(57)【要約】【課題】  アドホック・ネットワークにおいて、近隣に存在する通信装置が認識している通信装置を、少ない情報ビットから特定する方法を得る。【解決手段】  各通信局は、近隣に存在する通信装置毎に固有の情報から設定したシーケンスを、スーパーフレーム周期毎に１ビットずつ通知することで、近隣に存在する通信装置固有の情報を最低限の単位で分割して通知する。そして、通信局は、隣接局から自局の存在を示す情報を、スーパーフレーム周期毎に１ビットずつ獲得し、これを自局に固有の情報から設定したシーケンスと逐次比較していくことで、隣接局が自局の存在を認識しているかどうかを判断する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不特定の通信局が参入する無線通信システムであって、
各通信局は、
自局又は自局が認識する周辺局に固有の情報から設定されるシーケンスの一部を含んだ報知信号を所定のタイミングで送信するとともに、
隣接局から受信した報知信号に含まれるシーケンスの一部を自局又は自局が認識する周辺局に固有の情報から設定されるシーケンスと比較し、自局又は自局が認識する周辺局を当該隣接局が認識しているか否かを判断する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
各通信局は通信局に固有の情報としてのアドレス情報に基づいて所定ビット長のシーケンス列を生成し、シーケンス値を先頭から１ビットずつ取り出し、そのビット値をビット位置に関する情報とともに順番に報知信号に載せて伝送し、
報知信号を受信した通信局では、通信局固有の情報から同様の手順でシーケンス値を生成し、順次受信する各報知信号で示されているビット位置のビット値と１ビットずつ比較していくことで、互いに認識している通信局が一致しているかどうかを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
通信局は、隣接局が自局を認識していない場合には、自局の報知信号の送信タイミングを変更する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
通信局は、隣接局が自局の認識局を認識していないと判断された場合には、当該認識局に対し報知信号の送信タイミングの変更を要求する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
通信局は、自局の認識局と隣接局の認識局との所定の優劣判定を行ない、自局の認識局が劣ると判定された場合に、当該認識局に対し報知信号の送信タイミングの変更を要求する、
ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
優劣判定の対象となる各通信局のシーケンス列に含まれる一部の値の比較に基づいて優劣判定を行なう、
ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
不特定の通信局が参入する通信環境下で、各通信局が帯域の予約利用を行なう無線通信システムであって、
各通信局は、自局及び周辺局の帯域の予約状況を収集し、各通信局が予約する帯域の情報と、各帯域を予約した通信局に固有の情報から設定されるシーケンスの一部を含んだ報知信号を所定のタイミングで送信する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
各通信局は、隣接局から受信した報知信号に基づいて予約帯域の重複を検出し、必要に応じて自局又は周辺局の予約帯域の変更を行なう、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
【請求項９】
通信局は、隣接局から受信した報知信号に記載されている各帯域を予約した通信局に関するシーケンスの一部を、当該帯域を予約した通信局に固有の情報から設定されるシーケンスと比較し、異なる通信局により同じ帯域が重複して予約されているか否かを判断する、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
各通信局は、通信局に固有の情報としてのアドレス情報に基づいて所定ビット長のシーケンス列を生成し、シーケンス値を先頭から１ビットずつ取り出し、そのビット値をビット位置に関する情報とともに順番に報知信号に載せて伝送し、
報知信号を受信した通信局では、通信局固有の情報から同様の手順でシーケンス値を生成し、順次受信する各報知信号で示されているビット位置のビット値と１ビットずつ比較していくことで、帯域を予約利用している通信局が一致しているかどうかを判定する、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
各通信局は、隣接局から受信した報知信号に基づいて予約帯域の重複を検出したとき、重複して帯域予約した各通信局の所定の優劣判定を行ない、劣ると判定された方の通信局の予約帯域の変更を行なう、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
優劣判定の対象となる各通信局のシーケンスに含まれる一部の値の比較に基づいて優劣判定を行なう、
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
不特定の通信局が参入する通信環境下で通信動作する無線通信装置であって、
伝送路上で無線信号を送受信する通信手段と、
前記通信手段による通信動作を制御する通信制御手段と、
自局に固有の情報から設定されるシーケンスの一部を含んだ報知信号を生成する報知信号生成手段とを備え、
報知信号を所定の周期で送信する、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項１４】
前記報知信号生成手段は、報知信号を受信して認識した近隣局に固有の情報から設定されるシーケンスの一部を報知信号に含め、
他局から受信した報知信号を解析する報知信号解析手段と、
報知信号に含まれるシーケンスの一部に基づいて該報知信号の送信局を認識する近隣局特定手段とをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
前記近隣局特定手段は、隣接局から受信した報知信号に含まれるシーケンスの一部を自局又は自局が認識する周辺局に固有の情報から設定されるシーケンスと比較し、自局又は自局が認識する周辺局を当該隣接局が認識しているか否かを判断する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信装置。
【請求項１６】
前記報知信号生成手段は、通信局に固有の情報としてのアドレス情報に基づいて所定ビット長のシーケンス列を生成し、シーケンス値を先頭から１ビットずつ取り出し、そのビット値をビット位置に関する情報とともに順番に報知信号に載せ、
前記近隣局特定手段は、通信局固有の情報から同様の手順でシーケンス値を生成し、順次受信する各報知信号で示されているビット位置のビット値と１ビットずつ比較していくことで、互いに認識している通信局が一致しているかどうかを判定する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信装置。
【請求項１７】
隣接局が自局を認識していないと判断された場合には、前記通信制御手段は、自局の報知信号の送信タイミングを変更する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信装置。
【請求項１８】
隣接局が自局の認識局を認識していないと判断された場合には、前記通信制御手段は、当該認識局に対し報知信号の送信タイミングの変更を要求する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信装置。
【請求項１９】
前記通信制御手段は、自局の認識局と隣接局の認識局との所定の優劣判定を行ない、自局の認識局が劣ると判定された場合には、当該認識局に対し報知信号の送信タイミングの変更を要求する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項２０】
前記通信制御手段は、優劣判定の対象となる各通信局に関するシーケンスの一部の値に比較に基づいて優劣判定を行なう、
ことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信装置。
【請求項２１】
不特定の通信局が参入する通信環境下で、各通信局が帯域の予約利用を行なう無線通信装置であって、
伝送路上で無線信号を送受信する通信手段と、
前記通信手段による通信動作を制御する通信制御手段と、
自局が予約する帯域の情報と、自局に固有の情報から設定されるシーケンスの一部を含んだ報知信号を生成する報知信号生成手段とを備え、
報知信号を所定の周期で送信する、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２２】
前記報知信号生成手段は、自局及び周辺局の帯域の予約状況を収集し、各通信局が予約する帯域の情報と、各帯域を予約した通信局に固有の情報から設定されるシーケンスの一部を報知信号に含め、
他局から受信した報知信号を解析する報知信号解析手段と、
報知信号に含まれるシーケンスの一部に基づいて該報知信号の送信局において予約した帯域を認識する近隣局予約情報特定手段とをさらに備える、
ことを特徴とする請求項２１に記載の無線通信装置。
【請求項２３】
前記近隣局予約情報特定手段は、隣接局から受信した報知信号に基づいて予約帯域の重複を検出し、
前記通信制御手段は、必要に応じて自局又は周辺局の予約帯域の変更を行なう、
ことを特徴とする請求項２２に記載の無線通信装置。
【請求項２４】
前記近隣局予約情報特定手段は、隣接局から受信した報知信号に記載されている各帯域を予約した通信局に関するシーケンスの一部を、当該帯域を予約した通信局に固有の情報から設定されるシーケンスと比較し、異なる通信局により同じ帯域が重複して予約されているか否かを判断する、
ことを特徴とする請求項２２に記載の無線通信装置。
【請求項２５】
前記報知信号生成手段は、通信局に固有の情報としてのアドレス情報に基づいて所定ビット長のシーケンス列を生成し、シーケンス値を先頭から１ビットずつ取り出し、そのビット値をビット位置に関する情報とともに順番に報知信号に載せ、
前記近隣局予約情報特定手段は、通信局固有の情報から同様の手順でシーケンス値を生成し、順次受信する各報知信号で示されているビット位置のビット値と１ビットずつ比較していくことで、帯域を予約利用している通信局が一致しているかどうかを判定する、
ことを特徴とする請求項２２に記載の無線通信装置。
【請求項２６】
前記通信制御手段は、隣接局から受信した報知信号に基づいて予約帯域の重複を検出したとき、重複して帯域予約した各通信局の所定の優劣判定を行ない、劣ると判定された方の通信局の予約帯域の変更を行なう、
ことを特徴とする請求項２２に記載の無線通信装置。
【請求項２７】
前記通信制御手段は、優劣判定の対象となる各通信局に関するシーケンスの一部の値の比較に基づいて優劣判定を行なう、
ことを特徴とする請求項２６に記載の無線通信装置。
【請求項２８】
不特定の通信局が参入する通信環境下で通信動作するための無線通信方法であって、
自局に固有の情報から設定されるシーケンスの一部を含んだ報知信号を生成し、所定の周期で送信する報知信号送信ステップと、
他局から受信した報知信号に含まれるシーケンスの一部を自局又は自局が認識する周辺局に固有の情報から設定されるシーケンスと比較し、自局又は自局が認識する周辺局を当該隣接局が認識しているか否かを判断する信号衝突検出ステップと、
隣接局が自局又は自局の認識局を認識していないと判断された場合に、自局又は自局の認識局における報知信号の送信タイミングを変更する衝突回避ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２９】
不特定の通信局が参入する通信環境下で、帯域予約を利用した通信動作を行なうための無線通信方法であって、
自局が予約する帯域の情報と、自局に固有の情報から設定されるシーケンスの一部を含んだ報知信号を生成し、所定の周期で送信する報知信号送信ステップと、
他局から受信した報知信号に含まれるシーケンスの一部に基づいて該報知信号の送信局において予約した帯域を認識することにより、自局及び周辺局の帯域の予約状況を収集し、各帯域を予約した通信局に関するシーケンスの一部を、当該帯域を予約した通信局に固有の情報から設定されるシーケンスと比較し、異なる通信局により同じ帯域が重複して予約されているか否かを判断する予約重複検出ステップと、
予約帯域の重複を検出したときに、通信局の予約帯域の変更を行なう重複回避ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項３０】
不特定の通信局が参入する通信環境下で通信動作するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
自局に固有の情報から設定されるシーケンスの一部を含んだ報知信号を生成し、所定の周期で送信する報知信号送信ステップと、
他局から受信した報知信号に含まれるシーケンスの一部を自局又は自局が認識する周辺局に固有の情報から設定されるシーケンスと比較し、自局又は自局が認識する周辺局を当該隣接局が認識しているか否かを判断する信号衝突検出ステップと、
隣接局が自局又は自局の認識局を認識していないと判断された場合に、自局又は自局の認識局における報知信号の送信タイミングを変更する衝突回避ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項３１】
不特定の通信局が参入する通信環境下で、帯域予約を利用した通信動作を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
自局が予約する帯域の情報と、自局に固有の情報から設定されるシーケンスの一部を含んだ報知信号を生成し、所定の周期で送信する報知信号送信ステップと、
他局から受信した報知信号に含まれるシーケンスの一部に基づいて該報知信号の送信局において予約した帯域を認識することにより、自局及び周辺局の帯域の予約状況を収集し、各帯域を予約した通信局に関するシーケンスの一部を、当該帯域を予約した通信局に固有の情報から設定されるシーケンスと比較し、異なる通信局により同じ帯域が重複して予約されているか否かを判断する予約重複検出ステップと、
予約帯域の重複を検出したときに、通信局の予約帯域の変更を行なう重複回避ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）若しくはＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）のように複数の無線局間で相互に通信を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、制御局と被制御局の関係を有さず各通信局が自律分散的に動作する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、隣接する通信局が互いに識別し合い自律分散型のネットワークを運用する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、隣接局同士で互いに正しく認識し合っているかを確認し、安定的な通信を維持する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
有線方式による機器間のケーブル配線からユーザを解放する通信システムとして、無線ネットワークが注目されている。無線ネットワークによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。また、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入が検討されている。例えば、２．４ＧＨｚ帯や、５ＧＨｚ帯など、監督官庁の免許が不要な周波数帯域を利用して、異なった無線通信システム並びに無線通信装置が規定されている。
【０００４】
無線ネットワークに関する標準的な規格として、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１（例えば、非特許文献１を参照のこと）や、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２（例えば、非特許文献２又は非特許文献３を参照のこと）やＩＥＥＥ８０２．１５．３、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信などを挙げることができる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格については、無線通信方式や使用する周波数帯域の違いなどにより、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格…などの各種無線通信方式が存在する。
【０００５】
また、「ウルトラ・ワイド・バンド（ＵＷＢ）通信」と呼ばれる、極めて微弱なインパルス列に情報を載せて無線通信を行なう方式が、近距離超高速伝送を実現する無線通信システムとして注目され、その実用化が期待されている（例えば、非特許文献４を参照のこと）。現在、ＩＥＥＥ８０２．１５．３などにおいて、ＵＷＢ通信のアクセス制御方式が検討されている。
【０００６】
無線技術を用いてローカル・エリア・ネットワークを構成するために、エリア内に「アクセス・ポイント」又は「コーディネータ」と呼ばれる制御局となる装置を１台設けて、この制御局の統括的な制御下でネットワークを形成する方法が一般的に用いられている。
【０００７】
アクセス・ポイントを配置した無線ネットワークでは、ある通信装置から情報伝送を行なう場合に、まずその情報伝送に必要な帯域をアクセス・ポイントに予約して、他の通信装置における情報伝送と衝突が生じないように伝送路の利用を行なうという、帯域予約に基づくアクセス制御方法が広く採用されている。すなわち、アクセス・ポイントを配置することによって、無線ネットワーク内の通信装置が互いに同期をとるという同期的な無線通信を行なう。
【０００８】
ところが、アクセス・ポイントが存在する無線通信システムで、送信側と受信側の通信装置間で非同期通信を行なう場合には、必ずアクセス・ポイントを介した無線通信が必要になるため、伝送路の利用効率が半減してしまうという問題がある。
【０００９】
これに対し、無線ネットワークを構成する他の方法として、端末同士が直接非同期的に無線通信を行なう「アドホック（Ａｄ−ｈｏｃ）通信」が考案されている。とりわけ近隣に位置する比較的少数のクライアントで構成される小規模無線ネットワークにおいては、特定のアクセス・ポイントを利用せずに、任意の端末同士が直接すなわちランダムな無線通信を行なうことができるアドホック通信が適当であると思料される。
【００１０】
アドホック型無線通信システムには中央制御局が存在しないので、例えば家庭用電気機器からなるホーム・ネットワークを構成するのに適している。アドホック・ネットワークには、１台が故障又は電源オフになってもルーティングを自動的に変更するのでネットワークが破綻しにくい、移動局間でパケットを複数回ホップさせることにより高速データ・レートを保ったままで比較的遠くまでデータを伝送することができる、といった特徴がある。アドホック・システムにはいろいろな開発事例が知られている（例えば、非特許文献５を参照のこと）。
【００１１】
また、ＵＷＢが用いられるＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）では、基地局のようなものが一元的に周波数リソースを管理するのではなく、偏在する各無線局が周辺局のリソース利用の様子を把握し、分散的な制御により周波数を利用することが空間的周波数再利用の観点から好ましいと思料される。ＵＷＢの場合、超広帯域を利用し、周波数分割による空間的周波数の再利用が難しいので、特にその要求は高い。
【００１２】
例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１系の無線ＬＡＮシステムでは、制御局を配さなくとも自律分散的にピア・ツウ・ピア（Ｐｅｅｒ  ｔｏ  Ｐｅｅｒ）で動作するアドホック・モードが用意されている。ＩＥＥＥ８０２．１１におけるネットワーキングは、ＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ)の概念に基づいている。ＢＳＳは、制御局のようなマスタが存在するインフラ・モードで定義されるＢＳＳと、複数のＭＴ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：移動局）のみにより構成されるアドホック・モードで定義されるＩＢＳＳ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ＢＳＳ）の２種類で構成される。
【００１３】
インフラ・モードのＢＳＳにおいては、無線通信システム内にコーディネイションを行なうＡＰが必須である。ＡＰは、自局周辺で電波の到達する範囲をＢＳＳとしてまとめ、ネットワークを形成する。ＡＰ近隣に存在するＭＴは、ＡＰに収容され、ＢＳＳのメンバとしてネットワークに参入する。すなわち、ＡＰは適当な時間間隔でビーコンと呼ばれる制御信号を送信し、このビーコンを受信可能であるＭＴはＡＰが近隣に存在することを認識し、さらにＡＰとの間でコネクション確立を行なう。インフラ・モード時には、ＡＰのみが所定フレーム周期でビーコンを送信する。他方、周辺ＭＴはＡＰからのビーコンを受信することでネットワークへの参入を果たし、自らはビーコンを送信しない。ＡＰ周辺のＭＴは、ビーコンを受信することにより、ネットワーク内の通信の制御を行なう。
【００１４】
一方、アドホック・モードのＩＢＳＳにおいては、ＭＴは複数のＭＴ同士でネゴシエーションを行なった後に自律的にＩＢＳＳを定義する。ＩＢＳＳが定義されると、ＭＴ群は、ネゴシエーションの末に、所定のタイミングでビーコンを送信する。
【００１５】
アドホック環境の無線ＬＡＮネットワークにおいては、一般的に隠れ端末問題が生じることが知られている。隠れ端末とは、ある特定の通信局間で通信を行なう場合、通信相手となる一方の通信局からは聞くことができるが他方の通信局からは聞くことができない通信局のことであり、隠れ端末同士ではネゴシエーションを行なうことができないため、送信動作が衝突する可能性がある。
【００１６】
このため、アドホック・ネットワークでは、隠れ端末と乗る通信局の存在を容易に特定することが課題となる。各通信局が定期的にビーコン信号を報知する無線通信システムでは、互いのビーコン送信タイミングが重ならないように配置する必要がある。また、ビーコン送信タイミングが重なっている場合には、一方の通信局が別のビーコン送信タイミングに移動する必要がある。さらに、隣接局同士でも、同じビーコン送信タイミングには相手も自局と同じ通信局を認識している必要がある。
【００１７】
また、隠れ端末問題を解決するアクセス制御方式として、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順によるＣＳＭＡ／ＣＡが知られている。
【００１８】
ここで、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：搬送波感知多重アクセス）とはキャリア検出に基づいて多重アクセスを行なう接続方式である。無線通信では自ら情報送信した信号を受信することが困難であることから、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）ではなくＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式により、他の通信装置の情報送信がないことを確認してから、自らの情報送信を開始することによって、衝突を回避する。ＣＳＭＡ方式は、ファイル転送や電子メールなどの非同期データ通信に適しているアクセス方式である。
【００１９】
なお、非常に広い周波数帯域でキャリアを使用せず１ナノ秒以下の超短パルス波や、数ギガヘルツの帯域幅に拡散した信号やマルチキャリア信号を用いた通信を行なうＵＷＢ通信では、キャリア検出を行なうことができないが、データ送信を行なう通信局がメディアのクリア状態を検出することにより、同様のランダム・アクセスを行なうことができる。
【００２０】
また、ＲＴＳ／ＣＴＳ方式では、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ  Ｔｏ  Ｓｅｎｄ）を送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ  Ｔｏ  Ｓｅｎｄ）を受信したことに応答してデータ送信を開始する。そして、隠れ端末はＲＴＳ又はＣＴＳのうち少なくとも一方を受信すると、ＲＴＳ／ＣＴＳ手続に基づくデータ伝送が行なわれると予想される期間だけ自局の送信停止期間を設定することにより、衝突を回避することができる。送信局にとっての隠れ端末は、ＣＴＳを受信して送信停止期間を設定し、データ・パケットとの衝突を回避し、受信局にとっての隠れ端末は、ＲＴＳを受信して送信期間を停止し、ＡＣＫとの衝突を回避する。
【００２１】
ところで、アドホック・ネットワークにおいて、通信を安定的に維持しながら運用するためには、各通信局が周辺局を知らしめる必要がある。
【００２２】
一般に、通信局が自局に接続可能な隣接局のアドレスをすべて報知するという方法が知られている。これら接続可能な通信局の情報は、例えば、所定の参入手順を経た場合に交換される。
【００２３】
しかしながら、通信局の移動に伴って接続可能な通信局が新たに出現した場合や、今まで接続可能であった通信局が存在しなくなった場合には、その都度、接続可能な通信局の構成が変化するため、逐次、接続可能情報を交換しなければならない。つまり、自己と接続可能なすべてのアドレス情報を所定のビーコン信号で周囲局に送信する仕組みが必要となり、その情報を通知するために莫大な情報量が必要になり、本来のデータ通信用のトラフィックを減少させてしまうことになる。
【００２４】
また、アドホック・ネットワークにおいて、近隣に存在する通信局を特定することなく、その通信局のビーコン送信タイミングのみを報知する方法が考案されている。通信局が周辺局に対し自局の存在を通知する方法として、例えばビーコン信号の送信位置（オフセット時間）の値を所定の時間単位でマップした情報を用いて通知する手法も検討されている。
【００２５】
しかしながら、隣接局を特定せず、ビーコン送信タイミングのみを報知するという方法では、異なる通信局が同じタイミングでビーコン信号を送信している場合に、どの通信局の有無を把握しているのかを判断することができない。すなわち、ビーコン送信タイミングという最小の情報を報知するため、本来のデータ通信用のトラフィックを減少させることなく利用できるものの、情報量が少ないためにどの通信局が存在するのかを特定することができない。このため、通信局は、隣接局からの受信ビーコンに記載されている情報を基に、自局又は自局にとっての隠れ端末のいずれが隣接局に認識されているのかを判断することができない。また、各通信局が独自に設定したスリープ動作のタイミングが存在するため、周辺局のビーコン信号を常時収集しているとは限らないため、自局のビーコン送信開始からかなりの時間的な遅延を以って自局の存在が反映されるという問題もある。
【００２６】
また、所定の周期で送信されるビーコン信号を、本来のビーコン送信時刻にジッタを含んで送信開始することによって、周期的に送信されるビーコン位置が毎回重ならないように定義する方法について提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。この場合、専用無線通信基地局とその専用無線通信基地局の送信範囲内にある移動端末との間のオーバラップする無調整の専用無線通信ネットワークとの干渉を防止するように計画された無線ビーコン送信が、ジッタを有するビーコンの送信により与えられる。専用基地局は、ジッタを有する時間間隔で無線ビーコンバーストを送信し、その時間間隔はオーバラップする送信範囲を有する無調整の専用無線通信ネットワーク間において繰り返される無線ビーコン衝突を防止するために擬似ランダムに変化する。ビーコン時刻のジッタリングは、基地局識別値に関連したパターンをなして擬似ランダムに行なわれる。移動端末は受信した無線ビーコンから、基地局に関連した識別値及び状態情報を得て、その基地局がその移動端末との通信に使用可能であるかどうかを決定する。移動端末はさらに、受信した無線ビーコンから得た基地局識別値に関連した所定のジッタ発生関数に基づき、ジッタを有する基地局のビーコン送信に同期する。それにより移動端末は、基地局間の無線ビーコン・バーストの繰り返される衝突による同期の損失なしに、１つ又はそれ以上の専用無線通信ネットワークの基地局との同期を容易に維持する。
【００２７】
この方法によれば、ビーコン送信タイミングに複数の通信局が存在し、複数のビーコンが同時に送信されたときに、これらの通信局の中間に位置する通信局ではこれら隣接局の存在を識別することができないという問題を解決することができる。つまり、通信局毎にビーコン送信タイミングを所定のシーケンスによって変化させ、ある時には通常の送信タイミングで、また別の時には通常より遅れてビーコン信号が送信されることにより、同時に送信されるビーコン信号の存在を認識する機会を得ることができる。同じビーコン送信タイミングが存在した場合でも、何回か受信を繰り返すことによって、そのビーコン送信タイミングの衝突を検出することができる。
【００２８】
しかしながら、本来のビーコン送信時刻にジッタを含んで送信を開始する方法によれば、ビーコン送信時刻が毎回変化するため、その存在を知らしめることができるものの、毎回異なる送信開始タイミングの管理が難しいという問題がある。
【００２９】
また、ビーコン送信前に伝送路が利用されていないことを検出してビーコンを送信する方法の場合、他の通信局からのビーコン信号の送信や、別の通信局からの通信が行なわれていれば、自己のビーコン送信が行なえなくなるという問題がある。
【００３０】
また、隣接局同士で同じビーコン送信タイミングが存在した場合には、隣接する相手も自己と同じ通信局を認識しているのか、異なる通信局を認識しているのか判別することができない。
【００３１】
つまり、異なる通信局のビーコン信号であった場合には、隣接する相手の通信局宛ての情報送信が先に行なわれると、自局の隣接局からの送信要求（ＲＴＳ信号）を受け取っても、前記隣接する通信局が先に受信を行なっているため、自己から送信応答（ＣＴＳ信号）を返送することができない。
【００３２】
他方、一定間隔で定期的にデータを送る必要があるＡＶコンテンツなどのように、等時性、すなわち時間的に連続性を持つデータを転送するためには、帯域を保証する必要がある。
【００３３】
制御局を中心として運営される無線通信システムでは、制御局が各端末局からの帯域利用要求に応じて帯域予約を行なう。例えばＩＥＥＥ８０２．１５．３におけるワイヤレス・パーソナル・エリア・ネットワーク（ＷＰＡＮ）の規格によれば、コーディネータと呼ばれる制御局装置が端末局となる通信装置からの要求に応じて必要な通信帯域をギャランティード・タイム・スロット（ＧＴＳ）として割り当てるという時分割多重方法が定義されている。この場合、制御局が一元的に利用する帯域を管理できるので、端末となる通信装置は他の通信装置の送信と衝突することなく、送信を行なうことができる。さらに、他のネットワークに所属する通信装置との間で利用帯域の重なり合い（衝突）が生じた場合は、重なり合い（衝突）を検出した通信装置がそれぞれ制御局にその状況を報告して、別の帯域の割当てを受ける方法が考案されている。
【００３４】
これに対し、アドホック・ネットワークでは、ランダム性の高いアクセス制御方法が一般に用いられており、ベストエフォート・サービスが中心となり、帯域を保証した予約通信方法は適さないとされている。帯域を保証した情報伝送を行ないたいときには、他の通信局の間での通信を排除して予約利用帯域を設定する必要があるところ、アドホック・ネットワークでは、制御局不在のため一元的に利用帯域を管理できないため、帯域予約的な通信を実現することは極めて困難である。
【００３５】
このため、アドホック・ネットワークにおいて、近隣の通信局で予約されているタイミングを表示する技術が開示されている。
【００３６】
アドホック・ネットワークで予約通信を行なう場合、どの通信装置か予約をしているのかを特定するために、その予約の所有者を識別するための情報を含んで、予約情報を構築する必要がある。予約の所有者を特定するための情報として、通信装置に固有のＭＡＣアドレスを用いることで、どの通信局の予約であるかを特定させることができる。しかしながら、どの通信局が予約をしているのかを特定するために、通信局に固有のＭＡＣアドレスを用いると、１つの予約に対してＭＡＣアドレスを報知する必要があるため、予約情報を通知する際のオーバーヘッド情報が莫大になるという問題がある。
【００３７】
アドホック・ネットワークの場合、周辺局の入れ替わりにより予約帯域が重複することが起こり、その都度、予約帯域の変更作業が必要になるとともに、変更した予約帯域を頻繁に通知しなければならない。
【００３８】
また、これらの変更のあった予約帯域の報知も、予約に関連した通信局間での直接的な報知に加え、それらの通信局の近隣局にも同様に変更を伝えなければならない。つまり、あるときに変更した予約帯域が同じタイミングで別の予約と重複してしまうことを検出する方法が必要である。
【００３９】
さらに、予約帯域における通信を開始した後、受信先通信局からの受領確認情報の未達や、衝突を検出したことを通知する通信によって送信元通信局に対してフィードバックをする必要がある。
【００４０】
【特許文献１】特表２０００−５１７１３２号公報
【非特許文献１】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２−１１：１９９９（Ｅ） ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１， １９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｐａｒｔ１１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ
【非特許文献２】ＥＴＳＩ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−１ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ１： Ｂａｓｉｃ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ
【非特許文献３】ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−２ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ２： Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＲＬＣ） ｓｕｂｌａｙｅｒ
【非特許文献４】日経エレクトロニクス２００２年３月１１日号「産声を上げる無線の革命児Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ」  Ｐ．５５−６６
【非特許文献５】Ｃ．Ｋ．Ｔｈｏ著“Ａｄ Ｈｏｃ Ｍｏｂｉｌｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ”（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ Ｈａｌｌ ＰＴＲ社刊）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４１】
本発明の目的は、制御局と被制御局の関係を有さず各通信局が自律分散的に動作することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００４２】
本発明のさらなる目的は、隣接する通信局が互いに識別し合い自律分散型のネットワークを運用することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００４３】
本発明のさらなる目的は、自律分散型の通信環境下で、隣接局間で互いに正しく認識しているかを確認し、安定的な通信を維持することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００４４】
本発明のさらなる目的は、自律分散型の通信環境下で、近隣に存在する各通信局が、互いに認識している通信局をより少ない情報ビットを用いて特定することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００４５】
本発明のさらなる目的は、自律分散型の通信環境下で、アイソクロナス通信を行なう場合に帯域を保証した予約通信を適用することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００４６】
本発明のさらなる目的は、自律分散型の通信環境下で、ある予約帯域において、どの通信局によって予約が行なわれているのかを周辺局間で正確に判断することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４７】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、不特定の通信局が参入し、各通信局の自律分散的な動作により運用される無線通信システムであって、各通信局は、自局又は自局が認識する周辺局に固有の情報から設定されるシーケンスの一部を含んだ報知信号を所定のタイミングで送信するとともに、隣接局から受信した報知信号に含まれるシーケンスの一部を自局又は自局が認識する周辺局に固有の情報から設定されるシーケンスと比較し、自局又は自局が認識する周辺局を当該隣接局が認識しているか否かを判断することを特徴とする無線通信システムである。
【００４８】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない（以下、同様）。
【００４９】
具体的には、各通信局は、通信局に固有の情報としてのアドレス情報に基づいて所定ビット長のシーケンス列を生成し、シーケンス値を先頭から１ビットずつ取り出し、そのビット値をビット位置に関する情報とともに順番に報知信号に載せて伝送する。
【００５０】
一方、他局から報知信号を受信した通信局では、通信局固有の情報から同様の手順でシーケンス値を生成し、順次受信する各報知信号で示されているビット位置のビット値と１ビットずつ比較していくことで、隣接局同士で互いに認識している通信局が一致しているかどうかを判定することができる。
【００５１】
通信局は、隣接局が自局を認識していない場合には、自局が報知信号を送信する帯域が隠れ端末と衝突している可能性がある。そこで、自局の報知信号の送信タイミングを変更することにより、隠れ端末との共存を図ることができる。
【００５２】
また、通信局は、隣接局が自局の認識局を認識していない場合には、当該認識局は自局にとっての隠れ端末と競合している可能性がある。そこで、当該認識局に対し報知信号の送信タイミングの変更を要求することにより、隠れ端末との共存を図ることができる。
【００５３】
このように自局又は自局の認識局における報知信号の送信タイミングが他局と競合するときには、所定の優劣判定を行ない、自局の認識局が劣ると判定された場合にのみ送信タイミングの変更を行なうようにしてもよい。この優劣判定は、例えば、優劣判定の対象となる各通信局に関するシーケンスの一部の値の比較に基づいて行なうことができる。
【００５４】
また、本発明の第２の側面は、不特定の通信局が参入する通信環境下で、各通信局が自律分散的に帯域の予約利用を行なう無線通信システムであって、各通信局は、自局及び周辺局の帯域の予約状況を収集し、各通信局が予約する帯域の情報と、各帯域を予約した通信局に固有の情報から設定されるシーケンスの一部を含んだ報知信号を所定のタイミングで送信することを特徴とする無線通信システムである。
【００５５】
本発明の第２の側面に係る無線通信システムでは、通信局は、隣接局から受信した報知信号に記載されている各帯域を予約した通信局に関するシーケンスの一部を、当該帯域を予約した通信局に固有の情報から設定されるシーケンスと比較し、異なる通信局により同じ帯域が重複して予約されているか否かを判断することができる。そして、各通信局は、隣接局から受信した報知信号に基づいて予約帯域の重複を検出し、必要に応じて自局又は周辺局の予約帯域の変更を行なうことにより、予約帯域による通信の衝突を検出する前に予約の重複を発見することが可能となるので、安定的な予約通信を実現することができる。
【００５６】
各通信局は、通信局に固有の情報としてのアドレス情報に基づいて所定ビット長のシーケンス列を生成し、シーケンス値を先頭から１ビットずつ取り出し、そのビット値をビット位置に関する情報とともに順番に報知信号に載せて伝送する。
【００５７】
これに対し、報知信号を受信した通信局では、通信局固有の情報から同様の手順でシーケンス値を生成し、順次受信する各報知信号で示されているビット位置のビット値と１ビットずつ比較していくことで、帯域を予約利用している通信局が一致しているかどうかを判定することができる。
【００５８】
また、各通信局は、隣接局から受信した報知信号に基づいて予約帯域の重複を検出したとき、重複して帯域予約した各通信局の所定の優劣判定を行ない、劣ると判定された方の通信局が予約帯域の変更を行なうようにしてもよい。この優劣判定は、例えば、優劣判定の対象となる各通信局に関するシーケンスの一部の値の比較に基づいて行なうことができる。
【００５９】
また、本発明の第３の側面は、不特定の通信局が参入する通信環境下で通信動作するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
自局に固有の情報から設定されるシーケンスの一部を含んだ報知信号を生成し、所定の周期で送信する報知信号送信ステップと、
他局から受信した報知信号に含まれるシーケンスの一部を自局又は自局が認識する周辺局に固有の情報から設定されるシーケンスと比較し、自局又は自局が認識する周辺局を当該隣接局が認識しているか否かを判断する信号衝突検出ステップと、
隣接局が自局又は自局の認識局を認識していないと判断された場合に、自局又は自局の認識局における報知信号の送信タイミングを変更する衝突回避ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００６０】
また、本発明の第４の側面は、不特定の通信局が参入する通信環境下で、帯域予約を利用した通信動作を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
自局が予約する帯域の情報と、自局に固有の情報から設定されるシーケンスの一部を含んだ報知信号を生成し、所定の周期で送信する報知信号送信ステップと、
他局から受信した報知信号に含まれるシーケンスの一部に基づいて該報知信号の送信局において予約した帯域を認識することにより、自局及び周辺局の帯域の予約状況を収集し、各帯域を予約した通信局に関するシーケンスの一部を当該帯域を予約した通信局に固有の情報から設定されるシーケンスと比較し、異なる通信局により同じ帯域が重複して予約されているか否かを判断する予約重複検出ステップと、
予約帯域の重複を検出したときに、通信局の予約帯域の変更を行なう重複回避ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００６１】
本発明の第３乃至第４の各側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第３乃至第４の各側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによってコンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、無線通信装置として動作する。このような無線通信装置を複数起動して無線ネットワークを構築することによって、本発明の第１乃至第２の各側面に係る無線通信システムと同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００６２】
本発明によれば、自律分散型の通信環境下で、隣接局間で互いに正しく認識しているかを確認し、安定的な通信を維持することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００６３】
また、本発明によれば、自律分散型の通信環境下で、近隣に存在する各通信局が、互いに認識している通信局をより少ない情報ビットを用いて特定することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００６４】
また、本発明によれば、自律分散型の通信環境下で、アイソクロナス通信を行なう場合に帯域を保証した予約通信を適用することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００６５】
また、本発明によれば、自律分散型の通信環境下で、ある予約帯域において、どの通信局によって予約が行なわれているのかを周辺局間で正確に判断することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００６６】
本発明によれば、各通信局は、近隣に存在する通信局毎に固有の情報から設定したシーケンスを、スーパーフレーム周期毎に１ビットずつ通知することで、近隣に存在する通信装置固有の情報を最低限の単位で分割して通知するようになっている。そして、通信局は、隣接局から自局の存在を示す情報を、スーパーフレーム周期毎に１ビットずつ獲得し、これを自局に固有の情報から設定したシーケンスと逐次比較していくことで、隣接局が自局の存在を認識しているかどうかを判断することができる。また、通信局は、隣接局から送られてきた情報より、近隣に存在する別の通信局のシーケンスと比較することにより、自局の隣接局を別の通信局も等しく認識しているかどうかを判断することができる。
【００６７】
ここで、通信局は、近隣の通信局において自局の存在が認識されていないと判断した場合には、自局のビーコン送信タイミングを別の利用可能な帯域に移動させることにより、隠れ端末との共存を図ることができる。また、通信局は、近隣の通信局において、自局が認識しているものとは別の通信局を認識していると判断した場合には、さらに所定の優劣判定を行なった結果、自局の認識局が劣っている場合には、当該認識局に対しビーコン送信タイミングの変更を促すことができる。
【００６８】
また、本発明によれば、通信局は、予約情報に通信局に固有の情報から生成したシーケンスの一部を同時に報知することにより、近隣に存在する通信局に対し、予約している通信局を特定させることができる。また、定期的に報知されるビーコン信号により、どの通信局によって予約されているのかを頻繁に知らせることができる。
【００６９】
通信局は、周辺局の予約情報を解析することにより、予約帯域による通信の衝突を検出する前に予約の重複を発見することが可能となるので、安定的な予約通信を実現することができる。
【００７０】
通信局は、周辺局の予約情報のシーケンス値と、自己のシーケンス値を比較することで、周辺局が自局の予約の存在を把握しているかどうかを判断することができる。
【００７１】
また、通信局は、周辺局の予約情報のシーケンス値と、自己のシーケンス値を比較することで、自局が他の通信局との間で予約が衝突しているかどうかを判断することができる。このように、他局との間で予約の衝突が生じることを、その帯域で通信を行なう前に把握することができるので、事前に予約帯域を移動して、安定した予約通信の実施を図ることができる。
【００７２】
また、通信局は、周辺局の予約情報のシーケンス値と、周辺局から送られてきたシーケンス値を比較することで、周辺局間で予約している帯域が重複しているかどうかを判断することができる。また、周辺局間で予約利用が重複していることを、これら周辺局に用意に知らしめることができる。
【００７３】
本発明によれば、異なる通信装置間での予約利用が重複していることを、別途コマンドを用いて通知するなど、予約利用の重複を通知するための通信が不要となり、トラフィックの増大を防げるという効果が得られる。
【００７４】
また、本発明によれば、異なる通信装置間での予約利用が重複している場合に、どちらかの通信装置に予約の移動を働きかけることができ、安定した予約通信を実施するために事前に予約の移動を図ることができる。
【００７５】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００７７】
本発明において想定している通信の伝搬路は無線であり、複数の通信局間でネットワークを構築する。本発明で想定している通信は蓄積交換型のトラヒックであり、パケット単位で情報が転送される。また、以下の説明では、各通信局は単一のチャネルを想定しているが、複数の周波数チャネルすなわちマルチチャネルからなる伝送媒体を用いた場合に拡張することも可能である。
【００７８】
本発明に係る無線ネットワークでは、各通信局は、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：キャリア検出多重接続）などのキャリア検出若しくはメディアのクリア状態の検出に基づくアクセス手順に従い直接（ランダム）に情報を伝送し、自律分散型の無線ネットワークを構築することができる。
【００７９】
制御局と被制御局の関係を有しない自律分散型の無線通信システムでは、例えば、各通信局は所定の周期でビーコン情報を報知することにより、近隣（すなわち通信範囲内）の他の通信局に自己の存在を知らしめるとともに、ネットワーク構成を通知する。また、ある通信局の通信範囲に新規に出現した通信局は、ビーコン信号を受信することにより、通信範囲に突入したことを検知するとともに、ビーコンに記載されている情報を解読することによりネットワーク認識し、ネットワークに参入することができる。
【００８０】
通信局同士でビーコン信号の交換し、互いのビーコン送受信タイミングに基づいて、時分割多重アクセス構造を持った伝送（ＭＡＣ）フレームによりチャネル・リソースを効果的に利用した伝送制御が行なわれる。したがって、各通信局は、ランダムなアクセス制御に加え、帯域を予約する、あるいは優先利用期間を設定するなど時間同期をベースにしたアクセス方式を行なうことができる。
【００８１】
以下に説明する各通信局での処理は、基本的にはネットワークに参入するすべての通信局で実行される処理である。但し、場合によっては、ネットワークを構成するすべての通信局が、以下に説明する処理を実行するとは限らない。
【００８２】
Ａ．第１の実施形態
図１には、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムを構成する通信装置の配置例を示している。図示の無線通信システムでは、制御局と被制御局の関係を有さず、各通信装置が自律分散的に動作し、アドホック・ネットワークが形成されている。同図では、通信装置＃１から通信装置＃７までが同一空間上に分布している様子を表わしている。
【００８３】
ここで、通信装置＃１は、その電波到達範囲（通信装置＃１を中心とした楕円破線内）に存在する近隣の通信装置＃２、＃３、＃４と直接通信ができるが、その範囲外の通信装置＃５、＃６、＃７とは直接通信ができない。
【００８４】
また、通信装置＃２は、近隣にある通信装置＃１、＃４と直接通信ができるが、その他の通信装置＃３、＃５、＃６、＃７とは直接通信ができない。
【００８５】
また、通信装置＃３は、近隣にある通信装置＃１、＃６、＃７と直接通信ができるが、その他の通信装置＃２、＃４、＃５とは直接通信ができない。
【００８６】
また、通信装置＃４は、近隣にある通信装置＃１、＃２、＃５と直接通信ができるが、その他の通信装置＃３、＃６、＃７とは直接通信ができない。
【００８７】
また、通信装置＃５は、近隣にある通信装置＃４とのみ直接通信ができるが、その他の通信装置＃１、＃２、＃３、＃６、＃７とは直接通信ができない。
【００８８】
また、通信装置＃６は、近隣にある通信装置＃３とのみ直接通信ができるが、その他の通信装置＃１、＃２、＃４、＃５、＃７とは直接通信ができない。
【００８９】
また、通信装置＃７は、近隣にある通信装置＃３とのみ直接通信ができるが、その他の通信装置、＃１、＃２、＃４、＃５、＃６とは直接通信ができない。
【００９０】
このように通信局毎に通信範囲が異なる通信環境下では、とりわけ制御局の介在なしに各通信局が自律分散的に所望の通信相手と直接通信を試みる場合に、データ伝送を行なう一方の通信局からは聞こえないが他方の通信局からは聞こえるという通信局が存在し、信号の干渉を受けるという隠れ端末問題が発生する、という点を理解されたい。
【００９１】
本実施形態のように、制御局と被制御局の関係を有しない自律分散型の無線通信システムでは、各通信局はチャネル上でビーコン情報を報知することにより、近隣（すなわち通信範囲内）の他の通信局に自己の存在を知らしめるとともに、ネットワーク構成を通知するようになっている。
【００９２】
通信局は伝送フレーム周期の先頭でビーコンを送信するので、伝送フレーム周期はビーコン間隔によって定義される。また、各通信局は、伝送フレーム周期に相当する期間だけチャネル上をスキャン動作することにより、周辺局から送信されるビーコン信号を発見し、ビーコンに記載されている情報を解読することによりネットワーク構成を知ることができる。本明細書では、ビーコン送信間隔である伝送フレーム周期のことを、「スーパーフレーム」と呼ぶことにする。
【００９３】
各通信局は、周辺で発信されるビーコンを受信することで、時分割多重アクセス構造を持った伝送（ＭＡＣ）フレームによりチャネル・リソースを効果的に利用した伝送制御が行なわれる。そして、新規に通信局が現われた場合には、新規通信局は既存の通信局のビーコン送信タイミング、あるいは後述する予約領域などと衝突しないように、自分のビーコン送信タイミングを設定する。
【００９４】
各通信局は、自局のビーコン送信タイミングをスーパーフレームの先頭位置とする。言い換えれば、各通信局は独自にスーパーフレーム構成を設定し、近隣局のスーパーフレーム構成とは開始タイミングが重ならないように設定する。また、通信局は、近隣局の予約スロット位置とも重ならないように自局のビーコン送信タイミングを設定することで、近隣局との間で予約通信を安定的に行なえるようにする。
【００９５】
図２には、本実施形態に係る自律分散型ネットワークにおいて、通信局毎に管理されるスーパーフレームの内部構成を模式的に示している。各通信局はビーコン送信によって自己のスーパーフレームを定義している。
【００９６】
スーパーフレーム周期は、各通信装置が自己のビーコン送信（Ｂｅａｃｏｎ）を行なうスロット開始位置によって定義され、このビーコン送信タイミングを基準にして、さらに細分化されたタイムスロットとして管理が行なわれる。
【００９７】
図示の例では、１スーパーフレームが６４等分され、０〜６３という６４個の相対位置すなわちスロットが配設されている。ここで、先頭のタイムスロット（タイムスロット０）においてビーコンの送信が行なわれ、それ以外のタイムスロット（１〜６３）が、各種データ通信を行なう場合に必要に応じて利用される。
【００９８】
図３には、近隣の通信装置間におけるビーコン信号の送受信の関係を例示している。ここでは、各通信装置の空間的配置は図１に従うものとし、同図に従って隠れ端末の関係が成り立っているものとする。
【００９９】
通信装置＃１のビーコン信号は、隣接する通信装置＃４、＃２、＃３にて受信される。また、通信装置＃２のビーコン信号は、隣接する通信装置＃４、＃１にて受信される。また、通信装置＃６のビーコン信号は、隣接する通信装置＃３にて受信される。また、通信装置＃５のビーコン信号は、隣接する通信装置＃４にて受信される。また、通信装置＃３のビーコン信号は、隣接する通信装置＃１、＃６、＃７にて受信される。また、通信装置＃４のビーコン信号は、隣接する通信装置＃５、＃２、＃１にて受信される。また、通信装置＃７のビーコン信号が、隣接する通信装置＃３にて受信される。
【０１００】
なお、ここでは、通信装置＃７のビーコン信号は、通信装置＃１のビーコン信号と時間的に同じタイミングで送信され、さらに通信装置＃６のビーコン信号も、通信装置＃２のビーコン信号と時間的に同じタイミングで送信される。
【０１０１】
図４には、本実施形態に係る自律分散型ネットワークにおいて、スーパーフレーム内で各通信局がビーコン送信を行なうシーケンスを示している。
【０１０２】
図示の例では、無線通信装置＃１は、近隣にある通信装置＃２、＃３、＃４のビーコン信号（Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４）を受信し、それらのビーコン信号と重ならないタイミングで自身のビーコン信号（Ｂ１）を送信して、次のビーコン信号送信タイミング（Ｂ１'）までの周期を自己のスーパーフレーム周期を設定する。
【０１０３】
同様に、通信装置＃２は、近隣にある通信装置＃１、＃４のビーコン信号（Ｎ１、Ｎ４）を受信することができる。また、通信装置＃３は、自局の近隣にある通信装置＃１、＃６、＃７のビーコン信号（Ｎ１、Ｎ６、Ｎ７）を受信することができる。また、通信装置＃４は、自局の近隣にある通信装置＃１、＃２、＃５のビーコン信号（Ｎ１、Ｎ２、Ｎ５）を受信することができる。また、通信装置＃５は、自局の近隣にある通信装置＃４のビーコン信号（Ｎ４）を受信することができる。また、通信装置＃６は、自局の近隣にある通信装置＃３のビーコン信号（Ｎ３）を受信することができる。また、通信装置＃７は、自局の近隣にある通信装置＃３のビーコン信号（Ｎ３）を受信することができる。
【０１０４】
以降、通信範囲内に新規に参入する通信局は、既存のビーコン配置、あるいは予約領域などと衝突しないように、自己のビーコン送信タイミングを設定する。
【０１０５】
本実施形態では、各通信装置は、ビーコン信号の送受信により、周囲にある他の通信装置との間で互いに影響を考慮しながら１つの無線伝送路を時分割で利用するというアクセス制御を行なう。
【０１０６】
本実施形態に係る無線ネットワークでは、各通信装置はスーパーフレーム周期の先頭でビーコン信号を送信する。図５には、ビーコン信号のフレーム・フォーマットを示している。
【０１０７】
同図に示す例では、ビーコン信号は、当該信号ビーコン・フレームであることを示すフレーム・タイプ（Ｆｒａｍｅ Ｔｙｐｅ）フィールドと、このフレームの情報量を示す情報長（Ｌｅｎｇｔｈ）フィールドと、このビーコン信号の送信元通信装置を特定するためのアドレス（ＭＡＣ Ａｄｄｒｅｓｓ）フィールドと、このビーコン・フレームの数を示すフレーム・カウンタ（Ｆｒａｍｅ Ｃｏｕｎｔｅｒ）フィールドと、この通信装置におけるスーパーフレーム内のスロット利用状況を通知するためのスロット構造（Ｓｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）フィールドと、この通信装置のグループを識別するためのグループ識別子（Ｇｒｏｕｐ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）フィールドと、通信装置の能力を示す情報（Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）フィールドと、通信装置の属性を示す情報（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）フィールドと、このフレームの誤り検出を行なうフレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ）などのフィールドで構成されている。
【０１０８】
ここで、スロット構造（Ｓｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）フィールドは、スーパーフレーム周期に含まれるスロット数（本実施形態では６４個）に相当するスロット部分が設けられている。そして、各スロット部分には、該当するスロットについて通信局が認識している利用状況が設定値として記載されるようになっている。
【０１０９】
図６には、そのスロット構造（Ｓｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）フィールドの各スロット部分で通知される具体的な設定値の例を示している。
【０１１０】
設定値０は未使用のスロットを示している。設定値１は自己のビーコンを送信するスロットを示している。設定値２はシーケンス値がビット０の近隣通信装置のビーコン送信が行なわれるスロットを示している。設定値３はシーケンス値がビット１の近隣通信装置のビーコン送信が行なわれるスロットを示している。設定値４は、自己の予約利用の設定があるスロットを示している。設定値５は後述するシーケンス情報がビット０（Ｓｑ＝０）の近隣通信装置における予約利用の設定があるスロットを示し、設定値６は後述シーケンス情報がビット１（Ｓｑ＝１）の近隣通信装置における予約利用の設定があるスロットを示している。さらに、設定値７は該当するスロットにおいて複数の通信装置での利用が重複している状態にあることを示している。
【０１１１】
ここで言うシーケンス値は、通信装置に固有の情報から設定される。固有の情報の代表例として、ＭＡＣアドレスを使用することができる。ＭＡＣアドレスは、通常、伝送フレームのＭＡＣヘッダに記載され、フレームの送受信を行なう通信装置同士で取得することができる。シーケンス値をビーコン信号に載せて報知することで、周辺局間で通信局を識別し互いの認識局を確認し合うことができる。
【０１１２】
本実施形態では、ビーコン信号にすべてのシーケンス値を記載するとオーバーヘッドが過大となることを鑑み、シーケンス値を分割し、その一部をスーパーフレーム毎のビーコン信号に順次載せて伝送するようにしている。例えば、シーケンス値を先頭から１ビットずつ取り出し、そのビット値をビット位置に関する情報とともに順番にビーコン信号に載せて伝送する。ビーコン受信側の通信局では、通信局固有の情報から同様の手順でシーケンス値を生成し、順次受信する各ビーコンで示されている該当ビット位置のビット値と１ビットずつ比較していくことで、互いの通信局の認識内容が一致しているかどうかを判定することができる。
【０１１３】
図７には、近隣の通信装置から受信したビーコン情報に基づいて所定のシーケンス値を設定する手順を示している。同図に示す例では、受信したビーコン・フレームに含まれる情報のうち、アドレス情報すなわち６４ビット長のＭＡＣアドレスから所定の１６ビットのシーケンス列を生成する。そして、これをフレーム・カウンタの下位４ビットの値から、現在のビット位置（０〜１５）を判定し、１６ビットのシーケンス列の該当するビットの０／１を判定する。
【０１１４】
同図に示すように、１６ビットのシーケンス列が、１０００ ０００１ ０１１１ １０００であった場合、フレーム・カウンタ値が７のときには上位から８番目のビット位置におけるビット値である「Ｓｑ＝１」が指定される。これより、自己の送信するビーコン・フレームのスロット構造（Ｓｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）フィールドの該当するスロット部分を、この近隣の通信装置のビーコン信号から生成したシーケンス列の該当ビット位置におけるビット値が１すなわち「Ｓｑ＝１」を示す設定値３として設定する。
【０１１５】
同様にして、次のスーパーフレームでは、フレーム・カウンタ値が８になるので、上位から９番目のビット位置におけるビット値である「０」が指定され、スロット構造（Ｓｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）フィールドの該当するスロット部分を、この近隣通信装置のビーコン信号から生成したシーケンス列の該当ビット位置におけるビット値が０すなわち「Ｓｑ＝０」を示す設定値２として設定する。
【０１１６】
さらに、以降のスーパーフレームでは、フレーム・カウンタ値が９になるので、上位から１０番目のビット位置のビット値である「１」が指定され、スロット構造（Ｓｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）フィールドの該当するスロット部分を、この近隣通信装置のビーコン信号から生成したシーケンス列の該当ビット位置におけるビット値が１すなわち「Ｓｑ＝１」を示す、設定値３として設定する。
【０１１７】
以下、同様にして、ビーコンを送信する度に、そのフレーム・カウンタ値に基づいてスロット構造フィールドの各スロット部分の値が設定される。
【０１１８】
このように、通信局は、通信局に固有の情報から生成したシーケンス列を１ビットずつビーコン信号に載せて順次通知することにより、定期的に報知されるビーコン信号を用いて、どの通信局を周辺局として認識しているのかを頻繁に知らせることができる。
【０１１９】
また、ビーコン受信側の通信局では、自局が認識している周辺局をビット単位でのシーケンス列の照合により、次第に特定することができる。すなわち、ビーコン受信側の通信局では、通信局固有の情報から同様の手順でシーケンス値を生成し、順次受信する各ビーコンのフレーム・カウンタで示されているビット位置のビット値と１ビットずつ比較していくことで、互いの通信局の認識内容が一致しているかどうかを判定することができる。
【０１２０】
そして、通信局は、近隣の通信局において自局の存在が認識されていないと判断した場合には、自局のビーコン送信タイミングを別の利用可能な帯域に移動させることにより、隠れ端末との共存を図ることができる。また、通信局は、近隣の通信局において、自局が認識しているものとは別の通信局を認識していると判断した場合には、さらに所定の優劣判定を行なった結果、自局の認識局が劣っている場合には、当該認識局に対しビーコン送信タイミングの変更を促す、すなわち移動要請することにより、隠れ端末との共存を図ることができる。
【０１２１】
図８には、本実施形態に係る無線ネットワークにおいて、近隣通信局同士のビーコン送信タイミングの衝突を検出する動作手順を例示している。同図に示す例では、通信装置＃１と＃７が同じビーコン送信タイミングを設定していた場合に、双方の信号を受信できる通信装置＃３のシーケンス値（ここでは当初、通信装置＃１のシーケンスが登録されていたと仮定）の情報から、通信装置＃７が衝突を検出して、ビーコン位置を移動させる手順までを示している。
【０１２２】
まず、通信装置＃１と通信装置＃７のビーコン信号が通信装置＃３にて受信される。
【０１２３】
通信装置＃３は、通信装置＃１のシーケンス値（順番に１０１・・・）を生成する。そして、直後の自己のビーコンにおけるスロット構造の該当する位置で、通信装置＃１のビーコン信号から生成したシーケンス列の該当ビット位置におけるビット値が１すなわち「Ｓｑ＝１」を示す設定値３として報告をする。
【０１２４】
このビーコンを受信した通信装置＃１では、通信装置＃３から受信したビーコンのスロット構造フィールドを解析し、通信装置＃３で自己のシーケンス列の該当ビット位置におけるビット値と一致するので、正しく伝わっていることを判別する。
【０１２５】
一方、通信装置＃７は、通信装置＃１のビーコン送信位置と同じスロットでビーコンの送信を開始する（通信装置の空間的な移動によって、たまたまビーコン送信スロットが重なった場合などの状況を想定する）。その後、通信装置＃３から受信したビーコンを解析する。そして、たまたま自己のシーケンス列の該当ビット位置におけるビット値と同じ、「Ｓｑ＝０」を示す情報を受信できたので、自己の存在が認識されていると判別する。
【０１２６】
次のフレームでは、フレーム・カウンタがインクリメントされ、通信装置＃１のシーケンス列の次のビット位置のビット値は１すなわち「Ｓｑ＝１」となり、通信装置＃７のシーケンス列の次のビット値は０すなわち「Ｓｑ＝０」となったとする。この場合、通信装置＃３から、通信装置＃１のビーコン信号から生成したシーケンス列の該当ビット位置におけるビット値が１すなわち「Ｓｑ＝１」を示す設定値３が送信される。このため、通信装置＃７では、自己のシーケンス列の該当ビット位置におけるビット値と一致しないことから、通信装置＃３が自己の存在を認識していないことを判定することができる。
【０１２７】
さらに通信装置＃７では、ビーコン送信の衝突を検出したことによって、自己のビーコン送信タイミングを別の空きスロットに変更する。これによって、隠れ端末としての通信装置＃１とのビーコン送信タイミングの衝突を回避し、共存を図ることができる。
【０１２８】
図９には、本実施形態に係る無線ネットワークにおいて、近隣通信局同士のビーコン送信タイミングの重複を検出する動作手順を例示している。同図に示す例では、通信装置＃２と＃６が同じビーコン送信タイミングを設定していた場合に、通信装置＃２の信号を受信できる通信装置＃１と、通信装置＃６の信号を受信できる通信装置＃３の間で、それぞれ近隣の通信装置（通信装置＃１と＃３）で、同じタイムスロットに異なるビーコンを送信する通信装置があることを判定し、どちらか一方のビーコン送信位置を移動させるまでの手順を示している。
【０１２９】
まず、通信装置＃２と通信装置＃６が同じスロットでビーコンを送信している場合には、通信装置＃６のビーコンが通信装置＃３で受信され、通信装置＃２のビーコンが通信装置＃１で受信され、それぞれ通信装置＃３と通信装置＃１のビーコンに、このタイミングに近隣通信装置からのビーコン信号が存在することが通知される。
【０１３０】
ここで、通信装置＃１と通信装置＃３がそれぞれ通信できる位置に存在する場合、同じスロットに異なる通信装置のビーコン受信があったことになる。
【０１３１】
このとき、通信装置＃２と＃６のビーコン信号からそれぞれ生成したシーケンス列の該当ビット位置におけるビット値がともに１すなわち「Ｓｑ＝１」の場合、通信装置＃１と通信装置＃３でも該当スロットには同じ設定値３が通知されるので、ビーコン位置の重複の判断はつかない。
【０１３２】
次のフレームでは、フレーム・カウンタがインクリメントされ、通信装置＃２のシーケンス列の次のビット位置におけるビット値は１すなわち「Ｓｑ＝１」である。これに対し、通信装置＃６のシーケンス列の次のビット位置におけるビット値は０すなわち「Ｓｑ＝０」になる。このため、通信装置＃３から送信される次のビーコンのスロット構造フィールドの該当スロット部分は設定値２になるのに対し、通信装置＃１の該当スロット部分は設定値３が通知される。
【０１３３】
これより、通信装置＃１と通信装置＃３は、同じスロットにおいてそれぞれ異なる通信装置のビーコンの存在を認識していることを判断することができる。通信装置＃２と通信装置＃６のビーコン送信タイミングは直接衝突を起こしている訳ではないが、重複しているため、通信装置＃１と通信装置＃３に対し不都合を招来する。
【０１３４】
このようにビーコン送信タイミングの重複を検出した場合には、さらに、所定の優劣判断を行なった後、その判断で劣っているとされた通信装置に対し、ビーコン送信タイミングの変更すなわち移動要請することにより、隠れ端末との共存を図る。
【０１３５】
図示の例では、通信装置＃３は、通信装置＃６宛てにビーコン送信位置の移動要請を行なう。つまり、通信装置＃３のビーコン信号のスロット構造における、通信装置＃６のビーコン送信スロットに相当するビットを、設定値７として、該当スロットが他の通信装置と重複していることを通知する。
【０１３６】
そして、通信装置＃６では、この通知を受けて、自己のビーコン送信タイミングを別の空きスロットに変更することで、ビーコン送信タイミングの重複解消を行なう。
【０１３７】
図１０には、本実施形態に係る自律分散型の無線ネットワークにおいて通信動作を行なうことができる無線通信装置の構成を模式的に示している。
【０１３８】
図示の無線通信装置は、アンテナ１０１と、無線受信部１０２と、受信データ解析部１０３と、ビーコン解析部１０４と、近隣通信装置情報格納部１０５と、近隣通信装置シーケンス特定部１０６と、シーケンス比較部１０７と、中央制御部１０８と、スロット構造設定部１０９と、ビーコン生成部１１０と、アクセス制御部１１１と、無線送信部１１２と、データ・バッファ１１３と、インターフェース１１４を備えている。さらに、この通信装置に接続される機器１１５が接続され、必要に応じてアプリケーション・データの通信が行なわれる。
【０１３９】
アンテナ１０１は、他の無線通信装置宛てに信号を所定の通信チャネル上で無線送信し、あるいは他の無線通信装置から送られる信号を所定の通信チャネル上から収集する。本実施形態では、単一のアンテナを備え、送受信をともに並行しては行なえないものとする。
【０１４０】
無線受信部１０２は、アクセス制御部１１１の指示により所定の時間に他の無線通信装置から送られてきた情報やビーコンなどの信号を受信処理する。無線受信部１０２は、アンテナ１０１を介して他局から受信した信号を電圧増幅する低雑音アンプ（ＬＮＡ）や、電圧増幅された受信信号を周波数変換によりダウンコンバートするダウンコンバータ、自動利得制御器（ＡＧＣ）、アナログ受信信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器、同期獲得のための同期処理、チャネル推定、所定の復調方式により復調処理する復調器など（いずれも図示しない）で構成される。この無線受信部１０２では、正しく復号できた信号のうち、受信データであれば受信データ解析部１０３に供給され、ビーコン信号であればビーコン解析部１０４に供給される。
【０１４１】
無線送信部１１２は、アクセス制御部１１１の指示によりデータ・バッファに一時格納されているデータや制御情報を無線送信する。無線送信部１１２は、送信信号を所定の変調方式で変調する変調器や、デジタル送信信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、アナログ送信信号を周波数変換してアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた送信信号の電力を増幅するパワーアンプ（ＰＡ）など（いずれも図示しない）で構成される。
【０１４２】
無線送信部１１２及び無線受信部１０２における無線送受信方式は、例えば無線ＬＡＮに適用可能な、比較的近距離の通信に適した各種の通信方式を適用することができる。具体的には、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）方式、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）方式などを採用することができる。
【０１４３】
受信データ解析部１０３は、無線受信部１０２により受信及び復調処理された受信データのうち自局宛てのデータやコマンドのみを収集し、各種コマンド情報が直接中央制御部１０８に供給され、アプリケーション・データであればデータ・バッファ１１３に格納される。
【０１４４】
ビーコン解析部１０４では、受信したビーコン情報を近隣通信装置情報格納部１０５に格納するとともに、そのビーコン情報のアドレスとフレーム・カウンタ値を近隣通信装置シーケンス特定部１０６に供給する。近隣通信装置シーケンス特定部１０６では、それらの情報からその通信装置のシーケンス値を特定して、シーケンス比較部１０７とスロット構造設定部１０９に供給する。
【０１４５】
シーケンス比較部１０７は、自己のビーコンを正しく認識しているのかを、自己のシーケンス値と照らし合わせてビーコン・タイミングの衝突を判定する。また、近隣通信装置でも自己と同じ通信装置を認識しているのかを、格納してあるシーケンス値と照らし合わせてビーコン・タイミングの重複を判定する。
【０１４６】
中央制御部１０８は、一連の動作が所定の動作プログラムとして格納しており、無線通信装置全体の動作を統括的にコントロールする。本実施形態では、ビーコン・タイミングの衝突や重複が生じた場合に、必要に応じてビーコン送信スロットを変更する制御などを行なう。さらに、信号の受信タイミングが到来した場合には、アクセス制御部１１１に通知を行なうことで、一連の制御を行なう。
【０１４７】
スロット構造設定部１０９は、近隣通信装置シーケンス特定部１０６から供給されたシーケンス値情報に基づいて、自局の送信ビーコンのスロット構造フィールドにおける該当ビット（Ｓｑ＝０／１）に反映する。また、ビーコン送信スロットが変更された場合には、新たなスロット構造の情報が中央制御部１０８より供給される。こうして構築されたスロット構造フィールドのパラメータは、ビーコン生成部１１０に供給される。
【０１４８】
ビーコン生成部１１０は、所定の時間が到来した場合に、中央制御部１０８からの制御に基づいて、送信するビーコン信号を生成する。生成されたビーコン信号は、アクセス制御部１１１によるビーコン送信タイミングに従い、無線送信部１１２により送信処理が行なわれる。
【０１４９】
アクセス制御部１１１は、中央制御部１０８の指示によって、信号の送信タイミング並びに受信タイミングを正確に定義し、所定の時刻が到来した場合に送受信動作設定部で、無線受信部１０２と無線送信部１１２をそれぞれ起動する。また、アクセス制御部１１１は、信号の送信に先立ち、伝送路上に他の通信装置からのキャリア若しくは信号の有無を検出する機構も備えており、通信可否判定部で無線受信部１０２を動作させて信号の有無を検出し、ＣＳＭＡ手順に基づいて衝突回避により伝送路へのアクセス制御を行なうようになっている。
【０１５０】
データ・バッファ１１３は、受信したアプリケーション・データを格納するとともに、インターフェース１１４を介して接続される機器１１５からのアプリケーション・データも格納しておく。つまり、送信が可能となった場合に無線送信部１１２にデータが供給されて送信されるようになっている。
【０１５１】
インターフェース１１４は、アプリケーション・データを接続される機器１１５との間で受け渡す窓口であり、所定の情報形式の信号が交換される。
【０１５２】
図１１には、本実施形態に係る無線通信装置がビーコン送信タイミングの衝突又は重複を検出して近隣局の管理を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、実際には、中央制御部１０８が所定の実行命令プログラムを実行するという形態で実現される。
【０１５３】
まず、近隣にある通信装置のビーコン信号を受信するためのスキャン・パラメータを所定の周期で設定する（ステップＳ１０１）。
【０１５４】
そして、スキャン・パラメータで指定されたスーパーフレーム周期のすべてに渡るタイミングと、近隣通信装置のビーコンを受信する必要があるタイミングでは、ビーコン受信タイミングが到来したものと判断し（ステップＳ１０２）、ビーコン受信処理を行なう（ステップＳ１０３）。
【０１５５】
ここで、ビーコンの受信がなければ、再びビーコン受信タイミングにあるか判断を繰り返すためステップＳ１０２に戻る。また、ビーコン受信があれば、そのビーコン・パラメータを格納し（ステップＳ１０４）、該当通信装置におけるシーケンス値を算出し格納する（ステップＳ１０５）。
【０１５６】
次いで、自己のビーコン送信位置に該当するスロットに、近隣ビーコンがあるか判断し（ステップＳ１０６）、さらに自己のフレーム・カウンタとＭＡＣアドレスから、そのシーケンス値を獲得して（ステップＳ１０７）、受信した相手が設定しているシーケンス値と比較をして、その相違の有無を判定する（ステップＳ１０８）。
【０１５７】
ここで、シーケンス値に相違があるか、若しくは該当スロットの重複利用が通知されていれば、そのスロットでビーコンが衝突していることを検出したことになり、自己のビーコン送信スロットを変更するため、空きスロット情報を獲得し（ステップＳ１０９）、ビーコン送信位置を変更する（ステップＳ１１０）。
【０１５８】
一方、近隣ビーコンがない場合（ステップＳ１０６）、あるいはシーケンス値に相違がない場合には（ステップＳ１０８）、自己を認識している可能性が高いものと認識され、次段のステップＳ１１１に移行する。
【０１５９】
ステップＳ１１１では、自己が認識している近隣通信装置をその通信装置も認識しているかを判断するため、自己の近隣に存在するビーコンを相手も認識しているものの有無を確認する。
【０１６０】
相手も認識していれば、自己が持っているそのビーコンの該当シーケンス値を獲得し（ステップＳ１１２）、受信した相手が設定しているシーケンス値と比較をして相違の有無を判定する（ステップＳ１１３）。
【０１６１】
ここで、シーケンス値に相違があれば、ビーコンが重複していることを検出したことになり、さらに優劣判定パラメータを獲得し（ステップＳ１１４）、優劣判定を行なう（ステップＳ１１５）。
【０１６２】
優劣判定の結果、自己の設定が劣っていれば、自己の近隣に存在する通信装置に対し、ビーコン送信スロットの変更を促すために、該当スロットが重複していることを自己のスロット構造の該当ビットに記録する（ステップＳ１１６）。
【０１６３】
この処理の後と、シーケンス値に相違がない場合や、優劣判定で自己の設定が優っていれば、さらに別の近隣ビーコンの存在を確認するため、再びステップＳ１１１に戻り、すべての近隣ビーコンの確認動作を行なう。
【０１６４】
また、ステップＳ１０２の判断でビーコン受信タイミングでない場合、あるいはステップＳ１１１の判断ですべての近隣ビーコンの確認動作が完了したら、ステップＳ１１７に移行し、自己のビーコンの送信タイミングであるかどうかを判断する。
【０１６５】
そして、自己のビーコン送信タイミングが到来した場合には（ステップＳ１１７）、送信するビーコン・パラメータを獲得し（ステップＳ１１８）、近隣通信装置における該当フレームのシーケンス値を算出し（ステップＳ１１９）、そのシーケンス値に従って自己のスロット構造フィールドの該当スロットへ設定値（２／３）を記載して（ステップＳ１２０）、ビーコン信号を送信する（ステップＳ１２１）。
【０１６６】
その後、再びステップＳ１０２に戻り、一連のビーコン受信処理を繰り返し行なう。
【０１６７】
また、ビーコン送信タイミングでない場合にもステップＳ１０２に戻り、一連の処理を繰り返し行なう。
【０１６８】
Ｂ．第２の実施形態
図１２には、本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムを構成する通信装置の配置例を示している。この無線通信システムでは、特定の制御局を配置せず、各通信装置が自律分散的に動作し、アドホック・ネットワークが形成されている。同図では、通信装置＃１から通信装置＃８までが、同一空間上に分布している様子を表わしている。
【０１６９】
図中、直接通信が可能な通信装置＃１から通信装置＃４までが、第１のネットワーク・グループを構成し、通信装置＃５から通信装置＃８までが、第２のネットワーク・グループを構成している。
【０１７０】
ここで、ネットワーク・グループ１を構成する、通信装置＃１は、その電波到達範囲（＃１を中心とした楕円の破線内）にある近隣の通信装置＃２、＃３と直接通信ができるが、その範囲外の通信装置＃４とは直接通信ができない。
【０１７１】
また、通信装置＃２は、近隣にある通信装置＃１、＃３と直接通信ができるが、通信装置＃４とは直接通信ができない。
【０１７２】
また、通信装置＃３は、近隣にある通信装置＃１、＃２、＃４と直接通信ができる。
【０１７３】
また、通信装置＃４は、近隣にある通信装置＃３と直接通信ができるが、通信装置＃１、＃２とは直接通信ができない。
【０１７４】
また、ネットワーク・グループ２を構成する、通信装置＃５は、近隣にある通信装置＃６、＃７と直接通信ができるが、通信装置＃８とは直接通信ができない。
【０１７５】
また、通信装置＃６は、近隣にある通信装置＃５、＃８と直接通信ができるが、通信装置＃７とは直接通信ができない。
【０１７６】
また、通信装置＃７は、近隣にある通信装置＃５、＃８と直接通信ができるが、通信装置＃６とは直接通信ができない。
【０１７７】
また、通信装置＃８は、近隣にある通信装置＃６、＃７と直接通信ができるが、通信装置＃５とは直接通信ができない。
【０１７８】
図１３には、本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムを構成する通信装置の配置例を示している。図示の例では、移動に伴い、第１のネットワーク・グループと、第２のネットワーク・グループが近接して存在した場合に、一部の通信装置の間で他のネットワーク・グループを構成する通信装置の存在を検出した様子を示している。
【０１７９】
このような場合、第１のネットワーク・グループの通信装置＃１は、第２のネットワーク・グループの通信装置＃８と隣接した関係になり、それぞれ、異なるネットワーク・グループの間の通信を調停する必要が生じる。
【０１８０】
これより、後述する通信装置＃１が通信に利用しているタイムスロットと、通信装置＃８が通信に利用しているタイムスロットとが重なり合った場合に、どちらかの通信装置で利用するタイムスロットを移動（変更）しなければ通信が成立しないことになる。
【０１８１】
本発明の第２の実施形態では、この状況下においてどちらの通信装置が利用するタイムスロットを移動（変更）するため手続きについて定義している。
【０１８２】
本実施形態に係る無線ネットワークでは、第１の実施形態と同様に、各通信局は、ビーコン送信によって自己のスーパーフレームを定義し、通信局毎にスーパーフレームを自律分散的に管理している。スーパーフレーム周期は、各通信装置が自己のビーコン送信（Ｂｅａｃｏｎ）を行なうスロット開始位置によって定義され、このビーコン送信タイミングを基準にして、さらに細分化されたタイムスロットとして管理が行なわれる（図２を参照のこと）。
【０１８３】
図２に示した例では、１スーパーフレームが６４等分され、０〜６３という６４個の相対位置すなわちスロットが配設されている。本実施形態では、先頭のタイムスロット（タイムスロット０）は、そのネットワーク・グループにおいてビーコンの送信が行なわれるビーコン・タイムスロットを構成し、それ以外のタイムスロット（１〜６３）は各種データ通信を行なう場合に必要に応じて利用される。
【０１８４】
図１４には、スーパーフレームの先頭の、ビーコン・タイムスロット内の構成例を示している。
【０１８５】
このビーコン・タイムスロットでは、ネットワーク・グループ内の各通信装置が相互にビーコン信号を送受信する領域として設定し、その場合に各通信装置のビーコン送信が重なり合わないように、利用するビーコン送信タイミングにオフセットを設けて調整をするようになっている。
【０１８６】
ビーコン・タイムスロット内に、８つのビーコン送信オフセット（ＢＳ０〜ＢＳ７）が用意されており、各通信装置が適宜利用するオフセットが定義されている。図示の例では、通信装置＃１はＢＳ０でビーコン送信を行ない、通信装置＃２はＢＳ４でビーコン送信を行ない、通信装置＃３はＢＳ２でビーコン送信を行ない、通信装置＃４はＢＳ６でビーコン送信を行なうようにそれぞれオフセットが設定されている。
【０１８７】
また、このネットワーク・グループに属していない第２のネットワーク・グループの通信装置（通信装置＃５〜＃８）では、このビーコン・スロットとはタイミングが異なるスーパーフレームの先頭においてビーコン・タイムスロットが同様に定義されていて、そのグループ内でも、それぞれの通信装置にビーコン送信オフセットの設定がなされることになる。
【０１８８】
勿論、本発明の要旨は、ネットワーク・グループ内のすべての通信装置で同じビーコン・タイムスロットを共有するスーパーフレーム構成に限定されるものではない。例えば、１つのネットワーク・グループを構成する各無線通信装置が、それぞれに異なるビーコン・タイムスロットを持つ構成としてもよい。この場合、ネットワーク・グループ内の各通信装置は自局のビーコン・タイムスロットを基準にした独自のスーパーフレーム周期を持ち、通信装置毎に異なるタイムスロットの番号配置となる点に留意すれば、１つのネットワーク・グループ内であっても他の通信装置のタイムスロット構成を把握することが可能である。
【０１８９】
図１５には、本実施形態に係る無線ネットワークにおいて、各通信装置が送信するビーコン信号のフレーム・フォーマットを示している。
【０１９０】
同図に示す例では、ビーコン信号は、当該信号ビーコン・フレームであることを示すフレーム・タイプ（Ｆｒａｍｅ Ｔｙｐｅ）フィールドと、このフレームの情報量を示す情報長（Ｌｅｎｇｔｈ）フィールドと、このビーコン信号の受信先通信装置及び送信元通信装置をそれぞれＭＡＣアドレスにより特定するためのＲｘアドレス及びＴｘアドレス・フィールドと、当該ヘッダ部分の誤り検出を行なうためのＨＣＳ（ヘッダ・チェック・シーケンス）フィールドと、さらにビーコン・ペイロードとして、この通信装置が含まれるネットワーク・グループを識別するためのグループ識別情報（Ｇｒｏｕｐ ＩＤ）フィールドｓ、自局のスーパーフレーム内におけるスロットの利用状況を報知するためのスロット構造（Ｓｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）フィールドと、このビーコン信号が送信されたスーパーフレームのカウント値を示すフレーム・カウンタ（Ｆｒａｍｅ Ｃｏｕｎｔｅｒ）フィールドと、この通信装置の動作能力を示すケイパビリティ（Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールド）と、この通信装置の属性を示す属性（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）フィールドと、当該ビーコン・フレーム全体の誤り検出を行なうためのＦＣＳ（フレーム・チェック・シーケンス）フィールドなどで構成される。
【０１９１】
ここで、Ｒｘアドレス・フィールドでは、ビーコン・フレームの受信先の通信装置を識別するためにブロード・キャストアドレスが指定される。
【０１９２】
また、スロット構造（Ｓｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）フィールドは、スーパーフレーム周期に含まれるスロット数（本実施形態では６４個）に相当するスロット部分が設けられている。そして、各スロット部分には、該当するスロットについて通信局が認識している利用状況が設定値として記載されるようになっている。
【０１９３】
図１６には、そのスロット構造（Ｓｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）フィールドの各スロット部分で通知される具体的な設定値の例を示している。
【０１９４】
同図に示す例では、スロットの種類として便宜上、０から７までの８通りの「状態値」に基づいたスロットを用意した場合の実施例について説明する。但し、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、同図で示された以外の用途のスロットや、同図に示された用途をさらに細分化したスロットの種類を適宜用意して構成してもよい。
【０１９５】
状態値０は、休眠期間スロットを示している。この状態の周囲にある通信装置では、自己の予約などの設定が可能であるが、該当通信装置が休眠状態にあるため該当通信装置宛ての送信は不可能である。また、隣接通信装置は、この設定を示していることによって自己のスロット利用状態を変更する必要はない。
【０１９６】
状態値１は、予約なし受信動作中スロットを示している。この状態の周囲にある通信装置では、自己の予約などの設定が可能であり、該当通信装置が受信待機状態にあることを示しているため該当通信装置宛ての送信が可能になる。また、隣接通信装置がこの設定を示していることによって自己のスロット利用状態を変更する必要はない。
【０１９７】
状態値２は、自己若しくは隣接するネットワーク・グロープにおける通信装置で利用されるビーコン・スロットの位置を示しており、その中でもこのフレーム周期における特定のシーケンスが「０」（Ｓｑ＝０）の通信装置によって、ビーコン情報の交換が行なわれる領域に該当する。
【０１９８】
また、状態値３は、自己若しくは隣接するネットワーク・グループにおける通信装置で利用されるビーコン・スロットの位置を示しており、その中でもこのフレーム周期における特定のシーケンスが「１」（Ｓｑ＝１）の通信装置によって、ビーコン情報の交換が行なわれる領域が該当する。この状態の周囲にある通信装置は、このネットワーク・グループのビーコン・スロットの位置を知ることになり、予約などの設定が不可能であることを示している。
【０１９９】
状態値４は、隣接予約スロットを示しており、その中でもこのフレーム周期における特定のシーケンスが「０」（Ｓｑ＝０）の通信装置によって予約されていることを示している。また、状態値５は、隣接予約スロットを示しており、その中でもこのフレーム周期における特定のシーケンスが「１」（Ｓｑ＝１）の通信装置によって予約されていることを示している。これらの状態の周囲にある通信装置では自己の予約などの設定は不可能であり、該当通信装置の隣接する通信装置の送信を妨げないために、所定の時間が経過するまで送信を控える。また、隣接通信装置がこの近隣予約スロットの設定を示していても、自己の近隣通信装置でその予約通信装置の存在を把握できなければ、利用状態を変更する必要はない。
【０２００】
状態値６は、自己の予約スロットを示している。これらの状態の周囲にある通信装置では、そのスロットを前述の隣接予約スロットとして設定し、予約通信装置から派生した特定のシーケンス値（０／１）によって、状態値４若しくは状態値５のどちらかを通知するようになっている。
【０２０１】
設定値７は、該当するスロットにおいて複数の通信装置での予約利用が重複している状態にあることを示している。近隣通信装置同士で予約を設定し合っていることを検出した場合に、この値が設定される。また、自己の予約スロットに関して、近隣の通信装置からこの設定値７の通知を受けた場合には、他のスロット位置に予約を変更することが望ましい。
【０２０２】
図１７には、近隣の通信装置から受信したビーコン情報に基づいて所定のシーケンス値を設定する手順を示している。同図に示す例では、受信したビーコン・フレームに含まれる情報のうち、例えば６４ビット長のＭＡＣアドレスから所定の１６ビットのシーケンス列を生成し、これを、フレーム・カウンタ（Ｆｒａｍｅ Ｃｏｕｎｔｅｒ）の下位４ビットの値から、現在のビット値（０〜１５の整数）を判定し、１６ビットのシーケンス列の該当するビットの０／１を判定する。
【０２０３】
図示の例は、ＭＡＣアドレスから設定された１６ビットのシーケンス列が、１０００ ０００１ ０１１１ １０００であったケースである。フレーム・カウンタ値が７の場合には、上位から８番目のビット位置におけるビット値である「Ｓｑ＝１」が指定される。
【０２０４】
さらにその通信装置のスロット構造（Ｓｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）のうち、その通信装置が予約している領域（ｂｉｔ＝６）を検索し、これを自己のビーコン・フレームにおけるスロット位置のビットにシフトしておく。
【０２０５】
これより自己の送信するビーコン・フレームのスロット構造（Ｓｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）において、予約されている該当スロット部分を、この通信装置によって予約されていることを示すビーコン信号から生成したシーケンス列の該当ビット位置におけるビット値が１すなわち「Ｓｑ＝１」を示す、設定値５の近隣予約スロットとして設定し報知する。
【０２０６】
同様にして、次のスーパーフレームでは、フレーム・カウンタ値が８になるので、シーケンス列の上位から９番目のビット位置のビット値である「０」が指定される。これより、自己の送信するビーコン・フレームのスロット構造（Ｓｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の該当するスロット部分を、この通信装置のビーコン信号から生成したシーケンス列の該当ビット位置におけるビット値が０すなわち「Ｓｑ＝０」を示す、設定値４の近隣予約スロットとして設定し報知する。
【０２０７】
さらに、以降のスーパーフレームでは、フレーム・カウンタ値が９になるので、シーケンス列の上位から１０番目のビット位置のビット値である「１」が指定される。これより自己の送信するビーコンフレームのスロット構造（Ｓｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の該当するスロット部分を、この通信装置のビーコン信号から生成したシーケンス列の該当ビット位置におけるビット値が１すなわち「Ｓｑ＝１」を示す、設定値５の近隣予約スロットとして設定し報知する。
【０２０８】
図１８には、本実施形態に係る無線ネットワークにおいて、近隣通信装置の予約の衝突検出と予約移動を行なう動作手順を示している。
【０２０９】
同図に示す例では、通信装置＃１と通信装置＃３が同じネットワーク・グループを形成しており、通信装置＃３と通信装置＃８が同じスロットのタイミングを予約設定していた場合に、双方の信号を受信できる通信装置＃１におけるスロット構造のシーケンス値から、通信装置＃８でスロットの衝突を検出して、スロットの予約位置を移動させるまでの手順を示している。
【０２１０】
まず、通信装置＃１と同じネットワーク・グループである通信装置＃３が所定のスロット（図中の網掛けされた四角い部分）を予約利用していたと仮定する。
【０２１１】
このとき、通信装置＃１では、通信装置＃１のビーコン信号から、シーケンス値（順番に１０１…）を生成して、その情報を近隣予約スロットとして報知している。  つまり、このスーパーフレーム周期で通信装置＃３のシーケンス値が「１」であった場合、通信装置＃１は隣接予約スロット（シーケンス値：１）部分を、設定値５として報知する。
【０２１２】
ここに、通信装置＃１及び通信装置＃３とは異なるネットワーク・グループに属する通信装置＃８が、通信装置＃３と同じスロット（四角い網掛け部分）を予約していたとする。そして、通信装置＃８が通信装置＃１のビーコン信号が受信できる位置に近づいてきた場合に、通信装置＃８は、通信装置＃１から受信したビーコン信号中のスロット構造フィールドを解析することにより、近隣予約スロットの存在を把握する。
【０２１３】
ここで、通信装置＃１は、通信装置＃３のシーケンス値が「０」であった場合、通信装置＃１は隣接予約スロット（シーケンス値：０）部分を、設定値４としてビーコン信号により報知する。
【０２１４】
通信装置＃８は、このビーコン信号を受信して、そのスロット構造フィールドを解析することにより、自己と同じスロットに予約が存在することを把握できるとともに、さらにどの通信装置によって予約されているのかを、ビーコン信号毎に１ビットずつ送られてくる隣接予約スロットのシーケンス値を自局のシーケンス列と順次比較照合することによって判断することになる。
【０２１５】
ここで、最初の受信ビーコン信号に記載されているシーケンス列の該当ビット位置におけるビット値が通信装置＃８と通信装置＃３とで同じ値であれば、このスーパーフレーム周期では予約の衝突は検出することはできない。しかしながら、このようにビーコン信号を受信する度に１ビットずつビット位置をインクリメントしながらシーケンス列のビット値の比較を行ない続けることで、以降のいずれかのスーパーフレーム周期では自局のものとは相違するシーケンス列のビット値が必ず到来するので、通信装置＃８は自局の予約スロットが他の通信装置と衝突していることを検出することができる。
【０２１６】
例えば、通信装置＃３のシーケンス値が「１」であった場合、通信装置＃１は隣接予約スロット（シーケンス値：１）部分を、設定値５として報知する。これに対し、通信装置＃８では、自己のシーケンス値が「０」であるので、通信装置＃１が別の通信装置の予約を把握していることを検知することになる。
【０２１７】
これより、通信装置＃８では、必要に応じて自己の予約位置を移動させて、通信装置＃１の先に存在する通信装置＃３の予約と衝突しないタイミングに予約を再設定（図中破線の四角で示された部分から、斜線の四角で示された位置に変更）する。
【０２１８】
さらに、通信装置＃１が通信装置＃８のビーコン信号を検出したときには、既に、通信装置＃８の予約位置が変更された後であるので、通信装置＃３の予約との衝突を検出しなくて済む。つまり、図示の例では、通信装置＃３は、予約を変更せずに安定的に予約したスロットでの情報伝送が行なうことができる。
【０２１９】
図１９には、本実施形態に係る無線ネットワークにおいて、近隣通信装置の予約の衝突検出と予約移動を行なう動作手順についての他の例を示している。
【０２２０】
同図に示す例では、通信装置＃８と＃７が同じネットワーク・グループを形成していてるとする。そして、通信装置＃１と通信装置＃７が同じスロットのタイミングを予約設定しているという状況下で、双方の信号を受信できる通信装置＃８が予約の衝突を検出したときに、自己のネットワーク・グループに属する通信装置＃７に対して、予約の重複を通知し、通信装置＃７においてスロットの予約の位置を移動させるまでの手順を示している。
【０２２１】
まず、通信装置＃７が所定のスロット（図中の網掛けされた四角い部分）を予約利用していたと仮定する。このとき、通信装置＃８では、通信装置＃７のビーコン信号から、シーケンス値に応じて、その情報を近隣予約スロットとして報知している。つまり、このスーパーフレーム周期で通信装置＃７のシーケンス列の該当ビット位置におけるビット値が「０」であった場合、通信装置＃８は隣接予約スロット（シーケンス値：０）部分を、設定値４として報知する。
【０２２２】
ここで、異なるネットワーク・グループの通信装置＃１が、通信装置＃７と同じスロット（図中の網掛けされた四角い部分）を予約していたとすると、通信装置＃１のビーコン信号が受信できる位置に近づいてきた場合に、通信装置＃８は通信装置＃１のビーコン信号を受信してそのスロット構造フィールドを解析することにより、近隣予約スロットの存在を把握する。
【０２２３】
この場合、通信装置＃８は、通信装置＃１のビーコン信号のスロット構造から、通信装置＃１が予約しているスロット（設定値：６）を把握できる。これより、通信装置＃８は通信装置＃７とスロット予約の重複を把握し、通信装置＃７に対して移動要請を行なう。
【０２２４】
この移動要請の方法として、例えば、通信装置＃８のビーコン信号のスロット構造において、移動要請するスロットを設定値７として通知する。そして、これを受信した通信装置＃７が、その内容から自己の予約スロットが重複していることを検出し、通信装置＃７においてスロット予約を変更する。
【０２２５】
ここでは、通信装置＃８の判断によって、通信装置＃７の予約が通信装置＃１の予約の重要度よりも劣るとされた場合に、通信装置＃７に対して移動要請をするもので、予約が重複したスロットは、その後、通信装置＃１によって利用されるものとなり、通信装置＃８におけるビーコン信号のスロット構造の中において、通信装置＃１のシーケンス値「１」に該当する予約スロットすなわち設定値５を以って報知される。
【０２２６】
さらに、通信装置＃７が予約を変更した場合には、通信装置＃１と通信装置＃７の双方のビーコン信号が受信できる通信装置＃８のビーコン信号のスロット構造には、それぞれ別々のスロット位置に、それぞれが予約したスロットのシーケンス値に従った記載がなされる。
【０２２７】
図２０には、本実施形態に係る自律分散型の無線ネットワークにおいて通信動作を行なうことができる無線通信装置の構成を模式的に示している。
【０２２８】
図示の無線通信装置は、アンテナ２０１と、無線受信部２０２と、受信データ解析部２０３と、ビーコン解析部２０４と、近隣通信装置情報格納部２０５と、近隣通信装置予約情報特定部２０６と、シーケンス比較部２０７と、中央制御部２０８と、自己通信装置スロット構造設定部２０９と、ビーコン生成部２１０と、アクセス制御部２１１と、無線送信部２１２と、データ・バッファ２１３と、インターフェース２１４を備えている。さらに、この通信装置に接続される機器２１５が接続され、必要に応じてアプリケーション・データの通信が行なわれる。
【０２２９】
アンテナ２０１は、他の無線通信装置宛てに信号を所定の通信チャネル上で無線送信し、あるいは他の無線通信装置から送られる信号を所定の通信チャネル上から収集する。本実施形態では、単一のアンテナを備え、送受信をともに並行しては行なえないものとする。
【０２３０】
無線受信部２０２は、アクセス制御部２１１の指示により所定の時間に他の無線通信装置から送られてきた情報やビーコンなどの信号を受信処理する。無線受信部２０２は、アンテナ２０１を介して他局から受信した信号を電圧増幅する低雑音アンプ（ＬＮＡ）や、電圧増幅された受信信号を周波数変換によりダウンコンバートするダウンコンバータ、自動利得制御器（ＡＧＣ）、アナログ受信信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器、同期獲得のための同期処理、チャネル推定、所定の復調方式により復調処理する復調器など（いずれも図示しない）で構成される。この無線受信部２０２では、正しく復号できた信号のうち、受信データであれば受信データ解析部２０３に供給され、ビーコン信号であればビーコン解析部２０４に供給される。
【０２３１】
無線送信部２１２は、アクセス制御部２１１の指示によりデータ・バッファに一時格納されているデータや制御情報を無線送信する。無線送信部２１２は、送信信号を所定の変調方式で変調する変調器や、デジタル送信信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、アナログ送信信号を周波数変換してアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた送信信号の電力を増幅するパワーアンプ（ＰＡ）など（いずれも図示しない）で構成される。
【０２３２】
受信データ解析部２０３は、無線受信部２０２により受信及び復調処理された受信データのうち自局宛てのデータやコマンドのみを収集し、各種コマンド情報が直接中央制御部２０８に供給され、アプリケーション・データであればデータ・バッファ２１３に格納される。
【０２３３】
ビーコン解析部２０４では、受信したビーコン情報を近隣通信装置情報格納部２０５に格納するとともに、そのビーコン情報のアドレスとフレーム・カウンタ値を近隣通信装置予約情報特定部２０６に供給する。近隣通信装置予約情報特定部２０６では、この近隣通信装置が把握している予約情報から、どの通信装置による予約であるか、シーケンス値を特定して、シーケンス比較部２０７とスロット構造設定部２０９に供給する。
【０２３４】
シーケンス比較部２０７は、ビーコン情報のアドレスとフレーム・カウンタ値から、近隣にある通信装置のシーケンス値のビット（０／１）を生成するとともに、近隣通信装置予約情報特定部２０６からのシーケンス値と、自己のシーケンス値のビット（０／１）と照らし合わせて、自己の予約との衝突若しくは近隣通信局同士の予約の重複を判定する。
【０２３５】
中央制御部２０８は、一連の動作が所定の動作プログラムとして格納しており、無線通信装置全体の動作を統括的にコントロールする。本実施形態では、予約スロットの衝突や重複が生じた場合に、必要に応じてビーコン送信スロットを変更する制御や、予約の重複通知などの制御を行なう。さらに、ビーコン情報を必要に応じてビーコン生成部２１０に供給し、信号の受信タイミングが到来した場合には、アクセス制御部２１１に通知を行なうことで、一連の制御を行なう。
【０２３６】
スロット構造設定部２０９は、近隣通信装置予約情報特定部２０６から供給されたシーケンス値に基づき、自己のビーコンのスロット構造フィールドにおける該当ビット（Ｓｑ＝０／１）に反映する。また、ビーコン送信スロットが変更された場合には、新たなスロット構造の情報が中央制御部２０８より供給される。こうして構築されたスロット構造フィールドのパラメータは、ビーコン生成部２１０に供給される。
【０２３７】
ビーコン生成部２１０は、所定の時間が到来した場合に、中央制御部２０８からの制御に基づいて、送信するビーコン信号を生成する。生成されたビーコン信号は、アクセス制御部２１１によるビーコン送信タイミングに従い、無線送信部２１２により送信処理が行なわれる。
【０２３８】
アクセス制御部２１１は、中央制御部２０８の指示によって、信号の送信タイミング並びに受信タイミングを正確に定義し、所定の時刻が到来した場合に送受信動作設定部で、無線受信部２０２と無線送信部２１２をそれぞれ起動する。また、アクセス制御部２１１は、信号の送信に先立ち、伝送路上に他の通信装置からのキャリア若しくは信号の有無を検出する機構も備えており、通信可否判定部で無線受信部２０２を動作させて信号の有無を検出し、ＣＳＭＡ手順に基づいて衝突回避により伝送路へのアクセス制御を行なう構成になっている。
【０２３９】
データ・バッファ２１３は、受信したアプリケーション・データを格納するとともに、インターフェース２１４を介して接続される機器２１５からのアプリケーション・データも格納しておく。つまり、送信が可能となった場合に無線送信部２１２にデータが供給されて送信されるようになっている。
【０２４０】
インターフェース２１４は、アプリケーション・データを接続される機器２１５との間で受け渡す窓口であり、所定の情報形式の信号が交換される。
【０２４１】
図２１には、本実施形態に係る無線通信装置が自局と周辺局又は周辺局同士の予約帯域の重複を検出してスーパーフレーム内のスロットの管理を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、実際には、中央制御部１０８が所定の実行命令プログラムを実行するという形態で実現される。
【０２４２】
まず、近隣にある通信装置のビーコン信号を受信するためのスキャン・パラメータを所定の周期で設定する（ステップＳ２０１）。
【０２４３】
そして、スキャン・パラメータで指定されたスーパーフレーム周期のすべてに渡るタイミングと、近隣通信装置のビーコンを受信する必要があるタイミングには、ビーコン受信タイミングが到来したものと判断し（ステップＳ２０２）、ビーコン受信処理を行なう（ステップＳ２０３）。
【０２４４】
ここで、ビーコンの受信がなければ、再びビーコン受信タイミングにあるか判断をくり返すためステップＳ２０２に戻る。また、ビーコン受信があれば、そのビーコン・パラメータを格納し（ステップＳ２０４）、該当通信装置におけるシーケンス値を算出し格納する（ステップＳ２０５）。
【０２４５】
次いで、自己の予約スロットの位置に相当するスロットの位置に、近隣予約の設定を判断し（ステップＳ２０６）、さらに、自己のフレーム・カウンタとＭＡＣアドレスから、そのシーケンス値を獲得して（ステップＳ２０７）、受信した相手が設定しているシーケンス値と比較をした相違の有無、若しくは該当スロットの重複通知なのかを判定する（ステップＳ２０８）。
【０２４６】
ここで、シーケンス値に相違があるか、若しくは該当スロットの重複利用が通知されていれば、そのスロットで予約利用が衝突していることを検出したことになり、自己の予約スロットを変更する必要が生じる。これより空きスロット情報を獲得し（ステップＳ２０９）、ビーコン送信位置を変更する（ステップＳ２１０）。
【０２４７】
一方、自己予約位置に設定がない（ステップＳ２０６）、あるいはシーケンス値に相違がない場合には（ステップＳ２０８）、自己を認識している可能性が高いものと認識され、次段のステップＳ２１１に移行する。
【０２４８】
ステップＳ２１１では、近隣通信装置同士の予約の重複を判断するため、自己が認識している近隣通信装置の予約をその通信装置も認識しているのかを自己の近隣予約位置のスロットを相対的に確認する。
【０２４９】
相手も認識していれば、自己が把握している予約をしている近隣通信装置のシーケンス値を獲得し（ステップＳ２１２）、受信した相手が設定しているシーケンス値と比較をして相違の有無を判定する（ステップＳ２１３）。
【０２５０】
ここで、シーケンス値に相違があれば、予約が重複していることを検出したことになり、さらに優劣判定パラメータを獲得し（ステップＳ２１４）、予約の優劣判定を行なう（ステップＳ２１５）。
【０２５１】
優劣判定の結果、自己の設定が劣っていれば、自己の近隣に存在する通信装置に対し、ビーコン送信スロットの変更を促すため、該当スロットが重複していることを自己のスロット構造の該当ビットにて報知する（ステップＳ２１６）。
【０２５２】
この処理の後と、シーケンス値に相違がない場合や、優劣判定で自己の設定が優っていれば、さらに別の近隣ビーコンの存在を確認するため、再びステップＳ２１１に戻り、すべての近隣ビーコンの確認動作を行なう。
【０２５３】
また、ステップＳ２０２の判断でビーコン受信タイミングでない場合、あるいはステップＳ２１１の判断ですべての近隣ビーコンの確認動作を完了したら、ステップＳ２１７に移行し、自己のビーコンの送信タイミングであるかを判断する。
【０２５４】
そして、自己のビーコン送信タイミングが到来した場合には（ステップＳ２１７）、送信するビーコン・パラメータを獲得する（ステップＳ２１８）。
【０２５５】
ここで、近隣通信装置の予約がある場合には（ステップＳ２１９）、予約設定のある通信装置のこのスーパーフレームにおけるシーケンス値（０／１）を獲得して（ステップＳ２２０）、そのシーケンス値に従って自己のスロット構造フィールドの該当スロットへ設定値（４／５）を記載し（ステップＳ２２１）、ビーコン信号を送信する（ステップＳ２２２）。
【０２５６】
また、近隣通信装置の予約がない場合には、この処理を経ずにビーコン信号を送信する（ステップＳ２２２）。
【０２５７】
そして、ビーコン送信後、再びステップＳ２０２に戻り、一連のビーコン受信処理を繰り返し行なう。
【０２５８】
また、ビーコン送信タイミングでない場合にもステップＳ２０２に戻り、一連の処理を繰り返し行なう。
【産業上の利用可能性】
【０２５９】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０２６０】
本明細書では、自律分散型の無線通信システムに本発明を適用した場合を例にとって本発明の実施形態について説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、制御局の支配下で動作する無線通信システムや、無線以外の伝送路を利用した他の通信システムにおいても、通信局に固有の情報から生成したシーケンスの一部を数回に分けて順次通知するという方法により、周辺局が自局を正しく認識しているか、周辺局が自局と同様に隣接局を認識しているか、帯域予約した通信局を互いに正しく認識しているかといったことを、通信局は少ないオーバーヘッド情報から判断することができる。
【０２６１】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０２６２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムを構成する通信装置の配置例を示した図である。
【図２】図２は、本発明に係る自律分散型ネットワークにおいて、通信局毎に管理されるスーパーフレームの内部構成を模式的に示した図である。
【図３】図３は、近隣の通信装置間におけるビーコン信号の送受信の関係を例示した図である。
【図４】図４は、本発明の第１の側面に係る自律分散型ネットワークにおいて、スーパーフレーム内で各通信局がビーコン送信を行なうシーケンスを示した図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態に係る無線ネットワークで使用されるビーコン信号のフレーム・フォーマットを示した図である。
【図６】図６は、ビーコン信号中のスロット構造（Ｓｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）フィールドで通知される具体的な設定値の例を示した図である。
【図７】図７は、近隣の通信装置から受信したビーコン情報に基づいて所定のシーケンス値を設定する手順を説明するための図である。
【図８】図８は、近隣通信局同士のビーコン送信タイミングの衝突を検出する動作手順を示した図である。
【図９】図９は、近隣通信局同士のビーコン送信タイミングの重複を検出する動作手順を示した図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施形態に係る自律分散型の無線ネットワークにおいて通信動作を行なうことができる無線通信装置の構成を模式的に示した図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施形態に係る無線ネットワークにおいて、無線通信装置がビーコン送信タイミングの衝突又は重複を検出して近隣局の管理を行なうための処理手順を示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムを構成する通信装置の配置例を示した図である。
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムを構成する通信装置の配置例を示した図である。
【図１４】図１４は、ビーコン・タイムスロット内の構成例を示した図である。
【図１５】図１５は、本発明の第２の実施形態に係る無線ネットワークで使用されるビーコン信号のフレーム・フォーマットを示した図である。
【図１６】図１６は、ビーコン信号中のスロット構造（Ｓｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）フィールドで通知される具体的な設定値の例を示した図である。
【図１７】図１７は、近隣の通信装置から受信したビーコン情報に基づいて所定のシーケンス値を設定する手順を説明するための図である。
【図１８】図１８は、本発明の第２の実施形態に係る無線ネットワークにおいて、近隣通信装置の予約の衝突検出と予約移動を行なう動作手順を示した図である。
【図１９】図１９は、本発明の第２の実施形態に係る無線ネットワークにおいて、近隣通信装置の予約の衝突検出と予約移動を行なう動作手順を示した図である。
【図２０】図２０は、本発明の第２の実施形態に係る自律分散型の無線ネットワークにおいて通信動作を行なうことができる無線通信装置の構成を模式的に示した図である。
【図２１】図２１は、本発明の第２の実施形態に係る無線ネットワークにおいて、無線通信装置が自局と周辺局又は周辺局同士の予約帯域の重複を検出してスーパーフレーム内のスロットの管理を行なうための処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０２６３】
１０１…アンテナ
１０２…無線受信部
１０３…受信データ解析部
１０４…ビーコン解析部
１０５…近隣通信装置情報格納部
１０６…近隣通信装置シーケンス特定部
１０７…シーケンス比較部
１０８…中央制御部
１０９…スロット構造設定部
１１０…ビーコン生成部
１１１…アクセス制御部
１１２…無線送信部
１１３…データ・バッファ
１１４…インターフェース
２０１…アンテナ
２０２…無線受信部
２０３…受信データ解析部
２０４…ビーコン解析部
２０５…近隣通信装置情報格納部
２０６…近隣通信装置予約情報特定部
２０７…シーケンス比較部
２０８…中央制御部
２０９…自己通信装置スロット構造設定部
２１０…ビーコン生成部
２１１…アクセス制御部
２１２…無線送信部
２１３…データ・バッファ
２１４…インターフェース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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