(57)【要約】【課題】子局が複数存在する通信システムにおいて、子局間の通信を中継する親局を中心としたスター型のネットワークトポロジを維持しつつ、子局間において使用される周波数帯を切り替えること。【解決手段】無線通信装置１００において、破棄部１８１は、第１の通信装置及び第２の通信装置の何れか一方の装置から他方の装置宛てに送信される、使用周波数帯域の第１の切替設定要求を破棄し、中継要求部１８２は、第１の切替設定要求が破棄された場合、第１の通信装置及び第２の通信装置に対して、使用周波数帯域の切替後の第１の通信装置と第２の通信装置との間の信号を中継することを要求する中継要求を送信し、切替要求部１８３は、少なくとも第１の切替設定要求を送信した通信装置に対して、使用周波数帯域の第２の切替設定要求を送信する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の周波数帯域を切り替えて使用して互いに直接通信可能な装置である第１の通信装置と第２の通信装置との間の通信の信号を中継する無線部と、
前記無線部において送受信される前記信号に対してＭＡＣレイヤにおける処理を行うＭＡＣ処理部と、
を具備し、
前記ＭＡＣ処理部は、
前記第１の通信装置及び前記第２の通信装置の何れか一方の装置から他方の装置宛てに送信される、使用周波数帯域の第１の切替設定要求を破棄する破棄部と、
前記第１の切替設定要求が破棄された場合、前記第１の通信装置及び前記第２の通信装置に対して、使用周波数帯域の切替後の前記第１の通信装置と前記第２の通信装置との間の信号を中継することを要求する中継要求を送信する中継要求部と、
少なくとも前記第１の切替設定要求を送信した通信装置に対して、使用周波数帯域の第２の切替設定要求を送信する切替要求部と、を具備する、
無線通信装置。
【請求項２】
前記切替要求部は、前記第２の切替設定要求を、前記第１の通信装置及び前記第２の通信装置の双方へ送信し、
使用周波数帯域の切替後、前記第１の通信装置と前記無線通信装置との間において使用される周波数帯域と、前記第２の通信装置と前記無線通信装置との間において使用される周波数帯域と、は同一である、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記切替要求部は、前記第２の切替設定要求を、前記第１の切替設定要求を送信した通信装置のみへ送信し、
使用周波数帯域の切替後、前記第１の通信装置と前記無線通信装置との間において使用される周波数帯域と、前記第２の通信装置と前記無線通信装置との間において使用される周波数帯域と、は異なる、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記破棄部は、前記第１の切替設定要求に示されるタイムアウト期間の経過を待つことにより、前記第１の切替設定要求を破棄する、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記切替要求部は、前記第２の切替設定要求による使用周波数帯域の切替後、前記少なくとも前記第１の切替設定要求を送信した通信装置に対して、使用周波数帯域の切替確認要求を送信する、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記切替要求部は、前記他方の装置から、前記第２の切替設定要求に対して使用周波数帯域の切替を拒絶された場合、前記一方の装置に対して、前記第２の切替設定要求による使用周波数帯域の切替の削除を要求する、
請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項７】
複数の周波数帯域を切り替えて使用して互いに直接通信可能な装置である第１の通信装置と第２の通信装置との間の通信の信号を中継し、
送受信される前記信号に対してＭＡＣレイヤにおける処理を行い、
前記ＭＡＣレイヤの処理において、
前記第１の通信装置及び前記第２の通信装置の何れか一方の装置から他方の装置宛てに送信される、使用周波数帯域の第１の切替設定要求を破棄し、
前記第１の切替設定要求が破棄された場合、前記第１の通信装置及び前記第２の通信装置に対して、使用周波数帯域の切替後の前記第１の通信装置と前記第２の通信装置との間の信号を中継することを要求する中継要求を送信し、
少なくとも前記第１の切替設定要求を送信した通信装置に対して、使用周波数帯域の第２の切替設定要求を送信する、
無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線周波数帯について周波数切替制御を行う無線通信装置及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、例えばネットブック、タブレット端末、携帯電話端末などに代表される通信機器では、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚの周波数帯（以下、「２．４ＧＨｚ帯」、「５ＧＨｚ帯」、又は纏めて「２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯」と呼ぶ）を使用する無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ：Wireless Local Area Network）デバイスが幅広く利用されている。特に近年、携帯可能な通信端末（例えばスマートフォン又はタブレット端末）の高機能化、映像コンテンツの高画質化に伴い、通信端末が高画質な映像ファイル又は大容量ファイルを送受信することが一般的に行われている。このため、通信端末には通信相手との間において大容量のファイルを高速に通信することが要求されている。
【０００３】
高速な無線通信方式として、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｄに代表される６０ＧＨｚの周波数帯（以下、「６０ＧＨｚ帯」と呼ぶ）を使用する無線ＬＡＮ規格において、最大スループットが７Ｇｂｐｓを達成する規格も存在する。ＩＥＥＥ ８０２.１１ａｄは、既存の２．４ＧＨｚ帯／５ＧＨｚ帯を使用する無線ＬＡＮ規格に対して、通信速度は大幅に向上しているものの、有効通信距離が短く、遮蔽物に弱い側面があり、通信が途切れやすい特徴を有する。上記特徴を克服するための技術の１つとして、通信装置がアンテナ指向性を制御することにより、通信相手方向の電波利用効率を向上させることがある。
【０００４】
また、複数の周波数帯を利用可能なマルチバンド無線通信装置（マルチバンドステーションと呼ぶこともある）を使用して、６０ＧＨｚ帯の通信可能エリア内では６０ＧＨｚ帯を使用して超高速に通信し、６０ＧＨｚ帯の通信可能エリア外では２．４ＧＨｚ帯又は５ＧＨｚ帯を使用して通信する方法が有用である。特許文献１には、マルチバンド無線通信装置において周波数帯を切り替えて利用する場合、マルチバンド無線通信装置が、周波数切替タイミング及び切替先周波数帯などの情報を通信相手と交換し、切替手続きを行うための高速セッション転送（ＦＳＴ：Fast Session Transfer）の方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１０３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された従来技術では、ＦＳＴにより使用周波数帯の切替を行う通信端末間ではピアーツーピア（Ｐ２Ｐ）通信が行われる。一方、無線ＬＡＮでは、子局（ステーションと呼ばれることもある）間の通信を親局（アクセスポイントと呼ばれることもある）が中継する構成（スター型のネットワークトポロジ）を採ることもある。
【０００７】
しかしながら、親局を介して子局間で通信が行われている際にＦＳＴによって使用周波数帯切替が行われる場合、ネットワーク構成が複雑になるという課題がある。
【０００８】
例えば、２つ以上の子局が親局を中継して２．４ＧＨｚ帯／５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ通信を行っている時に、ＦＳＴにより６０ＧＨｚ帯へ切り替えた場合、これらの子局は、親局を中継せずに、６０ＧＨｚ帯を使用して子局間でのＰ２Ｐ通信を開始する。
【０００９】
このため、子局の数が増加するほど、親局、子局の各装置間の接続関係を表すネットワークトポロジが複雑になってしまう。具体的には、子局間の通信を親局が中継する構成のスター型のネットワークトポロジに対して、子局間が直接通信する構成のメッシュ型のネットワークトポロジが入り組んだ複雑なネットワークトポロジとなってしまう。
【００１０】
このような複雑なネットワークトポロジを構成する環境下において、全ての子局がどの子局とも通信を成立させるためには各子局に対して少なくとも以下の要件が必要となる。
（１）異なる周波数帯の無線を同時使用できること
（２）６０ＧＨｚ周波数帯のアンテナ指向性を異なる無線端末毎に制御できること
【００１１】
しかし、一般的に、子局は小型、低消費電力が求められるため、無線通信機能として実装が簡素化される傾向にある。このため、上記要件を全ての子局が満たすことは非常に困難である。また、上記要件を満たす子局と上記要件を満たさない子局とが混在するなどして、子局に実装される機能にばらつきがあると、ある子局では通信自体が成立しないという課題が存在し得る。
【００１２】
本発明の目的は、子局が複数存在する通信システムにおいて、子局間の通信を中継する親局を中心としたスター型のネットワークトポロジを維持しつつ、子局間において使用される周波数帯を切り替えることができる無線通信装置及び無線通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様に係る無線通信装置は、複数の周波数帯域を切り替えて使用して互いに直接通信可能な装置である第１の通信装置と第２の通信装置との間の通信の信号を中継する無線部と、前記無線部において送受信される前記信号に対してＭＡＣレイヤにおける処理を行うＭＡＣ処理部と、を具備し、前記ＭＡＣ処理部は、前記第１の通信装置及び前記第２の通信装置の何れか一方の装置から他方の装置宛てに送信される、使用周波数帯域の第１の切替設定要求を破棄する破棄部と、前記第１の切替設定要求が破棄された場合、前記第１の通信装置及び前記第２の通信装置に対して、使用周波数帯域の切替後の前記第１の通信装置と前記第２の通信装置との間の信号を中継することを要求する中継要求を送信する中継要求部と、少なくとも前記第１の切替設定要求を送信した通信装置に対して、使用周波数帯域の第２の切替設定要求を送信する切替要求部と、を具備する、構成を採る。
【００１４】
本発明の一態様に係る無線通信方法は、複数の周波数帯域を切り替えて使用して互いに直接通信可能な装置である第１の通信装置と第２の通信装置との間の通信の信号を中継し、送受信される前記信号に対してＭＡＣレイヤにおける処理を行い、前記ＭＡＣレイヤの処理において、前記第１の通信装置及び前記第２の通信装置の何れか一方の装置から他方の装置宛てに送信される、使用周波数帯域の第１の切替設定要求を破棄し、前記第１の切替設定要求が破棄された場合、前記第１の通信装置及び前記第２の通信装置に対して、使用周波数帯域の切替後の前記第１の通信装置と前記第２の通信装置との間の信号を中継することを要求する中継要求を送信し、少なくとも前記第１の切替設定要求を送信した通信装置に対して、使用周波数帯域の第２の切替設定要求を送信する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、子局が複数存在する通信システムにおいて、子局間の通信を中継する親局を中心としたスター型のネットワークトポロジを維持しつつ、子局間において使用される周波数帯を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】子局間での周波数帯切替の動作を示すシーケンス図
【図２】親局を介した子局間での周波数帯切替動作を示すシーケンス図
【図３】親局を介した子局間の通信を行う場合のネットワークトポロジを示す図
【図４】子局間の直接通信を含むネットワークトポロジを示す図
【図５】子局のアンテナ指向性パタンと信号の到来方向を示す図
【図６】本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態１に係るＦＳＴ状態管理部の内部構成例を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態１に係る周波数帯切替の動作を示すシーケンス図
【図９】本発明の実施の形態１に係るネットワークトポロジを示す図
【図１０】本発明の実施の形態１に係る子局のアンテナ指向性パタンと信号の到来方向を示す図
【図１１】本発明の実施の形態２に係る周波数帯切替の動作を示すシーケンス図
【図１２】本発明の実施の形態３に係る周波数帯切替の動作を示すシーケンス図
【図１３】本発明の実施の形態３に係るネットワークトポロジを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る無線通信システムについて図面を参照しながら説明する。なお、各実施の形態において、同一の構成要素（同一の動作を行うシーケンス）には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。
【００１８】
（本開示の各実施の形態の内容に至る経緯）
まず、本開示の各実施の形態を説明する前に、上述した課題についてより詳細に説明する。
【００１９】
図１は、高速セッション転送（ＦＳＴ）の設定及び切替手続きを示す基本的なシーケンス図である。図１では、一例として、無線局である子局１と子局２とが２．４ＧＨｚ帯を使用してデータ伝送をしている状態から６０ＧＨｚ帯への使用周波数帯の切替を行う場合について説明する。
【００２０】
図１において、子局１及び子局２は２．４ＧＨｚ帯を使用したデータ伝送１１を行っている。この状態から、切替設定シーケンス１２が実行される。
【００２１】
切替設定シーケンス１２では、子局１は、切替前の使用周波数帯である２．４ＧＨｚ帯を使用して、使用周波数帯の切替設定を通信相手に要求する切替設定要求フレーム（FST Setup Request frame）を子局２へ送信する。そして、子局２は、切替設定要求フレームに応答して、切替設定応答フレーム（FST Setup Response frame）を子局１へ送信する。切替設定要求フレームには、切替セッションの状態遷移を制御するための状態遷移タイマ（ＳＴＴ：State Transition Timer）の値（以下、単に「ＳＴＴ」と表記する）が含まれている。各無線局はＳＴＴが０に移るときに切替セッションにおける状態遷移を初期状態に戻すことが可能となる。また、切替設定要求フレームには、切替を実行するタイミングを制御するためのリンクロスタイムアウト（ＬＬＴ：Link loss timeout）の値（以下、単に「ＬＬＴ」と表記する）が含まれている。子局１及び子局２は、データ伝送が行われない時間としてＬＬＴに相当する時間が経過したとき、使用周波数帯を６０ＧＨｚ帯に切り替える。
【００２２】
使用周波数の切替後、切替確認シーケンス１３が実行される。
【００２３】
切替確認シーケンス１３では、子局１は、切替後の使用周波数帯である６０ＧＨｚ帯を使用して、使用周波数帯の切替確認を通信相手に要求する切替確認要求フレーム（FST acknowledgment Request frame）を子局２へ送信する。そして、子局２は、切替確認要求フレームに応答して、切替確認応答フレーム（FST acknowledgment Response frame）を子局１へ送信する。これにより、子局１と子局２との間における６０ＧＨｚ帯を使用したデータ伝送１４が行われる状態への移行が完了する。
【００２４】
なお、図１では、データ伝送１１、１４において子局１から子局２へのデータ伝送を示しているが、これに限らず、逆方向（子局２から子局１）への伝送、又は、双方向の伝送であってもよい。
【００２５】
ここで、図１に示す子局１は、使用周波数帯を２．４ＧＨｚ帯から６０ＧＨｚ帯へ切り替えると判断をした場合、子局２に対する切替設定シーケンス１２を実行している。しかし、子局１と子局２との間の通信が親局を介して中継される場合については特許文献１には開示されていない。そこで、次に、子局１と子局２との通信を親局が中継している状態での使用周波数帯切替の動作について説明する。
【００２６】
図２は、子局１と子局２との間の通信を親局が中継する際の高速セッション転送（ＦＳＴ）の設定及び切替手続きを示す基本的なシーケンス図である。図２では、一例として、子局１と子局２とが親局を介して２．４ＧＨｚ帯を使用してデータ伝送をしている状態から６０ＧＨｚ帯への使用周波数帯の切替を行う場合について説明する。
【００２７】
図２において、子局１及び子局２は２．４ＧＨｚ帯を使用して、親局を中継してデータ伝送１５、１６を行っている。この状態から、子局１と子局２との間において、親局を中継して、切替設定シーケンス１７、１８が実行される。なお、切替設定シーケンス１７、１８での動作は、図１に示す切替設定シーケンス１２での動作と同様である。
【００２８】
周波数帯切替の完了後、子局１及び子局２は、切替後の使用周波数帯である６０ＧＨｚを使用して、切替確認シーケンス１３を実行する。これにより、子局１と子局２との間における６０ＧＨｚ帯を使用したデータ伝送１４が行われる状態への移行が完了する。
【００２９】
ここで、図２に示すように、使用周波数帯の切替後、子局１と子局２との間の通信（切替確認シーケンス１３及びデータ伝送１４）は、親局を中継されず、Ｐ２Ｐ通信となっている。
【００３０】
図３は、子局１〜４が親局を中継して互いに通信するネットワークトポロジを示す図である。具体的には、図３では、子局１及び子局２は２．４ＧＨｚ帯を使用して親局を中継してデータ伝送１５，１６を行い、子局２及び子局３は６０ＧＨｚ帯を使用して親局を中継してデータ伝送２１，２２を行い、子局２及び子局４は２．４ＧＨｚ帯を使用して親局を中継してデータ伝送１６，２３を行っている。
【００３１】
図３では何れの通信についても親局を中継しており、親局を中心とするスター型のネットワークトポロジが構成されていることが分かる。
【００３２】
図４は、子局１が移動１９によって、６０ＧＨｚ帯通信圏内に入り、子局１と子局２との通信において使用周波数帯の切替セッションが実行された後のネットワークトポロジを示す図である。また、図５は、図４に示す子局２における６０ＧＨｚ帯アンテナの指向性パタンの一例を示す図である。
【００３３】
図４に示すように、切替セッションの実行後、子局１及び子局２は、６０ＧＨｚ帯を使用したＰ２Ｐ通信によるデータ伝送１４を行っている。また、図４では、子局２及び子局３は６０ＧＨｚ帯を使用して親局を中継してデータ伝送２１，２２を行っている。
【００３４】
図４に示すように、子局２と子局３の通信は親局を中継して実施され、子局１と子局２の通信は子局間において直接実施されている。よって、図４では、スター型のネットワークトポロジとメッシュ型のネットワークトポロジとが混在する状態であることが分かる。
【００３５】
このとき、図５に示すように、子局２は、子局３とのデータ伝送２２を行う場合には親局方向へのアンテナ指向性２６を制御し、子局１とのデータ伝送１４を行う場合には子局１方向へのアンテナ指向性２７を制御する必要がある。
【００３６】
次に、図４において、更に、子局４が移動２５によって、６０ＧＨｚ帯通信圏内に入り、子局２と子局４との通信において使用周波数の切替セッションを実行後、６０ＧＨｚ帯を使用してＰ２Ｐ通信を行うとする。
【００３７】
ここで、図５に示す子局２のように、子局が備える無線通信機能として、同時に制御可能なアンテナ指向性のカバーエリア（放射角度。図５に示す破線又は実線で示すエリア）には制限がある（例えば、図５では約１８０度）。このため、図５に示すように、子局２が子局１及び親局に対してアンテナ指向性２６、２７を制御しているので、子局１と略反対方向に位置する子局４は、アンテナ指向性を制御可能な範囲外となってしまう。このため、子局２と子局４との６０ＧＨｚ帯を使用したデータ伝送２４を行うことができない事象が発生し得る。
【００３８】
以上のように、従来のＦＳＴによる切替セッションでは、６０ＧＨｚ帯を使用した通信はＰ２Ｐ通信となるため、ネットワークトポロジが複雑になる。そのため、各子局における６０ＧＨｚ帯のアンテナ指向性、及び、アンテナ指向性の制御に対する要件が高度化され、この要件に対応できない子局間については６０ＧＨｚ帯通信ができない課題が存在する。
【００３９】
そこで、以下の実施の形態では、上述したＦＳＴによる切替での課題を鑑み、親局が子局間の通信を中継するスター型のネットワークトポロジを維持しつつ、高速セッション切替を実現できる方法について説明する。
【００４０】
（実施の形態１）
本実施の形態に係る通信システムは、少なくとも１つの無線通信装置（親局）と、少なくとも２つの通信端末（子局）とを有する構成を採る。
【００４１】
なお、以下の説明では、２つの子局は、上述したように、複数の周波数帯域を切り替えて使用して互いに直接通信可能な機能を有する。
【００４２】
［無線通信装置１００の構成］
図６は、本実施の形態に係る無線通信装置１００の構成を示すブロック図である。図６に示す無線通信装置１００は、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯無線部１０１と、６０ＧＨｚ帯無線部１０２と、ＭＡＣ処理部１０３と、を有する。
【００４３】
２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯無線部１０１は、２．４ＧＨｚ帯又は５ＧＨｚ帯を使用した通信の信号に対して無線処理を行う。２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯無線部１０１は、アンテナを介して受信した信号をＭＡＣ処理部１０３へ出力するとともに、ＭＡＣ処理部１０３から受け取る信号をアンテナを介して送信する。例えば、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯無線部１０１は、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯を使用して、２つの通信装置（子局）間の通信の信号を中継する。
【００４４】
６０ＧＨｚ帯無線部１０２は、６０ＧＨｚ帯を使用した通信の信号に対して無線処理を行う。６０ＧＨｚ帯無線部１０２は、アンテナを介して受信した信号をＭＡＣ処理部１０３へ出力するとともに、ＭＡＣ処理部１０３から受け取る信号をアンテナを介して送信する。例えば、６０ＧＨｚ帯無線部１０２は、６０ＧＨｚ帯を使用して、２つの子局間の通信の信号を中継する。
【００４５】
なお、無線通信装置１００は、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯と６０ＧＨｚ帯とを切り替えて無線通信することが可能であり、同時に複数の周波数帯を使用して無線通信することも可能である。
【００４６】
ＭＡＣ処理部１０３は、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯無線部１０１又は６０ＧＨｚ帯無線部１０２において送受信される信号に対して、ＭＡＣ（Media Access Control）レイヤにおけるパケット処理を行う。そして、ＭＡＣ処理部１０３は、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯無線部１０１及び６０ＧＨｚ帯無線部１０２との間でＭＡＣフレームとしてデータの受け渡しを行う。
【００４７】
ＭＡＣ処理部１０３は、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ無線ＭＡＣフレーム処理部１０４、６０ＧＨｚ無線ＭＡＣフレーム処理部１０５、フレームバッファ１０６、通信管理部１０７、ＦＳＴ状態管理部１０８、タイマ処理部１０９を有する。
【００４８】
２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ無線ＭＡＣフレーム処理部１０４は、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯を使用した通信の信号に対してＭＡＣフレーム処理を行う。２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ無線ＭＡＣフレーム処理部１０４ＭＡＣフレーム処理には、例えば、上位レイヤから受け取った送信すべき信号に対してＭＡＣフレームを物理レイヤの信号に変換する処理、又は、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯無線部１０１から受け取った信号に対してＭＡＣフレームを生成する処理などが挙げられる。
【００４９】
６０ＧＨｚ無線ＭＡＣフレーム処理部１０５は、６０ＧＨｚ帯を使用した通信の信号に対してＭＡＣフレーム処理を行う。６０ＧＨｚ無線ＭＡＣフレーム処理部１０５におけるＭＡＣフレーム処理には、例えば、上位レイヤから受け取った送信すべき信号に対してＭＡＣフレームを物理レイヤの信号に変換する処理、又は、６０ＧＨｚ帯無線部１０２から受け取った信号に対してＭＡＣフレームを生成する処理などが挙げられる。
【００５０】
フレームバッファ１０６は、ＭＡＣフレームを格納し、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ無線ＭＡＣフレーム処理部１０４、又は、６０ＧＨｚ無線ＭＡＣフレーム処理部１０５との間においてＭＡＣフレームの受け渡しを行う。例えば、フレームバッファ１０６は、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯と６０ＧＨｚ帯との異なる無線周波数帯の無線処理部間においてパケットの中継を行うことも可能である。
【００５１】
通信管理部１０７は、無線通信装置１００と他の装置（子局）との間の通信を管理する。例えば、通信管理部１０７は、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ無線ＭＡＣフレーム処理部１０４、６０ＧＨｚ無線ＭＡＣフレーム処理部１０５、及び、フレームバッファ１０６を制御することにより、無線通信装置１００と子局間のデータ伝送を管理する。
【００５２】
ＦＳＴ状態管理部１０８は、例えば、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ無線ＭＡＣフレーム処理部１０４、６０ＧＨｚ無線ＭＡＣフレーム処理部１０５、フレームバッファ１０６、及び、タイマ処理部１０９を制御することにより、子局間の切替セッションを管理する。例えば、ＦＳＴ状態管理１０８は、無線通信装置１００の複数の通信相手となる子局とのセッション切替にかかる状態管理を行う。セッション切替にかかる状態として、例えば、ＦＳＴによるセッション切替の初期状態、切替設定が完了した状態、切替確認が完了した状態などが挙げられる。
【００５３】
タイマ処理部１０９は、セッション切替に使用する状態遷移タイマ（ＳＴＴ）、又は、リンクロスタイマ（ＬＬＴ）として動作する。タイマ処理部１０９は、ＦＳＴ状態管理部１０８における切替セッションの制御に用いられる。
【００５４】
図７は、ＭＡＣ処理部１０３のＦＳＴ状態管理部１０８の内部構成を示すブロック図である。図７に示すＦＳＴ状態管理部１０８の構成部は、ＦＳＴ状態管理部１０８の動作のうち、通信装置の使用周波数帯の切替セッションにおいて、一方の通信装置から送信された切替設定要求フレームを受け取ってから、切替確認応答フレームを受信するまでの動作（後述する）に関する構成部である。すなわち、ＦＳＴ状態管理部１０８は、図７に示す構成部での動作に限らず、ＦＳＴによる使用周波数帯の切替セッション全般における制御処理を行う。
【００５５】
図７において、破棄部１８１は、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯又は６０ＧＨｚ帯を使用している子局の何れか一方の装置から他方の装置宛てに送信される、使用周波数帯域の切替設定要求フレームを受け取った場合、当該切替設定要求フレームを破棄する。例えば、破棄部１８１は、上記一方の装置から送信された切替設定要求フレームに示されるタイムアウト期間の経過を待つことにより、当該切替設定要求フレームを破棄してもよい。
【００５６】
中継要求部１８２は、破棄部１８１において切替設定要求フレームが破棄された場合、破棄部１８１において破棄された切替設定要求フレームの送受信先（つまり、使用周波数帯の切替対象）である複数の子局に対して、使用周波数帯域の切替後のこれらの子局間の信号を中継することを要求する中継要求を送信する。この中継要求は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄにおけるＲＤＳ（relay DMG STA：relay Directional Multigigabit Station）手続きである。また、この中継要求は、上記複数の子局との間において現在使用している周波数帯域に対応する無線部を介して送信される。
【００５７】
切替要求部１８３は、破棄部１８１において破棄された切替設定要求フレームの送受信先（つまり、使用周波数帯の切替対象）である複数の子局に対して、使用周波数帯域の切替設定を要求する切替設定要求フレームを送信する。なお、切替要求部１８３が送信する切替設定要求フレームの内容は、破棄部１８１において破棄された切替設定要求フレームの内容と同一である。例えば、切替要求部１８３は、切替設定要求フレームが破棄されてから所定時間（ＳＴＴ）が経過した後に切替設定要求フレームを送信する。また、この切替設定要求フレームは、上記複数の子局との間において現在使用している周波数帯域に対応する無線部を介して送信される。
【００５８】
また、切替要求部１８３は、無線通信装置１００から複数の子局に対する切替設定要求による使用周波数帯域の切替が完了後、上記子局に対して、使用周波数帯域の切替確認要求フレームを送信する。また、この切替確認要求フレームは、切替後の周波数帯域に対応する無線部を介して送信される。
【００５９】
次に、上述した無線通信装置１００における周波数帯切替制御について詳細に説明する。
【００６０】
図８は、子局１と子局２との２．４ＧＨｚ帯を使用した通信を親局（無線通信装置１００）が中継する際の高速セッション転送（ＦＳＴ）の設定及び切替手続きを示す基本的なシーケンス図である。図８では、図２と同様、一例として、子局１と子局２とが親局を中継して２．４ＧＨｚ帯を使用してデータ伝送をしている状態から６０ＧＨｚ帯への使用周波数帯の切替を行う場合について説明する。
【００６１】
子局１及び子局２は、親局を中継してデータ伝送１５、１６を行っている。この状態から、切替設定廃棄シーケンス３１が実行される。
【００６２】
切替設定廃棄シーケンス３１では、子局１は、使用周波数帯を６０ＧＨｚ帯へ切り替えるための切替設定要求フレームを子局２宛てとして送信する。
【００６３】
これに対して、親局は、子局１から送信された切替設定要求フレームを受け取ると、当該切替設定要求フレームを子局２へ送信せずに廃棄する。
【００６４】
また、親局は、切替設定廃棄シーケンス３１が完了すると、ＳＴＴ（状態遷移タイマ）４１の計時を開始する。
【００６５】
次いで、親局は、パケット中継手続きシーケンス３８において、子局１及び子局２に対して、使用周波数帯域の切替後に親局が子局間の通信を中継することを要求する中継要求（切替後周波数帯域パケット中継手続き）を送信する。
【００６６】
ＳＴＴ４１に相当する時間が経過した後、親局は、子局１及び子局２に対して、切替設定シーケンス３２、３３を実行する。切替設定シーケンス３２、３３では、親局は、子局１及び子局２に対して使用周波数帯の切替設定を要求する切替設定要求フレームをそれぞれ送信する。子局１及び子局２は、切替設定要求フレームに応答して、切替設定応答フレームを親局へ送信する。例えば、切替設定シーケンス３２、３３における切替設定要求フレームの内容は、切替設定廃棄シーケンス３１において子局１が送信した切替設定要求フレームの内容と同一である。また、図２と同様、切替設定要求フレームには、切替を実行するタイミングを制御するためのＬＬＴが含まれている。
【００６７】
子局１及び子局２は、データ伝送が行われない時間としてＬＬＴに相当する時間が経過したとき、使用周波数帯を６０ＧＨｚ帯に切り替える。図８に示すように、親局から双方の子局へ切替設定要求フレームを送信することにより、使用周波数帯域の切替後、子局１と親局との間において使用される周波数帯域と、子局２と親局との間において使用される周波数帯域とは同一となる。
【００６８】
使用周波数帯の切替後、親局は、切替確認シーケンス３４、３５をそれぞれ実行する。切替確認シーケンス３４、３５では、親局は、切替後の使用周波数帯である６０ＧＨｚ帯を使用して、切替確認要求フレームを子局１及び子局２へ送信する。そして、子局１及び子局２は、切替確認要求フレームに応答して、切替確認応答フレームを親局へ送信する。これにより、子局１と子局２との間における６０ＧＨｚ帯を使用したデータ伝送３６、３７が行われる状態への移行が完了する。
【００６９】
上述したように、親局、子局１、子局２では、パケット中継手続きシーケンス３８において、切替後の使用周波数帯である６０ＧＨｚ帯を用いて、子局間の通信を親局が中継する手続きが完了している。よって、使用周波数帯の切替完了後には、子局１と子局２との間では、親局を中継したデータ伝送３６、３７が行われる。すなわち、使用周波数帯の切替完了後でも、子局１及び子局２は直接通信を行わない。
【００７０】
図９は、図３に示すネットワークトポロジの状態から、図８に示す切替セッションが実行された後のネットワークトポロジを示す図である。例えば、図９では、子局１が移動１９によって、６０ＧＨｚ帯通信圏内に入り、子局１と子局２との通信において使用周波数の切替セッションを実行した後のネットワークトポロジを示す図である。また、図１０は、図９に示す子局２における６０ＧＨｚ帯アンテナの指向性パタンの一例を示す図である。
【００７１】
図９に示すように、切替セッションの実行後、子局１及び子局２は６０ＧＨｚ帯を使用して親局を中継してデータ伝送３６，３７を行っている。また、図９では、子局２及び子局３は６０ＧＨｚ帯を使用して親局を中継してデータ伝送２１，３７を行っている。
【００７２】
複数の子局との通信を行っている子局２に着目すると、子局２は、子局１との通信及び子局３との通信の双方ともに親局とのデータ伝送３７を行う。すなわち、図９に示すように、何れの子局間の通信においても親局を中継して実施されるスター型のネットワークトポロジを形成していることが分かる。
【００７３】
このとき、図１０に示すように、子局２は、子局１及び子局３の双方のデータ伝送３７を行う場合でも、親局方向へのアンテナ指向性２６のみを制御すればよい。また、例えば、図９に示す状態から、更に、子局２との通信を行う子局が増えたとしても（図示せず）、当該子局との通信に対して、子局２は、親局とのデータ伝送３７を実施する。換言すると、子局２は、異なる複数の子局との間において同時に通信を行う場合でも、複数の方向へのアンテナ指向性の制御を行う必要は無い。このため、子局２での消費電力の低減が可能となる。
【００７４】
以上のように、本実施の形態に係るＦＳＴによる切替セッションでは、６０ＧＨｚ帯を使用した通信であっても親局を中継した通信となるため、ネットワークトポロジはスター型を維持したままとなる。そのため、各子局における６０ＧＨｚ帯のアンテナ指向性、及び、アンテナ指向性の制御に対する要件が簡易化され、子局において当該要件を満たすことにより、６０ＧＨｚ帯通信ができない子局を削減することができる。
【００７５】
よって、本実施の形態によれば、子局が複数存在する通信システムにおいて、子局間の通信を中継する親局を中心としたスター型のネットワークトポロジを維持しつつ、子局間において使用される周波数帯を切り替えることができる。
【００７６】
（実施の形態２）
本実施の形態では、切替設定シーケンスにおいて、一方の子局から使用周波数の切替を拒絶された場合について説明する。
【００７７】
なお、本実施の形態に係る無線通信装置は、実施の形態１に係る無線通信装置１００と基本構成が共通するので、図６を援用して説明する。
【００７８】
図１１は、子局１と子局２との２．４ＧＨｚ帯を使用した通信を親局（無線通信装置１００）が中継する際の高速セッション転送（ＦＳＴ）の設定及び切替手続きを示す基本的なシーケンス図である。なお、図１１において、実施の形態１（図８）と同一処理が行われるシーケンスには同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７９】
図１１に示すように、子局１と子局２との間では、親局（無線通信装置１００）を中継した２．４ＧＨｚ帯を使用したデータ伝送１５、１６が行われている。
【００８０】
図１１において、ＳＴＴ４１に相当する時間が経過した後、親局は、子局１及び子局２に対して、切替設定シーケンス３２、５１を実行する。切替設定シーケンス３２では、実施の形態１と同様、親局は、子局１に対して切替設定要求フレームを送信し、子局１は、切替設定応答フレームを親局へ送信する。そして、子局１は、データ伝送が行われない時間としてＬＬＴに相当する時間が経過したとき、使用周波数帯を６０ＧＨｚ帯に切り替える（子局１との周波数切替完了）。
【００８１】
一方、切替設定シーケンス５１では、親局は、実施の形態１での切替設定シーケンス３３と同様、切替設定要求フレームを子局２へ送信する。一方、子局２は、使用周波数帯の切替を拒絶するために、切替設定要求フレームへの応答として、切替設定拒絶フレームを親局へ送信する。すなわち、子局２では引き続き２．４ＧＨｚ帯が使用される。
【００８２】
親局（ＦＳＴ状態管理部１０８）は、切替設定拒絶フレームを子局２から受け取ると、子局１での６０ＧＨｚ帯への周波数切替の完了後に、切替削除シーケンス５２を実行する。切替削除シーケンス５２では、親局は、切替削除フレームを子局１へ送信する。子局１は切替削除フレームを親局から受け取ると、使用周波数帯を２．４ＧＨｚ帯へ戻す。すなわち、子局１は、６０ＧＨｚ帯への周波数帯切替処理を削除する（子局１との周波数切替削除完了）。
【００８３】
子局１での周波数切替削除が完了すると、子局１と子局２との間において、２．４ＧＨｚ帯を使用して、親局を中継したデータ伝送１５、１６が再開される。
【００８４】
以上より、本実施の形態において、親局（無線通信装置１００）は、親局が送信した切替設定要求フレームに対して使用周波数帯域の切替を子局２から拒絶された場合、子局１（使用周波数帯の切替を要求していた子局）に対して、親局が送信した切替設定要求フレームによる使用周波数帯域の切替の削除を要求する切替削除フレームを送信する。
【００８５】
こうすることで、一方の子局において使用周波数帯域の切替設定要求を拒絶された場合でも、他方の子局の使用周波数帯を切替前の使用周波数帯へ戻すこと（周波数切替処理を削除すること）ができ、子局間の通信を再開させることができる。
【００８６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、切替設定シーケンスにおいて、一方の子局のみに対して切替設定シーケンスを実行する場合について説明する。
【００８７】
なお、本実施の形態に係る無線通信装置は、実施の形態１に係る無線通信装置１００と基本構成が共通するので、図６を援用して説明する。
【００８８】
図１２は、子局１と子局２との６０ＧＨｚ帯を使用した通信を親局（無線通信装置１００）が中継する際の高速セッション転送（ＦＳＴ）の設定及び切替手続きを示す基本的なシーケンス図である。なお、図１２において、実施の形態１（図８）又は実施の形態２（図１１）と同一処理が行われるシーケンスには同一符号を付し、その説明を省略する。
【００８９】
図１３は、図１２に示す切替制御が実行された後のネットワークトポロジを示す図である。
【００９０】
例えば、図１２に示す切替セッションは、例えば、図１３に示すように、子局１の移動１９により６０ＧＨｚ帯通信の圏外となるのに対して、親局と子局２が６０ＧＨｚ帯通信の圏内に引き続き位置する場合に実行される。
【００９１】
図１２に示すように、子局１及び子局２は、親局（無線通信装置１００）を中継して６０ＧＨｚ帯を使用したデータ伝送３６、３７を行っている。
【００９２】
図１２において、ＳＴＴ４１の時間経過後、親局は、子局１に対して、切替設定シーケンス３２を実行する。一方、親局は、子局２に対して切替設定シーケンスを実行しない。すなわち、親局は、切替設定要求フレームを送信した子局１に対してのみ、切替設定要求フレームを送信する。
【００９３】
切替設定シーケンス３２では、実施の形態１と同様、親局は、子局１に対して切替設定要求フレームを送信し、子局１は、切替設定応答フレームを親局へ送信する。そして、子局１は、データ伝送が行われない時間としてＬＬＴに相当する時間が経過したとき、使用周波数帯を２．４ＧＨｚ帯に切り替える（子局１との周波数切替完了）。
【００９４】
親局（ＦＳＴ状態管理部１０８）は、子局１での２．４ＧＨｚ帯への周波数切替の完了後に、子局１に対してのみ、実施の形態１と同様の切替確認シーケンス３４を実行する。これにより、子局１と親局との間における２．４ＧＨｚ帯を使用したデータ伝送１５が行われる状態への移行が完了する。
【００９５】
一方、子局２では、切替設定シーケンスが行われないので引き続き６０ＧＨｚ帯を使用する。
【００９６】
よって、子局１の使用周波数切替が完了後、子局１と子局２との間の通信において、子局１と親局との間では２．４ＧＨｚ帯を使用したデータ伝送１５が開始され、子局２と親局との間では６０ＧＨｚを使用したデータ伝送３７が再開される。
【００９７】
すなわち、図１３に示すように、子局１が移動１９によって６０ＧＨｚ帯通信の圏外になると、子局１は、親局との通信において２．４ＧＨｚ帯を使用したデータ伝送１５を行うのに対して、子局２は、親局との通信において６０ＧＨｚ帯を使用したデータ伝送３７を行う。このように、子局２は、子局１の使用周波数帯域が切り替わる場合でも、親局との間の使用周波数帯域を切り替えることなくデータ伝送を行う。
【００９８】
よって、本実施の形態でも、図１３に示すように、何れの子局間の通信においても親局を中継して実施され、スター型のネットワークトポロジを形成していることが分かる。このため、子局２は、図１０と同様にして、子局１及び子局３の双方とのデータ伝送３７を行う場合でも、親局方向へのアンテナ指向性２６のみを制御すればよく、複数の方向へのアンテナ指向性の制御を行う必要は無い。このため、実施の形態１と同様、子局２での消費電力の低減が可能となる。
【００９９】
よって、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様、子局が複数存在する通信システムにおいて、子局間の通信を中継する親局を中心としたスター型のネットワークトポロジを維持しつつ、子局間において使用される周波数帯を切り替えることができる。
【０１００】
また、本実施の形態によれば、図１３に示すように、子局２は、通信相手である子局１の使用周波数帯が切り替わる場合でも６０ＧＨｚ帯を使用したデータ伝送３７を維持することができるので、子局２では引き続き高速伝送を行うことが可能となる。
【０１０１】
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
【０１０２】
なお、上記実施の形態では、使用される無線周波数帯として２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯と６０ＧＨｚ帯とを用いる場合について説明した。しかし、使用される無線周波数帯はこれらに限らず、異なる複数の無線周波数帯が使用されればよい。
【０１０３】
また、上記実施の形態に係る無線通信装置１００の動作は、ハードウェアとの連係において、ソフトウェアでも実現することも可能である。
【０１０４】
また、上記実施の形態に係る無線通信装置１００の各処理部は機能の概念を説明するための機能ブロックであり、ハードウェア、例えば集積回路を用いて構成されるか、プロセッサおよびメモリを有する構成において所定のソフトウェアを実行することにより機能が実現されてもよい。なお、必ずしも図示した通りに構成されるものとは限らず、同等の機能を実現する他の構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本開示は、利用する周波数帯の切替を高速に実現できる効果を有しつつ、スター型で構築されている無線ＬＡＮのネットワーク環境との親和性が高いため、周波数切替制御の導入が容易となる。たとえば、マルチバンドに対応する無線通信デバイス等において、使用する周波数帯を切替えるための周波数帯切替制御方法およびそれを用いる無線通信装置等として有用である。
【符号の説明】
【０１０６】
１００  無線通信装置
１０１  ２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯無線部
１０２  ６０ＧＨｚ帯無線部
１０３  ＭＡＣ処理部
１０４  ２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ無線ＭＡＣフレーム処理部
１０５  ６０ＧＨｚ無線ＭＡＣフレーム処理部
１０６  フレームバッファ
１０７  通信管理部
１０８  ＦＳＴ状態管理部
１０９  タイマ処理部
１８１  破棄部
１８２  中継要求部
１８３  切替要求部
【図１】
2015162861.tif 000003
【図２】
2015162861.tif 000004
【図３】
2015162861.tif 000005
【図４】
2015162861.tif 000006
【図５】
2015162861.tif 000007
【図６】
2015162861.tif 000008
【図７】
2015162861.tif 000009
【図８】
2015162861.tif 000010
【図９】
2015162861.tif 000011
【図１０】
2015162861.tif 000012
【図１１】
2015162861.tif 000013
【図１２】
2015162861.tif 000014
【図１３】
2015162861.tif 000015