアドレスマップフィールドが設けられている同期ワードを第３の端末以外の他の端末に送出するステップとを有するので、複雑なプロトコルを用いなくても複数の端末がネットワークへ参加していても容易に管理することができ、また、全ての端末が同期ワードを監視しながら動作するために、ネットワークの参加が容易になる。
【００３７】
さらに、本発明は、離脱する端末により、該離脱する端末以外の他の端末からの同期ワードが受信された後に、該同期ワード内に設けられたアドレスマップフィールドに離脱する端末がネットワークに参加しないことを示すアドレスを取得するステップと、離脱する端末により、該離脱する端末が参加しないことを示すアドレスが取得されたアドレスマップフィールドが設けられている同期ワードを離脱する端末以外の他の端末に送出するステップとを有するので、全ての端末が同期ワードを監視しながら動作するために、ネットワークの離脱が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無線通信方法の一実施形態を示した図である。
【図２】本発明の無線信号の送出順序と使用する帯域を示す図である。
【図３】本発明の同期管理方法を示す図である。
【図４】本発明のアドレスマップフィールドを示す図である。
【図５】本発明のアドレスマップフィールドを用いた端末の管理と同期ワードの送出，ネットワークへの参加方法を説明する図である。
【図６】本発明のネットワークからの離脱方法を説明する図である。
【図７】本発明のフレーム上のパケット使用状況を示すリソース管理フィールドを示す図である。
【図８】本発明のフレーム構成を示す図である。
【図９】本発明の無線通信方法を実現するための無線通信端末の一実施例を示す図である。
【図１０】従来の無線ＬＡＮで用いられている無線制御方式を示す図である。
【符号の説明】
１    ＤＶＤ
２    ＡＴＶ
３    ＧＷ
４    ＩＳＤＮ
５    ＴＶ電話
２１    同期ワード
２２    フレーム
２３    パケット
【図１】
0003699083.tif 000002
【図２】
0003699083.tif 000003
【図３】
0003699083.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003699083.tif 000006
【図６】
0003699083.tif 000007
【図７】
0003699083.tif 000008
【図８】
0003699083.tif 000009
【図９】
0003699083.tif 000010
【図１０】
0003699083.tif 000011