(57)【要約】【課題】異なる周波数を用いて通信する２つの端末群間のデータ中継に際し、データ転送効率を向上させることのできる通信データ中継方法を得る。【解決手段】１ないし複数の端末から形成される端末群が複数群存在している場合において、異なる周波数を用いて通信する２つの端末群の双方に属している通信端末が、その２つの端末群間で通信データを中継する方法であって、送信側の端末群に属する通信端末から中継データを受信する受信ステップと、受信側の端末群に属する通信端末宛に中継データを転送する転送ステップと、を有し、受信ステップと転送ステップを同時平行して実行する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１ないし複数の端末から形成される端末群が複数群存在している場合において、異なる周波数を用いて通信する２つの端末群の双方に属している通信端末が、その２つの端末群間で通信データを中継する方法であって、
送信側の端末群に属する通信端末から中継データを受信する受信ステップと、
受信側の端末群に属する通信端末宛に中継データを転送する転送ステップと、
を有し、
前記受信ステップと前記転送ステップを同時平行して実行する
ことを特徴とする通信データ中継方法。
【請求項２】
通信スロットの割当を指示する割当パケットを受信するステップと、
前記割当パケットに基づき、前記受信ステップにおいて前記中継データを受信するための第１通信スロットを構成するステップと、
前記割当パケットに基づき、前記転送ステップにおいて前記中継データを転送するための第２通信スロットを構成するステップと、
前記第１通信スロットと前記第２通信スロットを同一のタイムスロット中に構成し、前記第１通信スロットと前記第２通信スロットの同期を取るステップと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の通信データ中継方法。
【請求項３】
前記受信ステップにおいて、
送信側の端末群で用いられる周波数を用いて前記中継データを受信するとともに、
前記転送ステップにおいて、
受信側の端末群で用いられる周波数を用いて、１つ前の前記第１通信スロットで受信した前記中継データを転送する
ことを特徴とする請求項２に記載の通信データ中継方法。
【請求項４】
送信側の端末群に属する通信端末から、以下の（１）〜（４）の情報を含むパケットを受信するステップ
を有することを特徴とする請求項３に記載の通信データ中継方法。
（１）送信元端末の識別情報
（２）宛先端末の識別情報
（３）中継先端末の識別情報
（４）前記中継データを送信する旨を表すフラグ
【請求項５】
受信側の端末群に属する通信端末宛に、以下の（５）〜（８）の情報を含むパケットを送信するステップ
を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の通信データ中継方法。
（５）送信元端末の識別情報
（６）宛先端末の識別情報
（７）中継元端末の識別情報
（８）前記中継データを転送する旨を表すフラグ
【請求項６】
前記２つの端末群に属する各通信端末の識別情報を受信するステップを有する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の通信データ中継方法。
【請求項７】
前記受信ステップと前記転送ステップをＭＡＣ層で実行する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の通信データ中継方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の通信データ中継方法を通信端末に実行させることを特徴とする通信データ中継プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１ないし複数の端末から形成される端末群が複数群存在している場合において、異なる周波数を用いて通信する２つの端末群間で通信データを中継する方法、およびそのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、近距離通信のワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）の方式標準が規格化されている（非特許文献１）。また、ノード間で一時的に形成されるネットワーク（ピコネット）について同規格で規定されている。
同規格において、親子ピコネット間で通信データを中継する際には、親子ピコネット双方に共通の中継ノードを経由してデータを中継転送することになる。その場合の親ピコネットと子ピコネットそれぞれで用いられる通信スロットは、それぞれ離れた別の時間領域にブロック的に割り当てられており、中継ノードはこのそれぞれの通信スロットの空きを適当に使用してデータフレームの中継転送を行う。
【０００３】
また、『複数の無線ネットワークの通信データを中継する際に、通信データの衝突を防止し、小型でコストを抑えた無線中継装置を提供する。』ことを目的とした技術として、『回線交換式のパケットをピコネットに接続したマスタとなるコードレス電話機の親機から受信し、この受信したパケットを異なるピコネットの子機へ中継する通信制御部２１と、親機から送信されたパケットにより、同期するタイミングを検出する同期タイミング検出器１６と、同期するタイミングとビットカウンタ１９のクロックとの差を補正値として算出するタイミング補正部１７と、補正値を格納するタイミング補正値バッファ２０を備え、通信制御部２１は、親機から子機へパケットを中継するときは、タイミング補正値バッファ２０の補正値に基づいて補正したタイミングで子機と通信する。』というものが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８４１９３号公報（要約）
【非特許文献１】ＩＥＥＥ８０２．１５．３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記非特許文献１に記載の技術では、親ピコネットと子ピコネットが同一の通信周波数上で動作しているため、例えば親ピコネットに属する１のノードがデータ送信を行っている間は、干渉抑制の観点から、子ピコネットに属するノードはデータを送信することが禁止される。
したがって、他のノードがデータ送信を行っている間にアイドル状態となるノードが生じ、通信効率が十分でない状況が生じ得る。
【０００６】
この点、上記特許文献１に記載の技術は、同期タイミングを補正することにより通信データの衝突を回避するものであり、データ中継に関して同様の課題が残る。
【０００７】
そのため、異なる周波数を用いて通信する２つの端末群間のデータ中継に際し、データ転送効率を向上させることのできる通信データ中継方法、およびそのプログラムが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る通信データ中継方法は、１ないし複数の端末から形成される端末群が複数群存在している場合において、異なる周波数を用いて通信する２つの端末群の双方に属している通信端末が、その２つの端末群間で通信データを中継する方法であって、送信側の端末群に属する通信端末から中継データを受信する受信ステップと、受信側の端末群に属する通信端末宛に中継データを転送する転送ステップと、を有し、前記受信ステップと前記転送ステップを同時平行して実行するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る通信データ中継方法によれば、中継端末は、転送するデータを受信するステップと、受信したデータを転送するステップとを同時平行して実行するので、端末群間のデータ中継に際し、データ転送効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、同等の機能を備えた４つの無線ノードＤＥＶ１〜ＤＥＶ４により構成される２つのピコネットの構成図である。
図１において、ＤＥＶ１〜ＤＥＶ４は、データフレームの送信、受信、中継、スロット割り当て制御の全ての機能をそれぞれが等価に備えた無線ノードである。
ＤＥＶ１、ＤＥＶ２、ＤＥＶ４は、第１ピコネット１０を構成する。また、ＤＥＶ２、ＤＥＶ３は、第２ピコネット２０を構成する。ＤＥＶ２は、第１ピコネット１０と第２ピコネット２０の双方に属している。
ここでは、第１ピコネット１０を親ピコネット、第２ピコネット２０を子ピコネットとする従属関係があるものとする。
【００１１】
なお、本実施の形態１における「通信端末」は、ノードＤＥＶ１〜ＤＥＶ４がこれに相当する。
また、第１ピコネット１０と第２ピコネット２０に属する１ないし複数の端末が、「端末群」に相当する。
本実施の形態１ではピコネットを例に説明しているが、本発明の適用対象はピコネットに限られないことを付言しておく。
【００１２】
各ピコネットにおいては、予め規定された手順により、その構成ノードの中から１のノードが、スロット割り当て制御ノード（ＰＮＣ：Ｐｉｃｏｎｅｔ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）として選定される。
各ピコネットの構成ノードは、各々が所属するＰＮＣから一定周期でビーコン情報を定期的に受信することにより、自己に割り当てられた通信スロットを事前に確認し、指定の通信スロットを使用してデータフレームの転送を行う。
【００１３】
図１においては、第１ピコネット１０ではＤＥＶ４がＰＮＣ（ＰＮＣ１）となり、第２ピコネット２０ではＤＥＶ２がＰＮＣ（ＰＮＣ２）となっている。
ＤＥＶ４（＝ＰＮＣ１）は、ＤＥＶ１、ＤＥＶ２、自己ノードＤＥＶ４を構成ノードとして、これらに対して通信スロット割り当て管理を行う。
ＤＥＶ２（＝ＰＮＣ２）は、第１ピコネット１０の構成ノードであるとともに、第１ピコネット１０でＤＥＶ２に割り当てられた通信スロット内で、ＤＥＶ３および自己ノードＤＥＶ２の通信スロットの再割り当て管理を行う。
即ち、第２ピコネット２０は第１ピコネット１０に従属する親子関係にある。
【００１４】
この親子ピコネットのネットワーク内では、ＰＮＣ１は第１ピコネット１０の構成ノードの識別情報を事前に取得するとともに、ＤＥＶ２（＝ＰＮＣ２）からの事前の通知により第２ピコネット２０の構成ノードの識別情報も取得しており、各構成ノードはそれぞれ一義に識別され、重複混同されることはないものとする。
【００１５】
なお、通信スロットの割り当ては時分割多重アクセス方式（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）で行われ、第１ピコネット１０と第２ピコネット２０は、ＤＥＶ２（＝ＰＮＣ２）を接点にして同期関係が維持されている。
【００１６】
同一ピコネット内のノード同士、例えば第１ピコネット１０内のＤＥＶ１〜ＤＥＶ２、第２ピコネット２０内のＤＥＶ２〜ＤＥＶ３は、ノード同士で直接通信可能であるが、ピコネットを跨ぐＤＥＶ１〜ＤＥＶ３間では、直接通信を行うことができず、ＤＥＶ２を介して通信を行う。
即ち、ＤＥＶ２は、第１ピコネット１０と第２ピコネット２０の間の通信を中継する。
【００１７】
第１ピコネット１０と第２ピコネット２０では、干渉の影響を排除するため、異なる通信周波数が用いられる。第１ピコネット１０では周波数Ｃｈ：ｆ１、第２ピコネット２０では周波数Ｃｈ：ｆ２が用いられるものとする。
ＤＥＶ２（＝ＰＮＣ２）は、第１ピコネット１０の構成ノードとして、周波数Ｃｈ：ｆ１でＤＥＶ４（＝ＰＮＣ１）のビーコン情報を受信する一方で、自らは第２ピコネット２０のＰＮＣとして、ＰＮＣ２のビーコン情報を周波数Ｃｈ：ｆ２で送信する。
【００１８】
ここで、本発明の理解を容易にするため、従来のデータ中継方法について、図５〜図６を用いて説明する。
【００１９】
図５は、従来の親子ピコネット間におけるデータ中継時の通信スロットの使用例を説明するものである。ここでは、図１と同様の親子ピコネット構成を想定する。
図５の左半分は、親子ピコネット間のデータ中継時に親ピコネットが使用する通信スロット、右半分は子ピコネットが使用する通信スロットである。
同図に示すように、親ピコネットが使用する通信スロットと、子ピコネットが使用する通信スロットは、それぞれ離れた別の時間領域にブロック的に割り当てされており、中継ノードはこの親ピコネット用と子ピコネット用の通信スロットの空きを適当に使用してデータフレームの中継転送を行う。
【００２０】
図６は、時分割通信スロットを親ピコネット用と子ピコネット用に交互に使い分けてデータフレームを中継転送していく方式を示すものである。
中継ノードは、親ピコネットの送信元ノードから送られてきたデータフレームをスロット１で受信すると、そのフレームを次のスロット２に移し、子ピコネットの送信先ノードへ中継転送する。
【００２１】
図６のスロット１において、親ピコネットのＤＥＶ１が送信モードのとき、ＤＥＶ２はそのデータの受信モードになっているが、子ピコネットのＤＥＶ３も干渉回避のためアイドル状態になっており、使用されていない。
【００２２】
今日、無線ＬＡＮやＷＰＡＮのアドホック伝送においても、その情報量が飛躍的に増大しており、例えば動画コンテンツの配信など、高速なデータレートと淀みのないリアルタイムな伝送が要求されている。
したがって、データフレームの無線中継においてもこれらの要求を満足する手段が必要であるが、図５〜図６で説明したような従来のデータ中継方法では空きスロットが発生する場合があり（例えば図６のスロット１におけるＤＥＶ３）、十分な効率が発揮できていなかった。
【００２３】
そこで、本発明では、このような空きスロットの発生を抑制し、効率のよいデータ中継ができる方法を提案する。以下、本実施の形態１の動作説明に戻る。
【００２４】
図２は、ＰＮＣが送信する時間割当情報パケットの構成図である。
時間割当情報パケットは、データ中継を行う際に、通信スロットの割当をノードに指示するためのものである。
図２（ａ）はＰＮＣ１のビーコンに含まれる時間割当情報１、図２（ｂ）はＰＮＣ２のビーコンに含まれる時間割当情報２の構成例である。具体的には後述する。
【００２５】
時間割当情報パケットには、「送信元」フィールド、「送信先」フィールド、「中継指示」フィールド、「中継ノード」フィールド、時間・位置情報が含まれる。
【００２６】
「送信元」フィールドには、中継するデータの最初の送信元ノードの識別情報が格納される。ここでいう識別情報とは、例えばそのノードのアドレスなど、そのノードを一義に識別できる情報のことである。
「送信先」フィールドには、中継するデータの最終的な宛先ノードの識別情報が格納される。
【００２７】
「中継指示」フィールドには、当該通信スロットがデータ中継用に割り当てられるものであるかどうかを表すフラグが格納される。
（１）フィールドの値が「Ｎｏｎｅ」であれば、当該通信スロットは中継用ではないことを示し、スロットは「送信元」から「送信先」への直接通信に使用される。
（２）フィールドの値が「ＲＥＬＡＹ１」であれば、当該通信スロットは中継の１段目に使用されることを示し、スロットは「送信元」から「中継ノード」への中継通信に使用される。
（３）フィールドの値が「ＲＥＬＡＹ２」であれば、当該通信スロットは中継の２段目に使用されることを示し、スロットは「中継ノード」から「送信先」への中継通信に使用される。
【００２８】
「中継ノード」フィールドには、中継ノードの識別情報が格納される。
【００２９】
次に、時間割当情報の送信手順について、ステップ毎に説明する。
【００３０】
（１）上位アプリケーション等より、ＤＥＶ１からＤＥＶ３へのデータ送信指示が出たと仮定する。ＤＥＶ１は、ＰＮＣ１に対し、ＤＥＶ３への通信スロットを要求する。
（２）ＰＮＣ１は、ＤＥＶ１からＤＥＶ３へのデータ送信のためにはＤＥＶ２による中継が必要であると判断し、ＰＮＣ１のビーコンにより図２（ａ）の時間割当情報１を第１ピコネット１０の構成ノードに報知する。
（３）ＤＥＶ２はＰＮＣ１のビーコンによる報知を受け取り、ＤＥＶ２からＤＥＶ３へ中継すべきデータがあることを知る。
（４）ＤＥＶ２は、ＰＮＣ２のビーコンにより、図２（ｂ）の時間割当情報２を第２ピコネット２０の構成ノードに報知する。
【００３１】
以上の動作により、ＤＥＶ１〜ＤＥＶ２〜ＤＥＶ３の通信スロットが割り当てられ、ＤＥＶ２によるデータ中継の準備が整うことになる。
【００３２】
なお、本実施の形態１における「割当パケット」は、ＰＮＣ１のビーコンに含まれる時間割当情報１がこれに相当する。
【００３３】
図３は、ＤＥＶ１からＤＥＶ２を中継してＤＥＶ３へデータを送信するときの通信スロットの割当状況を説明するものである。
図２で説明した時間割当情報１と時間割当情報２を基に、図３に示すように、第１ピコネット１０と第２ピコネット２０それぞれに通信スロットが形成される。
第１ピコネット１０の通信スロット列は周波数Ｃｈ：ｆ１で、第２ピコネット２０の通信スロット列は周波数Ｃｈ：ｆ２で形成される。隣接する２つの通信スロット間は、送受信の切替、あるいは次に転送するデータフレームを準備するのに必要な一定の時間間隔（ＩＦＳ：Ｉｎｔｅｒ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）が設けられている。
【００３４】
第１ピコネット１０と第２ピコネット２０の通信スロットは、同期が取られる。通信データレートは、第１ピコネット１０と第２ピコネット２０の双方の通信リンクで共通に使用可能なデータレートクラスの１つが選定され、スロット時間長Ｔも双方同一に設定される。
【００３５】
あるフレーム＃ｒの転送を行うとき、第１ピコネット１０においては、周波数Ｃｈ：ｆ１の通信スロット＃ｎでＤＥＶ１（送信元）からＤＥＶ２（中継ノード）への中継１段目の通信が行われる。
第２ピコネット２０においては、周波数Ｃｈ：ｆ２で、その次の通信スロット＃ｎ＋１のタイミングで、ＤＥＶ２（中継ノード）からＤＥＶ３（送信先）へ、フレーム＃ｒの中継２段目の通信処理が行われる。
このとき、通信スロット＃ｎ＋１のタイミングでは、第２ピコネット２０でフレーム＃ｒを転送処理中に、第１ピコネット１０では次のフレーム＃ｒ＋１の転送処理が可能である。
【００３６】
図４は、図３で説明した通信スロット割当状況の詳細を説明するものである。以下、ステップ毎に説明する。なお、時間割当情報１と時間割当情報２は、既に各ピコネット内で報知配信済みであるものとする。
【００３７】
（１）ＤＥＶ１は、時間割当情報１の「送信元」がＤＥＶ１、「中継指示」がＲＥＬＡＹ１であるので、周波数Ｃｈ：ｆ１、通信スロット＃ｎ−１を用いて、ＤＥＶ３宛てのデータフレーム＃ｒ−１を中継ノードＤＥＶ２に対して送信する。
【００３８】
（２）ＤＥＶ２は、時間割当情報１の「中継ノード」がＤＥＶ２、「中継指示」がＲＥＬＡＹ１であるので、周波数Ｃｈ：ｆ１、通信スロット＃ｎ−１を用いて、ＤＥＶ１からＤＥＶ３宛てのデータフレーム＃ｒ−１を受信する。
【００３９】
（３）ＤＥＶ２は、時間割当情報２の「中継ノード」がＤＥＶ２、「中継指示」がＲＥＬＡＹ２であるので、ステップ（２）で周波数Ｃｈ：ｆ１、通信スロット＃ｎ−１を用いてＤＥＶ１から受信したＤＥＶ３宛てのデータフレーム＃ｒ−１のデータを、次の通信スロット＃ｎに移動し、周波数Ｃｈ：ｆ２、通信スロット＃ｎでＤＥＶ３に転送する。
【００４０】
（４）ステップ（３）（通信スロット＃ｎ）のタイミングでは、ＤＥＶ２の送信部は周波数Ｃｈ：ｆ２でデータフレーム＃ｒ−１をＤＥＶ３に送信する一方で、受信部は周波数Ｃｈ：ｆ１にセットされているため、干渉を起こすことなく、ＤＥＶ１から次のフレーム＃ｒを平行して受信することができる。
【００４１】
（５）ＤＥＶ３は、時間割当情報２の「送信先」がＤＥＶ３であり、「中継指示」がＲＥＬＡＹ２であるので、周波数Ｃｈ：ｆ２、通信スロット＃ｎでＤＥＶ２からのデータフレーム＃ｒ−１を受信する。
【００４２】
このように、ＤＥＶ２を経由して、親ピコネットに所属しているＤＥＶ１から子ピコネットに所属しているＤＥＶ３へのデータフレーム転送が連続して行われる場合、ＤＥＶ２は、ＤＥＶ１から受信したフレームを次の通信スロットでＤＥＶ３に送信すると同時に、同じスロットのタイミングでＤＥＶ１から次のデータフレームを受信することができる。
【００４３】
なお、本実施の形態１における「第１通信スロット」は、ＤＥＶ２が周波数Ｃｈ：ｆ１を用いて中継データをＤＥＶ１から受信するスロットに相当する。
また、「第２通信スロット」は、ＤＥＶ２が周波数Ｃｈ：ｆ２を用いて中継データをＤＥＶ３へ転送するスロットに相当する。
【００４４】
本実施の形態１では、第１ピコネット１０から第２ピコネット２０に向けてデータを中継する例を説明したが、ＤＥＶ２を経由して、子ピコネットに所属しているＤＥＶ３から親ピコネットに所属しているＤＥＶ１へデータフレームを送信する場合にも、同様の中継処理が可能である。
【００４５】
本実施の形態１で説明したデータ中継処理は、中継ノードが内蔵する制御部が実行する。制御部は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアを用いて構成してもよいし、マイコンやＣＰＵのような演算装置上で実行されるソフトウェアとして構成してもよい。
【００４６】
以上のように、本実施の形態１によれば、中継ノードであるＤＥＶ２は、周波数Ｃｈ：ｆ２でＤＥＶ３宛てのデータフレームを送信する一方で、周波数Ｃｈ：ｆ１でＤＥＶ１からの次のデータフレームを同時平行して受信することができるので、通信スロットに空きが生じる状況を抑えることができ、データ中継の効率が向上する。
【００４７】
実施の形態２．
実施の形態１で説明した、中継ノードＤＥＶ２が実行するデータ中継処理は、いずれの通信層でも実行することができる。ただし、上位の通信層でデータ中継処理を実行した場合、データ中継処理に用いられるプロトコルや通信アプリケーションがその通信層に限定されてしまう。
【００４８】
そこで、データ中継処理は、プロトコルや通信アプリケーションに対する依存度が低い低位の通信層で実行するとよい。時間割当情報に各ノードの識別情報が含まれるため、例えばメディアアクセス制御（ＭＡＣ）層でデータ中継処理を実行し、各ノードの識別情報としてＭＡＣアドレスを用いることができる。
【００４９】
実施の形態３．
実施の形態１〜２で説明したデータ中継方法の適用例として、無線ネットワークを利用した家庭内での動画配信が考えられる。
例えば、ホームサーバやＤＶＤプレイヤーから、無線を使用してテレビへビデオ配信を行う場合に、各機器の配置により電波が微弱となり、直接テレビへビデオデータを配信することができない場合がある。
【００５０】
このような場合、ホームサーバやＤＶＤプレイヤーから、他の無線機器を経由して、テレビへビデオデータを配信することになるが、ビデオデータは容量が多いのみならず、配信遅延が生じると映像や音声が途切れて視聴に支障をきたすので、スムーズで効率のよい配信が求められる。
【００５１】
そこで、中継機器がビデオデータを中継配信する際に、実施の形態１〜２で説明したデータ中継方法を適用し、効率のよい中継処理を実行することができる。
【００５２】
その他、コンピュータ同士でファイルの転送を行う際に、中継役のコンピュータを介して転送を行うような場合など、本発明のデータ中継方法には様々な適用例が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】同等の機能を備えた４つの無線ノードにより構成される２つのピコネットの構成図である。
【図２】ＰＮＣが送信する時間割当情報パケットの構成図である。
【図３】ＤＥＶ１からＤＥＶ２を中継してＤＥＶ３へデータを送信するときの通信スロットの割当状況を説明するものである。
【図４】図３で説明した通信スロット割当状況の詳細を説明するものである。以下、ステップ毎に説明する。
【図５】従来の親子ピコネット間におけるデータ中継時の通信スロットの使用例を説明するものである。
【図６】時分割通信スロットを親ピコネット用と子ピコネット用に交互に使い分けてデータフレームを中継転送していく方式を示すものである。
【符号の説明】
【００５４】
１０  第１ピコネット、２０  第２ピコネット、ＤＥＶ１〜ＤＥＶ４  ノード。
【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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