(57)【要約】【課題】ＩＥＥＥ８０２．１１を利用したＣＥ機器で、エンドユーザが接続に必要なパラメータを入力することやチャンネル設定を行なうことは困難である。また、ＰｏｗｅｒＳａｖｅモードにある無線機器に対してパケットの取りこぼしなくスキャンを行なうことは難しい。【解決手段】接続前に、無線機器間で任意の情報をやりとりできるようにし、接続のためのパラメータを自動的に交換・設定し、ネットワーク全体のチャンネル利用効率を高めるチャンネル配置を自動的に行ない、ＰｏｗｅｒＳａｖｅモードであってもスキャンする側から状態の操作を行なうことで確実にスキャンする。【選択図】  図１
2008219358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信に使用可能なチャネル上でパケット通信を行なう複数の無線装置で構成される無線通信システムであって、
ネットワークを形成する前の無線装置間でユーザ・データを交換するユーザ・データ交換手段を備え、
無線装置がネットワークを形成し又は既存のネットワークに参入する際に、前記チャネル上をスキャンして周囲の無線装置を探索するとともに、探し出された無線装置から接続相手を確認するための任意の情報を含むユーザ・データを収集し、該ユーザ・データに基づいて接続相手となる無線装置を決定し、該接続相手となる無線装置との間で無線接続に必要となる接続パラメータを含むユーザ・データを交換し、該交換した接続パラメータを用いて無線装置間で接続を行なう、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記の接続相手を確認するためのユーザ・データは、無線装置で動作するアプリケーション若しくはアプリケーションにおいて使用するデータ通信方法、又は無線装置のユーザに関する情報を含む、
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】
前記の無線接続に必要となる接続パラメータは、無線装置間を接続するネットワークの識別情報と、無線装置間の通信路を暗号化する暗号鍵を含む、
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】
通信に使用可能な電波の周波数は複数あり、チャネルとして割り振られており、
前記のスキャン時に無線装置間で交換するユーザ・データは、現在動作中のアプリケーション、又はこれから動作させるアプリケーションの使用帯域に関する情報を含み、
無線装置は、自分が動作するアプリケーションと、スキャンして検出された各無線装置で現在動作中のアプリケーションを識別する情報を基に、設定すべきチャネルを決定する、
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５】
少なくとも一部の無線装置は、受信機の動作を一時的に停止して省電力化を図る機能を備えており、
スキャンする側となる無線装置は、前記の通信に使用可能なチャネル上で、所定の省電力モード時の送信規則に従って、連続受信モード要求パケットをユーザ・データとして送信し、
該連続受信モード要求パケットを受信した周囲の無線装置は受信機を連続して動作させ、
前記のスキャンする側となる無線装置は、周囲の無線装置が受信機を連続して動作させている期間を利用してスキャンを実施する、
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６】
スキャンする側となる無線装置は、前記の通信に使用可能なチャネル上で特に宛先を指定しないブロードキャスト・アドレスに対してスキャン用フレームをユーザ・データとして送信するとともに、周囲の無線装置からの該スキャン用フレーム用に対する応答フレームとしてのユーザ・データを受信することによってスキャンを実施する、
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７】
前記スキャン用のフレーム及びこれに対する応答フレームを構成するユーザ・データには、無線装置において動作中のアプリケーションに関する情報、又は無線装置のユーザに関する情報が含まれており、
スキャンを行なう側の無線装置は、該応答フレームの内容を評価して接続相手を判断し、又は、スキャンを受ける側の無線装置は、該スキャン用フレームの内容を評価して接続相手を判断する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
無線装置がネットワークを形成し又は既存のネットワークに参入する際に、スキャンして存在が確認された無線装置の中から、チャレンジ・レスポンス手続を通じて接続相手を限定する、
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９】
接続相手となった一組の無線装置のうちいずれが接続パラメータを生成し又は送信するかを判断する判断手段をさらに備える、
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１０】
既にネットワークを形成している状況下で新たに無線装置が参加する場合、前記判断手段は、既にネットワークに参加している無線装置を接続パラメータの送信元と判断する、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
インフラストラクチャ・モード下では、前記判断手段は、制御局となる無線装置を接続パラメータの送信元と判断する、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
アドホック・モード下では、前記判断手段は、各無線装置が持つＭＡＣアドレス、無線装置毎に生成する乱数値、又はそれ以外の、同値になる可能性が全くないか極めて低い情報に基づいて、一方の無線装置を接続パラメータの送信元に決定する、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
接続相手となる無線装置同士で互いの公開鍵をユーザ・データとして交換する公開鍵交換手段をさらに備え、
各無線装置は、自分の秘密鍵と接続相手の公開鍵を元にセッション鍵を生成し、
接続パラメータの送信元となる無線装置はセッション鍵を用いて接続パラメータを暗号化して送信し、接続パラメータの受信先となる無線装置は受信した接続パラメータをセッション鍵で復号する、
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１４】
通信に使用可能な電波の周波数は複数あり、チャネルとして割り振られており、
前記の無線接続に必要となる接続パラメータは、チャネルと基本ネットワー識別子を含み、
無線装置はスキャン動作を省略する、
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１５】
各ネットワークはＩＥＥＥ８０２．１１規格に則って運用され、
前記ユーザ・データ交換手段は、ＩＥＥＥ８０２．１１のＭａｇａｇｅｍｅｎｔフレームのＶｅｎｄｏｒ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ＩＥフィールドを利用してユーザ・データを交換する、
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１６】
スキャンする側の無線装置はＰｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔフレームを用いてスキャン用フレームを送信し、スキャンされる側の無線装置は、Ｐｒｏｂｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームを用いて応答フレームを用いて返信する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
ユーザ・データの送信元の無線装置は、１つのフレームに複数のＶｅｎｄｏｒ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ＩＥを含ませ、ユーザ・データをフラグメントして伝送し、ユーザ・データの受信先の無線装置は、フラグメントされたユーザ・データをデフラグメントして用いる、
ことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信システム。
【請求項１８】
無線装置は、パケット遅延が許されないリアルタイム性が要求されるアプリケーションとバースト的に最大帯域を使用するベストエフォート型のアプリケーションを別のチャネルに割り当てるようにする、
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１９】
ベストエフォート型のアプリケーションを動作する無線装置は、既存のベストエフォート型ネットワークが存在するチャネル上に自分のネットワークを形成するようにする、
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２０】
ストリーミング型のアプリケーションを動作する無線装置は、既存のストリーミング型ネットワークが存在するチャネルで必要帯域を確保できるときには、該チャネル上に自分のネットワークを形成するようにする、
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２１】
該連続受信モード要求パケットを受信した無線装置は、該接続相手となる無線装置との間で無線接続に必要となる接続パラメータを含むユーザ・データを交換した後に、受信機の連続動作を解除する、
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２２】
該連続受信モード要求パケットを受信した無線装置は、接続のためのユーザ・データ交換が終わる程度の相当時間が経っても、接続のためのユーザ・データの交換が終わらない場合には、受信機の連続動作を解除する、
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２３】
通信に使用可能なチャネル上でパケット通信を行なう無線通信装置であって、
当該無線通信装置上で動作しているアプリケーション、又は、当該無線通信装置を操作するユーザが他の無線通信装置と交換したい任意の情報を含むユーザ・データを所定のユーザ・データ・パケットの形式に変換するユーザ・データ・パケット作成手段と、
前記ユーザ・データ・パケット作成手段で作成されたユーザ・データ・パケットを管理用のパケットとして無線送信するパケット送信手段と、
他の無線通信装置から無線送信された管理用のパケットを受信するパケット受信手段と、
前記パケット受信手段で受信した管理用パケットに含まれるデータ・パケット部分からユーザ・データを取り出すユーザ・データ抽出手段と、
ネットワーク識別子と暗号鍵に基づいて既存の無線ネットワークに参加し又は新しい無線ネットワークを構成して、前記パケット送信手段及び前記パケット受信手段による他の無線通信装置との接続を制御する接続制御手段と、
前記ユーザ・データ・パケット作成手段及び前記ユーザ・データ抽出手段を通じて接続候補となる他の無線通信装置と上記ユーザ・データを交換し、交換したユーザ・データを用いて接続すべき相手を決定し、該決定された接続すべき相手と同じネットワーク識別子と暗号鍵を前記接続制御手段に設定するデータ処理手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２４】
通信に使用可能な電波の周波数は複数あり、チャネルとして割り振られており、
前記パケット送信手段及び前記パケット受信手段によりパケットを無線送受信するチャネルを設定するチャネル設定手段をさらに備え、
前記データ処理手段は、現在動作中のアプリケーション、あるいはこれから動作させるアプリケーションの使用帯域に関する情報に基づいて設定すべきチャネルを決定し、該チャネルを前記チャネル設定手段に指示する、
ことを特徴とする請求項２３に記載の無線通信装置。
【請求項２５】
前記ユーザ・データ・パケット作成手段は、現在動作中のアプリケーション、又はこれから動作させるアプリケーションの使用帯域に関する情報を含むユーザ・データをパケット形式に変換し、
前記ユーザ・データ抽出手段は、前記パケット受信手段で受信したパケットから、現在動作中のアプリケーション、又はこれから動作させるアプリケーションの使用帯域に関する情報を含むユーザ・データを取り出す、
ことを特徴とする請求項２４に記載の無線通信装置。
【請求項２６】
受信機の動作を一時的に停止する省電力化機能を備え、通信に使用可能なチャネル上でパケット通信を行なう無線通信装置であって、
データを無線送信するデータ送信手段と、
他の無線通信装置から無線送信されたデータを受信するデータ受信手段と、
前記データ送信手段及び前記データ受信手段による送受信データの処理、及び該処理結果に基づいて前記データ送信手段及び前記データ受信手段の動作を制御するデータ処理手段を備え、
前記データ処理手段は、
スキャン動作に先駆けて、前記データ送信手段に対して、他の無線通信装置に連続的な受信動作を要求する連続受信モード要求パケットの送信を指示し、
前記データ受信手段において連続受信モード要求パケットを受信したことに応答して前記データ受信手段に対して連続的な受信動作を指示し、その後、所定の条件を満たしたとき又は所定の時間が経過したときに前記受信手段に対して間欠的な受信動作を行なうように指示し、
前記データ送信手段は、前記データ処理手段からの連続受信モード要求パケットの送信の指示に応じて、省電力モード時における所定の送信規則に従って連続受信モード要求パケットを送信し、
前記データ受信手段は、前記データ処理手段からの連続的な受信動作の指示に応じて連続的な受信動作を行なうとともに、前記データ処理手段からの間欠的な受信動作の指示に応じて間欠的な受信動作を行なう、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２７】
前記データ送信手段は、ユーザが他の無線通信装置と交換したい任意の情報を含むユーザ・データを所定のユーザ・データ・パケットの形式に変換するユーザ・データ・パケット作成手段と、前記ユーザ・データ・パケット作成手段で作成されたユーザ・データ・パケットを管理用のパケットとして無線送信するパケット送信手段を備え、
前記データ受信手段は、他の無線通信装置から無線送信された管理用のパケットを受信するパケット受信手段と、前記パケット受信手段で受信した管理用パケットに含まれるデータ・パケット部分からユーザ・データを取り出すユーザ・データ抽出手段を備える、
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】
ＩＥＥＥ８０２．１１規格に則った無線通信動作を行ない、
前記パケット送信手段及び前記パケット受信手段はそれぞれ、ＩＥＥＥ８０２．１１のＭａｇａｇｅｍｅｎｔフレームのＶｅｎｄｏｒ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ＩＥフィールドを利用してユーザ・データを交換する、
ことを特徴とする請求項２３又は２７のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項２９】
通信に使用可能なチャネル上でパケット通信を行なう無線通信方法であって、
パケット通信を行なうアプリケーション、又は、アプリケーションの実行を指示するユーザが他の無線通信装置と交換したい任意の情報を含むユーザ・データを所定のユーザ・データ・パケットの形式に変換するユーザ・データ・パケット作成ステップと、
前記ユーザ・データ・パケット作成ステップにおいて作成されたユーザ・データ・パケットを管理用のパケットとして無線送信するパケット送信ステップと、
他の無線通信装置から無線送信された管理用のパケットを受信するパケット受信ステップと、
前記パケット受信ステップにおいて受信した管理用パケットに含まれるデータ・パケット部分からユーザ・データを取り出すユーザ・データ抽出ステップと、
ネットワーク識別子と暗号鍵に基づいて既存の無線ネットワークに参加し又は新しい無線ネットワークを構成して、他の無線通信装置との接続を制御する接続制御ステップと、
接続候補となる他の無線通信装置と上記ユーザ・データを交換し、交換したユーザ・データを用いて接続すべき相手を決定し、該決定された接続すべき相手と同じネットワーク識別子と暗号鍵を前記接続制御ステップにおいて設定させるデータ処理ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項３０】
受信機の動作を一時的に停止する省電力化機能を実現するとともに、通信に使用可能なチャネル上でパケット通信を行なう無線通信方法であって、
スキャン動作に先駆けて、他の無線通信装置に連続的な受信動作を要求する連続受信モード要求パケットを送信するステップと、
省電力モード時における所定の送信規則に従って連続受信モード要求パケットを送信するステップと、
連続受信モード要求パケットを受信したことに応答して、連続的な受信動作を行なうステップと、
連続的な受信動作を行なっているときに、所定の条件を満たしたとき又は所定の時間が経過したことに応じて、間欠的な受信動作を開始するステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項３１】
通信に使用可能なチャネル上でパケット通信を行なうための処理をコンピュータ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、前記コンピュータに対し、
パケット通信を行なうアプリケーション、又は、アプリケーションの実行を指示するユーザが他の無線通信装置と交換したい任意の情報を含むユーザ・データを所定のユーザ・データ・パケットの形式に変換するユーザ・データ・パケット作成手順と、
前記ユーザ・データ・パケット作成手順を実行することによって作成されたユーザ・データ・パケットを管理用のパケットとして無線送信するパケット送信手順と、
他の無線通信装置から無線送信された管理用のパケットを受信するパケット受信手順と、
前記パケット受信手順を実行することによって受信した管理用パケットに含まれるデータ・パケット部分からユーザ・データを取り出すユーザ・データ抽出手順と、
ネットワーク識別子と暗号鍵に基づいて既存の無線ネットワークに参加し又は新しい無線ネットワークを構成して、他の無線通信装置との接続を制御する接続制御手順と、
接続候補となる他の無線通信装置と上記ユーザ・データを交換し、交換したユーザ・データを用いて接続すべき相手を決定し、該決定された接続すべき相手と同じネットワーク識別子と暗号鍵を前記接続制御手順において設定させるデータ処理手順と、
を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項３２】
受信機の動作を一時的に停止する省電力化機能を実現するとともに、通信に使用可能なチャネル上でパケット通信を行なうための処理をコンピュータ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、前記コンピュータに対し、
スキャン動作に先駆けて、他の無線通信装置に連続的な受信動作を要求する連続受信モード要求パケットを送信する手順と、
省電力モード時における所定の送信規則に従って連続受信モード要求パケットを送信する手順と、
連続受信モード要求パケットを受信したことに応答して、連続的な受信動作を行なう手順と、
連続的な受信動作を行なっているときに、所定の条件を満たしたとき又は所定の時間が経過したことに応じて、間欠的な受信動作を開始する手順と、
を実行させ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）のように複数の通信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、接続前の無線装置同士が事前に適切な接続相手を探すとともに接続に必要な情報を簡素な手続で共通に指定してネットワークを形成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、通信に使用可能な複数の電波周波数帯がチャネルとして割り当てられている通信環境下で、共存する複数のネットワーク全体のチャネル効率を考慮して各ネットワークのチャネル配置を決定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、各無線装置がパワー・マネージメント動作を有効化させながら自律分散的に動作する通信環境下で、正確なスキャン動作を実現してチャネル配置を最適化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】
旧来の有線通信方式における配線から解放するシステムとして、無線ネットワークが注目されている。例えば、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、あるいはＩＥＥＥ８０２．１ｇといった無線ＬＡＮ規格が代表的である。無線ＬＡＮによれば柔軟なインターネット接続が可能であり、既存の有線ＬＡＮを置き換えるだけでなく、ホテルや空港ラウンジ、駅、カフェといった公共の場所でもインターネット接続手段を提供することができる。無線ＬＡＮは既に広範に普及しており、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの情報機器だけでなく、デジタルカメラや音楽プレーヤなどのＣＥ（Ｃｏｎｓｕｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）機器にも無線ＬＡＮ機能を搭載することが一般的となりつつある。
【０００４】
無線技術を用いてＬＡＮを構成するために、エリア内に「アクセスポイント（ＡＰ）」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。制御局は、ネットワーク内にある複数の端末局のアクセス・タイミングを調停し、各端末局が互いに同期をとるという同期的な無線通信を行なう。
【０００５】
また、無線ネットワークを構成する他の方法として、すべての端末局が対等で自律分散的にピア・ツウ・ピア（Ｐｅｅｒ  ｔｏ  Ｐｅｅｒ）で動作し、端末局自らがアクセス・タイミングを決定する「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、特定の制御局を利用せずに、任意の端末同士が直接非同期の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。
【０００６】
例えば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、制御局が存在する「インフラストラクチャ・モード」で定義されるＢＳＳと、複数のＭＴ（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ：移動局又は端末局）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。
【０００７】
インフラストラクチャ・モード下では、制御局は、自局の周辺で電波の到達する範囲をＢＳＳとしてまとめ、いわゆるセルラ・システムで言うところの「セル」を構成する。制御局の近隣に存在する端末局は、制御局に収容され、ＢＳＳのメンバとしてネットワークに参入する。すなわち、制御局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端末局は制御局が近隣に存在することを認識し、さらに制御局との間でコネクション確立を行なう。
【０００８】
インフラストラクチャ・モード下では、端末局は特定の制御局とアソシエーションを確立する必要がある。端末局が最初に接続する制御局を探す過程のことを「スキャン」と言う。スキャン動作は、パッシブ・スキャンとアクティブ・スキャンに大別される。パッシブ・スキャンでは、端末局はチャネル間を移動して、制御局から定期的に送信されてくるビーコンに含まれるアソシエーションの確立に必要な情報を収集する。一方、アクティブ・スキャンでは、端末局はＰｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔフレームを送信し、制御局からＰｒｏｂｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームを受け取る。Ｐｒｏｂｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームにはアソシエーションの確立に必要な情報が含まれており、端末局はチャネルを移動しながらこの情報を収集する。これらのスキャニングを行なった後、端末局は参入するＢＳＳを選択し、そのＢＳＳとアソシエーションを確立する。
【０００９】
図２２には、インフラストラクチャ・モード時のＩＥＥＥ８０２．１１の動作例を示している。図示の例では、通信局ＳＴＡ０が制御局として動作し、他の通信局ＳＴＡ１並びＳＴＡ２が端末局として動作している。制御局としての通信局ＳＴＡ０は、同図右側のチャートに記したように、一定の時間間隔でビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）を送信する。次回のビーコンの送信時刻は、ターゲット・ビーコン送信時刻（ＴＢＴＴ：Ｔａｒｇｅｔ  Ｂｅａｃｏｎ  Ｔｒａｎｓｍｉｔ  Ｔｉｍｅ）というパラメータとして制御局内で管理されている。そして、時刻がＴＢＴＴに到来すると、制御局はビーコン送信手順を動作させている。
【００１０】
制御局周辺の端末局ＳＴＡ１並びＳＴＡ２は、制御局が報知するビーコンを受信して、内部のＢｅａｃｏｎ  Ｉｎｔｅｒｖａｌフィールドとそのビーコンの受信時刻から次回のビーコン送信時刻ＴＢＴＴを認識することが可能である。ＢＳＳは必要に応じてＰｏｗｅｒＳａｖｅモードに移行し、各端末局は間欠的にのみ受信動作を行なうことにより、低消費電力化を図ることができる。具体的には、端末局は、次回あるいは複数回先のビーコン受信時刻ＴＢＴＴまで受信機の電源を落としたスリープ状態（Ｄｏｚｅ）に入る。そして、ＰｏｗｅｒＳａｖｅモード下の各端末局が起床（Ｗａｋｅ）するタイミングが制御局で一元的に管理される。
【００１１】
一方、アドホック・モードのＩＢＳＳにおいては、各端末局は、他の端末局と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。これらの端末局群は、一定間隔毎にＴＢＴＴを定める。そして、各端末局は自局内のクロックを参照することによりＴＢＴＴが到来したことを認識すると、ランダム・バックオフの遅延の後、未だ誰もビーコンを送信していないと認識した場合にはビーコンを送信する。
【００１２】
図２３には、アドホック・モード時のＩＥＥＥ８０２．１１の動作例を示している。図示の例では、２台の端末局（ＭＴ）がＩＢＳＳを構成する様子を示している。この場合、ＩＢＳＳに属するいずれか一方のＭＴが、ＴＢＴＴが到来する毎にビーコンを送信することになる。また、各端末局から送出されるビーコンが衝突する場合も存在している。
【００１３】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１では、ＩＢＳＳにおいてもＰｏｗｅｒＳａｖｅモードが規定されており、端末局は必要に応じて受信機の電源を落とすＤｏｚｅ状態に入ることができる。ビーコン送出時間ＴＢＴＴから所定の時間帯がＡＴＩＭ（Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ  Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ  Ｍｅｓｓａｇｅ）  Ｗｉｎｄｏｗとして定義されている。ＡＴＩＭ  Ｗｉｎｄｏｗの期間が終了するまでの間は、ＩＢＳＳに属するすべての端末局はＡｃｔｉｖｅ  Ｓｔａｔｅとなっており、この時間帯であれば、基本的にはスリープ・モードで動作している端末も受信が可能である。そして、端末局はＡＴＩＭ  Ｗｉｎｄｏｗ終了時から次のビーコン送出時間ＴＢＴＴまでＤｏｚｅ  Ｓｔａｔｅになる。各端末局は、自局が誰か宛ての情報を有している場合には、このＡＴＩＭ  Ｗｉｎｄｏｗの時間帯において、上記の通信相手宛てにＡＴＩＭパケットを送信することにより、自局が送信情報を保持していることを受信側に通達する。ＡＴＩＭパケットを受信した端末局は、ＡＴＩＭパケットを送信した局からの受信が終了するまではＤｏｚｅ状態に移行せず、受信機を動作させておく。
【００１４】
上述したインフラストラクチャ及びアドホックのいずれの通信モードであれ、無線ネットワークを利用するには、ＢＳＳに参入するすべての無線装置に共通のＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｓｅｔ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を指定する必要がある。無線通信は、有線通信とは異なり、傍受による情報漏洩の危険に晒されていることから、その対策として通信路を暗号化する必要がある。このため、ＷＥＰ（Ｗｉｒｅｄ  Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｐｒｉｖａｃｙ）キーやＰＳＫ（Ｐｒｅ  Ｓｈａｒｅｄ  Ｋｅｙ）などの暗号鍵もＢＳＳ内のすべての無線装置に共通に指定する必要がある。
【００１５】
しかしながら、ＣＥ機器を操作するエンドユーザにこれらの設定値の意味を理解させて、正しく設定させることは難しい。また、ＰＣとは異なり、ＣＥ機器に装備されたユーザ・インターフェース上でこの種の設定を行なうのは操作が煩雑になりがちである。例えば、ＥＴＳＩ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓａｎｄａｒｄｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）のＨＩＰＥＲＬＡＮ  Ｔｙｐｅ２では、Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｋｅｙ  Ｍａｎａｇｅｍａｎｔとしてユーザの簡便な操作でネットワーク識別子と暗号鍵を無線装置間で自動的に送信及び設定する方法が規定されている（ＥＴＳＩ  ＴＳ  １０１  ７６１−４  Ｖ１．１．１  （２０００−０６））。他方、ＩＥＥＥ８０２．１１では、このような設定方法に関する仕様はないため、接続前の無線装置同士が、ＳＳＩＤや、ＷＥＰキーやＰＳＫなどの情報を共通に指定することは難しい。
【００１６】
ここで、デジタルカメラや音楽プレーヤなどのポータブル機器では、ＰＣと違って機能が限定されていることから、ユーザが無線ネットワークを構成しようとする場合には具体的で且つ明確な使用目的がある。例えば、デジタルスチルカメラ同士での写真の交換や、音楽プレーヤ同士での楽曲交換やプレイリスト交換といったネットワークの使用目的が挙げられる。言い換えれば、写真交換をしようとするデジタルスチルカメラとプレイリスト交換を使用とする音楽プレーヤが接続しても意味がないので、接続相手を探すときには接続相手の機器の種類が分かることが望ましい。
【００１７】
また、近年では、１つのポータブル機器がデジタルスチルカメラや音楽プレーヤなどの複数の機能を持つことが一般的となりつつある。このような場合、好ましい接続相手を探すには、単に機器の種類だけでなく、現在この機器の上で動いているアプリケーションの種類、すなわち写真交換のアプリケーションなのか、楽曲交換のアプリケーションなのかといった情報までに互いに分かることが望ましい。また、個人で撮影した写真や楽曲のプレイリスト交換などをする場合には、誰のコンテンツが欲しいのかが重要になるので、各無線装置のユーザが誰なのかが分かることが望ましい。さらに、無線装置上で動作するアプリケーションによっては、常時新規接続を受け付けるものや、アプリケーションが特別な状態にあるときだけ接続を受け付けたいものもあるため、アプリケーションの現在状態の情報も分かることが望ましい。
【００１８】
しかしながら、ＩＥＥＥ８０２．１１では、このような設定方法に関する仕様はない。また、ＩＥＥＥ８０２．１１で規定する通信方式では、ユーザが任意に設定可能で、且つ、接続前に交換できる情報はネットワーク識別子の３２バイトに限られている。このため、アプリケーションの種類や機器ユーザ、アプリケーションの状態といった任意の属性情報を接続に先駆けて交換できないので、アプリケーションの種類や状態に応じて接続相手を探すことは難しい。
【００１９】
例えば、通常の通信を行なうためのモードとは別の認証のための通信モードを用意し、そのモードでネットワーク識別子と暗号鍵を暗号化して送信する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照のこと）。しかしながら、この方法では、接続相手を決めた後にネットワーク識別子と暗号鍵を暗号化して送るため、接続相手を決めるための情報は、無線装置を識別するための識別番号のみである。すなわち、通信に先駆けて交換できる情報が限られており、接続先の候補となる機器が１台しか無い場合は問題を生じないが、付近に接続先の候補になる機器が複数ある場合には、それらうちどの機器と接続するべきかを決めることは難しい。
【００２０】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１の通信に使用可能な電波の周波数は複数あり、チャネルとして割り振られている。ＩＥＥＥ８０２．１１の仕様によれば単一のチャネルに幾つもの異なるネットワーク（ＢＳＳ）を存在させることができるが、スループットやパケット遅延を改善するには、空間的に重畳する異なるネットワークを異なるチャネルに割り振ることが求められる。しかしながら、無線装置を操作するエンドユーザに複数の無線ネットワークのチャネル設定を最適に設定させることは難しい。ＩＥＥＥ８０２．１１では、通信局がネットワークへの参入若しくはネットワーク形成に必要な情報を取得するためのスキャン動作について規定しているが、いずれのチャネルを選択するか、どの制御局のＢＳＳに参入するかは実装依存である。
【００２１】
自動的にチャネル設定を行なうためのさまざまな方式が提案されている。例えば、通信数やトラヒックに基づいてチャネルを割り当てる方式や（例えば、特許文献２を参照のこと）、制御情報の信号レベルと受信回数に基づいてチャネル割り当てを行なう方式（例えば、特許文献３を参照のこと）、キャリア・センスによる電波の有無によりチャネルが空いているかをチェックし通信チャネルを設定する方式（例えば、特許文献４を参照のこと）、干渉リソースの数に基づいてチャネルを選択する方式（例えば、特許文献５を参照のこと）、エラー・パケットの数あるいは成功パケットの数の単位時間当たりの割合に基づいてチャネル切り替えを行なう方式（例えば、特許文献６を参照のこと）、距離や伝搬損失や干渉レベルを測定した結果に基づいてチャネルを割り当てる方法（例えば、特許文献７を参照のこと）などが提案されている。また、空いているチャネルが存在しない場合に、ランダム、受けた信号のレベル、あらかじめ定められた値に基づいてチャネルを設定する方式が提案されている（例えば、特許文献８を参照のこと）。
【００２２】
従来提案されているチャネル自動設定方法は、空きチャネルがない場合、又は、少なくとも１つの空きチャネルがある場合のいずれかに使用する方法に大別することができる。
【００２３】
前者の空きチャネルがない状況下では、各チャネルの通信数、トラヒック、キャリア・センス、干渉リソースの数、エラー・パケットの数、伝搬損失、干渉レベル、信号レベル、制御信号の数などのパラメータの測定値に基づいて、最も他の影響のないチャネルを選ぶことになる。ここで、無線装置は、すべてのチャネルにわたってスキャンしてこれらのパラメータを測定して常時確認することは現実的でないので、チャネル毎にある短い時間の測定の結果を使わざるを得ない。ところが、測定時の電波環境がそのチャネルの平均的又は特徴的な状況を表すとは限らない。そのチャネル上でたまたまバースト的な転送が行なわれる場合や、逆にたまたま通信が全く行なわれていないときにパラメータの測定が行なわれることもある。ほとんど通信の無いチャネルにも関わらず、たまたま通信をしているときに測定が行なわれてしまうかもしれない。すなわち、無線装置がチャネル毎に行なうパラメータの測定結果は十分に信頼できるものではなく、本来の意図とは異なり、平均的に見ると混み合ったチャネルを選んでしまう可能性がある。
【００２４】
一方、後者の少なくとも１つの空きチャネルが存在する状況下では、上記の方法に基づいて、制御信号も全く受信されないチャネルが空きチャネルとして発見される。直感的には空きチャネルを選択することで効率よいネットワーク運用が実現するように思われるが、この選択は必ずしもシステム全体の効率を良くするものではない。それは、以下の事情による。
【００２５】
本発明者らは、通信のパケットには本来の目的によって優先順位があるべきであると思料する。例えば、音声通信のように低ビットレートながら遅延の許されないリアルタイム性を要求される通信は、他の通信と分けるべきである。また、動画ストリーミングのようにバッファによって多少の遅延は許されても、長時間のレート低下が許されないような通信も、ファイル転送などのバースト的で且つベストエフォート型の通信とは分けるべきである。
【００２６】
ここで、３つのチャネル１、２、３が使用可能な通信環境下で、音声通信を行なう３つのネットワークＡ、Ｂ、Ｃとファイル転送を行なう１つのネットワークＤをチャネル配置するという例題について考察してみる。但し、音声通信の必要帯域は１チャネルに許容される帯域に比べて十分小さいと仮定する。
【００２７】
この条件下で、新規のネットワークを空きチャネルを探して配置するという上述の方法を適用した場合、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順番にネットワークを構成したとすると、Ａが１チャネル、Ｂが２チャネル、Ｃが３チャネルに配置されてしまう。こうなると、Ｄはどこかのチャネルを共用せざるを得なくなり、共用された音声通信は妨害を受けることになってしまう。すなわち、新しいネットワークを構成する場合、次々と空きチャネルにネットワークを構成してゆくことは、必ずしも複数のネットワーク全体のチャネル効率を良くするとは限らない。
【００２８】
音声通信は、リアルタイム性が要求されるが、１チャネルに許容される帯域に比べて十分小さく、音声通信を行なう複数のネットワークが同じチャネル上で十分に共存することができる。したがって、上記の例題では、チャネル１にＡ、Ｂ、Ｃを配置し、チャネル２にＤを配置し、チャネル３はさらに別の通信が追加されるときのために空けておくのが最も効率が良いと思料される。
【００２９】
このようなチャネル配置の問題は、空きチャネルを使用する場合だけでなく、空きチャネルが存在せず、共用チャネルを使わざるを得ない状況下でどこのチャネルと共用するかを決定する場合も同様である。無線通信の優先順位付けに関しては、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅでは無線区間の通信品質（ＱｏＳ：Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）を向上させる目的で標準化作業が進められており、音声や映像などの通信品質を従来のベストエフォート型通信に対して向上させる仕組みが既定されているが、同規格はまだ十分に普及していないのが実情である。ＱｏＳを使用したとしても、チャネル配置を最適化することはシステムのパフォーマンス向上につながる。今後ますます無線装置の数が増えて行くことを考慮すると、チャネル配置の最適化は今後も重要な課題であることに変わりはない。
【００３０】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１の規格では、省電力化のためのパワー・マネージメントの仕様も規定され実際に実装されている（前述）。しかしながら、同規格では、パワー・マネージメントが有効になっているときの動作を規定しているが、どのようなタイミング、どのような条件でパワー・マネージメントを有効にするかについては、仕様の範囲外である。
【００３１】
ＩＥＥＥ８０２．１１における無線装置のパワー・マネージメント動作の基本は、受信動作を停止することである。しかし、ただ停止したままでは通信ができないので、受信側となる通信局は間欠的に受信機を動かす必要がある。すなわち、送信側及び受信側となる通信局間では、あらかじめ決きめられたルールに従って受信機の停止と作動を切り替える必要がある。ＩＥＥＥ８０２．１１の場合、送信側と受信側はビーコンの送信タイミングやビーコン・フレームの内容を使って送信側と受信側の同期を取っている。これに対し、ネットワークへ参加していない端末は、いずれのネットワークのビーコンにも同期していないため、ネットワークへの接続を行なう前は省電力モードを使用できない。
【００３２】
例えば、パワー・マネージメントを使用する条件として、スキャンを行なっている状態では省電力モードを使わないようにする方法について提案されている（例えば、特許文献９を参照のこと）。インフラストラクチャ・モード下では、制御局はスリープ状態になることはなく常に電波を受信可能であるから、端末局は自分がスキャンを行なっている状態のときのみスリープ状態が解除されていれば通信に障害が起きることはない。これに対し、アドホック・モード下では、スキャンを行なう側の端末局がスリープ状態を解除しても、スキャンを受けるべき既存の端末局がスリープ状態に入っているときには、タイミングによってはスキャン用のパケットを受けられない。この結果、正確なスキャン動作を実現することが困難となる。すなわち、たまたま通信が全く行なわれていないときに、チャネルのスキャンが行なわれると、本来の意図とは異なり、平均的に見ると混み合ったチャネルを選んでしまう可能性があり、チャネル配置を最適化することも困難となる。
【００３３】
【特許文献１】特許第３６２８２５０号公報
【特許文献２】特許第２６２９６４０号公報
【特許文献３】特許第２７５０２０７号公報
【特許文献４】特許第３０４３９５８号公報
【特許文献５】特許第３４５７６６７号公報
【特許文献６】特許第３７４４３６５号公報
【特許文献７】特開２００１−２０４０７５号公報
【特許文献８】特許第３０１９１４９公報
【特許文献９】特開２００４−２３４６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
本発明の目的は、接続前の無線装置同士が事前に適切な接続相手を探すとともに接続に必要な情報を簡素な手続で共通に指定して、好適にネットワークを形成することができる、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。
【００３５】
本発明のさらなる目的は、通信に使用可能な複数の電波周波数帯がチャネルとして割り当てられている通信環境下で、共存する複数のネットワーク全体のチャネル効率を考慮して各ネットワークのチャネル配置を好適に決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。
【００３６】
本発明のさらなる目的は、各無線装置がパワー・マネージメント動作を有効化させながら自律分散的に動作する通信環境下で、正確なスキャン動作を実現してチャネル配置を最適化することができる、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】
【００３７】
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、通信に使用可能なチャネル上でパケット通信を行なう複数の無線装置で構成される無線通信システムであって、ネットワークを形成する前の無線装置間でユーザ・データを交換するユーザ・データ交換手段を備え、無線装置がネットワークを形成し又は既存のネットワークに参入する際に、前記チャネル上をスキャンして周囲の無線装置を探索するとともに、探し出された無線装置から接続相手を確認するための任意の情報を含むユーザ・データを収集し、該ユーザ・データに基づいて接続相手となる無線装置を決定し、該接続相手となる無線装置との間で無線接続に必要となる接続パラメータを含むユーザ・データを交換し、該交換した接続パラメータを用いて無線装置間で接続を行なうことを特徴とする無線通信システムである。
【００３８】
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）。
【００３９】
無線通信技術によれば柔軟な接続環境を提供することができ、現在はさまざまな無線ＬＡＮ製品が急速に普及している。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１に代表される無線ＬＡＮ規格では、インフラストラクチャ・モード並びにアドホック・モードによってネットワークを運用することができる。また、必要に応じて受信機をＤｏｚｅ状態に移行させるＰｏｗｅｒＳａｖｅモードが規定されており、インフラストラクチャ・モード並びにアドホック・モードのいずれにおいても無線装置の省電力化を図ることができる。
【００４０】
ここで、無線通信は、有線通信とは異なり、傍受による情報漏洩の危険に晒されていることから、その対策として通信路を暗号化する必要があり、接続前の無線装置同士が、ＳＳＩＤや、ＷＥＰキーやＰＳＫなどの情報を共通に指定しなければならない。しかしながら、（無線ＬＡＮ機能を搭載した）ＣＥ機器を操作するエンドユーザにこれらの設定値の意味を理解させて、正しく設定させることは難しい。
【００４１】
また、ＣＥ機器の多くは機能が限定され、明確な使用目的があることから、接続相手を探すときには、接続相手の機器の種類やさらには機器で起動中のアプリケーションの種類に応じて無線接続すべきかどうかを決定することが望ましい。しかしながら、ＩＥＥＥ８０２．１１で規定する通信方式では、ユーザが任意に設定可能で、且つ、接続前に交換できる情報はネットワーク識別子の３２バイトに限られているため、アプリケーションの種類や機器ユーザ、アプリケーションの状態といった任意の属性情報を接続に先駆けて交換できず、アプリケーションの種類や状態に応じて接続相手を探すことは難しい。
【００４２】
これに対し、本発明の係る無線通信システムでは、新規の無線装置がネットワークを形成し又は既存のネットワークに参入する際に、前記チャネル上をスキャンして周囲の無線装置を探索するとともに、探し出された無線装置から接続相手を確認するための任意の情報を含むユーザ・データを収集し、該ユーザ・データに基づいて接続相手となる無線装置を決定し、該接続相手となる無線装置との間で無線接続に必要となる接続パラメータを含むユーザ・データを交換し、該交換した接続パラメータを用いて無線装置間で接続を行なうようになっている。
【００４３】
本発明に係る無線通信システムでは、３２バイト以上の任意の情報を無線装置間でやりとりできるように構成されている。例えば、各ネットワークはＩＥＥＥ８０２．１１規格に則って運用される場合には、前記ユーザ・データ交換手段は、ＩＥＥＥ８０２．１１のＭａｇａｇｅｍｅｎｔフレーム内のＶｅｎｄｏｒ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ＩＥを利用してユーザ・データを交換することができる。無線装置は、ユーザ・データの中に、機器の種別、現在動作しているアプリケーションの種別、ユーザの名前、現在のアプリケーションの状態などを含ませ、これらの情報を基に、自分が接続すべき無線装置、あるいは、自分が参加すべき無線ネットワークを決定することができる。１つのフレームに複数のＶｅｎｄｏｒ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ＩＥを含ませ、ユーザ・データを分割して伝送するようにしてもよい。
【００４４】
次いで、無線装置は、ユーザ・データとして、ネットワーク識別子と、無線装置間の通信路を暗号化するための暗号鍵を入れ、接続すべき相手と交換をする。ここで言う暗号鍵は、ＷＥＰキーやＰＳＫに相当する。そして、無線装置は、交換したネットワーク識別子、及び暗号鍵を使って通常のＩＥＥＥ８０２．１１の無線ネットワークへ参加し、あるいは新規無線ネットワークを構成して、暗号化通信を行なうことができる。
【００４５】
また、前記スキャン用のフレーム及びこれに対する応答フレームには、無線装置において動作中のアプリケーションに関する情報、又は無線装置のユーザに関する情報が含まれている。したがって、スキャンを行なう側の無線装置は、該応答フレームの内容を評価して接続相手を判断し、又は、スキャンを受ける側の無線装置は、該スキャン用フレームの内容を評価して接続相手を判断することができるようになっている。
【００４６】
スキャンする側の無線装置はＰｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔフレームを用いてスキャン用フレームを送信し、スキャンされる側の無線装置は、Ｐｒｏｂｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームを用いて応答フレームを用いて返信することができる。
【００４７】
また、無線装置がネットワークを形成し又は既存のネットワークに参入する際に、スキャンして存在が確認された無線装置の中から、チャレンジ・レスポンス手続を通じて接続相手の素性を確認し、この結果を用いて接続相手を限定することもできる。
【００４８】
また、接続相手となる無線装置が決定した場合、どちらかの無線装置がネットワーク識別子や暗号鍵といった接続パラメータを生成する。本発明に係る無線通信システムでは、接続相手となった一組の無線装置のうちいずれが接続パラメータを生成し又は送信するかを判断する判断手段をさらに備えている。
【００４９】
１つの判定基準は、現在の状態に基づく。既にネットワークを形成している状況下で新たに無線装置が参加する場合は、新たな参加者は既存のネットワークのネットワーク識別子と暗号鍵を使う必要があるので、既にネットワークに参加している無線装置が新たに参加する無線装置にネットワーク識別子と暗号鍵を送信する。また、インフラストラクチャ・モード下では、制御局である無線装置は起動時から常にネットワークに参加していると見ることができるので、常に接続パラメータを生成し送信する側になる。
【００５０】
他方、アドホック・モード下では、どちらの無線装置がネットワーク識別子を決定しても良いが、一意に決定する必要がある。そこで、各無線装置が持つＭＡＣアドレスや、無線装置毎に生成する乱数値など同値になる可能性が全くないか極めて低い情報に基づいて、一方の無線装置を接続パラメータの送信元に決定するようにしてもよい。
【００５１】
また、接続相手となる無線装置同士でネットワーク識別子や暗号鍵といった接続パラメータを無線通信路経由で送受信する際には、盗聴に十分注意する必要がある。そこで、本発明に係る無線通信システムでは、接続相手となる無線装置同士で互いの公開鍵をユーザ・データとして交換する公開鍵交換手段をさらに備えている。各無線装置は、自分の秘密鍵と接続相手の公開鍵を元にセッション鍵を生成することができる。そして、接続パラメータの送信元となる無線装置はセッション鍵を用いて接続パラメータを暗号化して送信し、一方の接続パラメータの受信先となる無線装置は受信した接続パラメータをセッション鍵で復号することによって、盗聴防止の拠り所を得ることができる。
【００５２】
また、前記の無線接続に必要となる接続パラメータに、チャネルと基本ネットワーク識別子（ＢＳＳＩＤ）をさらに含ませて、無線装置はスキャン動作を省略することができる。
【００５３】
このように、本発明に係る無線通信装置によれば、無線装置は、周囲に複数の無線装置がある場合であっても、自分がどの機器と接続すべきか、どのネットワークに参加すべきか、自分で新しいネットワークを作成するべきかを的確に決め、ユーザの手間を最小限にして無線ネットワークを構成することができる。
【００５４】
また、マルチチャネル構成の通信システムの場合、無線装置が新規のネットワークを形成し、又は既存のネットワークに参入する際、ネットワークのチャネル配置を決定する必要がある。ＩＥＥＥ８０２．１１の通信に使用可能な電波の周波数は複数あり、チャネルとして割り振られている。ここで、単一のチャネルに幾つもの異なるネットワークを存在させることができるが、スループットやパケット遅延を改善するには、空間的に重畳する異なるネットワークを異なるチャネルに割り振ることが求められる。しかしながら、チャネル配置の決定方法は実装依存であるとともに、無線装置を操作するエンドユーザに複数の無線ネットワークのチャネル設定を最適に設定させることは難しい。
【００５５】
無線装置は、チャネル選択の際、各チャネルの通信状況を測定する必要があるが、すべてのチャネルにわたってスキャンしてこれらのパラメータを測定して常時確認することは現実的でなく、チャネル毎にある短い時間の測定の結果を使わざるを得ない。このような場合、そのチャネル上でたまたまバースト的な転送が行なわれる場合や、逆にたまたま通信が全く行なわれていないときにパラメータの測定が行なわれることもあり、適切でないチャネルを選んでしまう可能性がある。
【００５６】
また、新しくネットワークを構成する際に、次々と空きチャネルにネットワークを構成してゆくと、必ずしも複数のネットワーク全体のチャネル効率を良くするとは限らない。何故ならば、空きチャネルがなくなり、単一のチャネル上で複数のネットワークが共存しなければならなくなった際に、ネットワークの組み合わせによっては、通信が破綻するような状況を招来する。データ通信には、音声通信のように低ビットレートながら遅延の許されないリアルタイム性を要求される通信、動画ストリーミングのようにバッファによって多少の遅延は許されても、長時間のレート低下が許されないような通信、ファイル転送などのバースト的で且つベストエフォート型の通信などに大別される。ネットワークをチャネルに配置する際には、それぞれの通信の本来の目的に応じた優先順位がある、と本発明者らは思料する。
【００５７】
そこで、本発明に係る無線通信システムでは、前記のスキャン時に無線装置間で交換するユーザ・データに、現在動作中のアプリケーション、又はこれから動作させるアプリケーションの使用帯域に関する情報を含めるようにして、無線装置は、自分が動作するアプリケーションと、スキャンして検出された各無線装置で現在動作中のアプリケーションを識別する情報を基に、設定すべきチャネルを決定するようにしてもよい。
【００５８】
すなわち、無線装置は、無線ネットワークを新たに構成しようとする際に、既存のネットワークを使用中のアプリケーションやアプリケーションが使用する無線帯域に関する情報を得ることができる。そして、これらの情報を使い、例えば、パケット遅延が許されないリアルタイム性が要求されるアプリケーションとバースト的に最大帯域を使用するベストエフォート型のアプリケーションを別のチャネルに割り当てる、といった条件を考慮しつつ、新しい無線装置のチャネル配置を行なう。
【００５９】
具体的には、ベストエフォート型のアプリケーションを動作する無線装置は、既存のベストエフォート型ネットワークが存在するチャネル上に自分のネットワークを形成するようにする。また、ストリーミング型のアプリケーションを動作する無線装置は、既存のストリーミング型ネットワークが存在するチャネルで必要帯域を確保できるときには、該チャネル上に自分のネットワークを形成するようにする。
【００６０】
このようなチャネル配置方法によれば、複数の無線ネットワークが空間的に重畳する場合でも、最もチャネルの無駄がなく、通信の障害の少ない無線ネットワークを構成することができる。全く無線通信が行なわれていないチャネルが存在しても、無線装置は敢えて既に使用されているチャネルを選択する場合があり得る。このような選択を行なうのはすべてのチャネルを含めての全帯域の利用効率を最適化するためである。
【００６１】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１の規格では、省電力化に関して、パワー・マネージメントが有効になっているときの動作を規定しているが、どのようなタイミング、どのような条件でパワー・マネージメントを有効にするかについては、仕様の範囲外すなわち実装依存である。
【００６２】
パワー・マネージメント動作の基本は、受信動作を停止することであるが、受信側となる無線装置は間欠的に受信機を動かす必要がある。すなわち、送信側及び受信側となる無線装置間では、あらかじめ決きめられたルールに従って受信機の停止と作動を切り替えるようにしなければならない。通常は、ビーコンの送信タイミングやビーコン・フレームの内容を使って送信側と受信側の同期を取っている。これに対し、ネットワークへ参加していない端末は、いずれのネットワークのビーコンにも同期していないため、ネットワークへの接続を行なう前は省電力モードを使用できない。
【００６３】
パワー・マネージメントを使用する条件として、スキャンを行なっている状態では省電力モードを使わないようにすることが好ましい。インフラストラクチャ・モード下でのスキャン動作は端末局が制御局を探索することである。制御局はスリープ状態になることはなく常に電波を受信可能であるから、端末局は自分がスキャンを行なっている状態のときのみスリープ状態が解除されていれば通信に障害が起きることはない。これに対し、アドホック・モード下では、スキャンを行なう側の端末局がスリープ状態を解除しても、スキャンを受けるべき既存の端末局がスリープ状態に入っているときには、タイミングによってはスキャン用のパケットを受けられない。この結果、正確なスキャン動作を実現することが困難となる。
【００６４】
そこで、本発明に係る無線通信システムでは、少なくとも一部の無線装置は、受信機の動作を一時的に停止して省電力化を図る機能を備えているが、スキャンする側となる無線装置は、スキャンに先がけて、前記の通信に使用可能なチャネル上で、連続受信モード要求パケットを、所定の省電力モード時の送信規則に従って送信するようになっている。これに対し、該連続受信モード要求パケットを受信した周囲の無線装置では、一時的にＰｏｗｅｒＳａｖｅモードを解除する、あるいは、ＰｏｗｅｒＳａｖｅモード下でＤｏｚｅ状態への遷移を禁止することによって、受信機を連続して動作させるようになっている。そして、スキャンする側となる無線装置は、周囲の無線装置が受信機を連続して動作させている期間を利用して、前記の通信に使用可能なチャネル上で特に宛先を指定しないブロードキャスト・アドレスに対してスキャン用フレームを送信する。周囲の無線装置では、受信機がスリープ状態になっていないので、該スキャンフレームを受信することができる。これによって、スキャンする側の無線装置は、まだＩＥＥＥ８０２．１１のネットワークを構成する前でＰｏｗｅｒＳａｖｅモードが使用できない状態であるにも拘らず、成功裏にスキャンを実施することができる。
【００６５】
スキャンされる側の無線装置が省電力状態を解除したままでは、電力を消費し続けてしまうので、元の通常のＰｏｗｅｒＳａｖｅモードに戻らなければならない。
【００６６】
そこで、スキャンされる側の無線装置は、該接続相手となる無線装置との間で無線接続に必要となる接続パラメータを含むユーザ・データを交換した後に、受信機の連続動作を解除するようにしてもよい。
【００６７】
あるいは、スキャンされる側の無線装置は、接続のためのユーザ・データ交換が終わる程度の相当時間が経っても、接続のためのユーザ・データの交換が終わらない場合には、受信機の連続動作を解除するようにしてもよい。
【００６８】
また、本発明の第２の側面は、通信に使用可能なチャネル上でパケット通信を行なうための処理をコンピュータ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、前記コンピュータに対し、
パケット通信を行なうアプリケーション、又は、アプリケーションの実行を指示するユーザが他の無線通信装置と交換したい任意の情報を含むユーザ・データを所定のユーザ・データ・パケットの形式に変換するユーザ・データ・パケット作成手順と、
前記ユーザ・データ・パケット作成手順を実行することによって作成されたユーザ・データ・パケットを管理用のパケットとして無線送信するパケット送信手順と、
他の無線通信装置から無線送信された管理用のパケットを受信するパケット受信手順と、
前記パケット受信手順を実行することによって受信した管理用パケットに含まれるデータ・パケット部分からユーザ・データを取り出すユーザ・データ抽出手順と、
ネットワーク識別子と暗号鍵に基づいて既存の無線ネットワークに参加し又は新しい無線ネットワークを構成して、他の無線通信装置との接続を制御する接続制御手順と、
接続候補となる他の無線通信装置と上記ユーザ・データを交換し、交換したユーザ・データを用いて接続すべき相手を決定し、該決定された接続すべき相手と同じネットワーク識別子と暗号鍵を前記接続制御手順において設定させるデータ処理手順と、
を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００６９】
また、本発明の第３の側面は、受信機の動作を一時的に停止する省電力化機能を実現するとともに、通信に使用可能なチャネル上でパケット通信を行なうための処理をコンピュータ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、前記コンピュータに対し、
スキャン動作に先駆けて、他の無線通信装置に連続的な受信動作を要求する連続受信モード要求パケットを送信する手順と、
省電力モード時における所定の送信規則に従って連続受信モード要求パケットを送信する手順と、
連続受信モード要求パケットを受信したことに応答して、連続的な受信動作を行なう手順と、
連続的な受信動作を行なっているときに、所定の条件を満たしたとき又は所定の時間が経過したことに応じて、間欠的な受信動作を開始する手順と、
を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００７０】
本発明の第２乃至第３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２乃至第３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にインストールすることによってコンピュータ上では協働的作用が発揮され、本発明の第１の側面に係る無線通信システムにおいて、インフラストラクチャ・モード下における制御局又は端末局、あるいはアドホック・モード下における端末局として動作する無線装置を構成することができる。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の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】
【００７１】
本発明によれば、接続前の無線装置同士が事前に適切な接続相手を探すとともに接続に必要な情報を簡素な手続で共通に指定して、好適にネットワークを形成することができる、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。
【００７２】
また、本発明によれば、通信に使用可能な複数の電波周波数帯がチャネルとして割り当てられている通信環境下で、共存する複数のネットワーク全体のチャネル効率を考慮して各ネットワークのチャネル配置を好適に決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。
【００７３】
また、本発明によれば、各無線装置がパワー・マネージメント動作を有効化させながら自律分散的に動作する通信環境下で、正確なスキャン動作を実現してチャネル配置を最適化することができる、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。
【００７４】
本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１の接続前に任意の情報をやりとりできるようにすることで、簡単なユーザ操作で、利用効率の高いチャネル設定で、パワー・マネージメントにも対応した接続が可能になる。
【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】
Ａ．システム構成
図１には、本発明に係る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装置のハードウェア構成を模式的に示している。無線装置は、パーソナル・コンピュータなどの無線ＬＡＮカードを搭載した情報機器、あるいはデジタルカメラや音楽プレーヤなどのＣＥ機器である。
【００７８】
図示の無線装置は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１が、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３などのメモリ装置、周辺装置１０４、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）などの外部記憶装置１０５、無線ＬＡＮインターフェース１０６などの周辺装置とはバスを介して相互接続されている。また、ブリッジ装置を介して２本以上のバスが連結されている。
【００７９】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納された制御コードや、外部記憶装置１０５にインストールされているプログラム・コードをＲＡＭ１０３上にロードして実行することによって、周辺装置１０４を用いた装置動作（例えば、デジタルカメラにおける撮影や画像再生動作、音楽プレーヤにおけるプレイリスト表示や音楽再生動作）や、無線ＬＡＮインターフェース１０６を用いた通信動作など、装置全体の動作を統括的に制御する。
【００８０】
図１に示した例では、無線ＬＡＮインターフェース１０６はＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）層のフレームをバス経由でＲＡＭ１０３に渡し、ＣＰＵ１０１でＭＡＣ層の処理を行なうようになっている。但し、本発明の要旨は、図１に示したような無線装置の構成に限定されるものではなく、図２に示すような別の構成も考えられる。図２では、無線ＬＡＮインターフェース部１１０は、Ｉ／Ｏインターフェース１０７経由でバスに接続されている。無線ＬＡＮインターフェース部１１０とバスをつなぐＩ／Ｏインターフェース１０７は、ＭＳＩＯ（Ｍｅｍｏｒｙ  Ｓｔｉｃｋ  ＩＯ）、ＳＤＩＯ（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ＩＯ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）などが一般的である。
【００８１】
図３には、無線ＬＡＮインターフェース部１１０の内部構成を示している。無線インターフェース部１１０内のＣＰＵ１１１とＲＡＭ１１３を使ってＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）層の処理を行ない、ＩＥＥＥ８０２．３と等価なフレームをＩ／Ｏインターフェース１１８及びＩ／Ｏインターフェース１０７を通じてホストＣＰＵ１０１に送るようになっている。
【００８２】
図４には、図１若しくは図２に示した無線装置を複数台使って構成される無線システムの構成例を示している。同図において、無線装置１１はいわゆるアクセスポイント（ＡＰ）として機能し、その他の無線装置２１〜２４は端末局（ＳＴＡ：Ｓｔａｔｉｏｎ）として機能し、全体でインフラストラクチャ・モードとして無線ネットワークすなわちＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｓｅｔ）を形成している。このような無線ネットワークは、例えば、無線装置１１が写真や音楽のコンテンツを貯めているサーバとして機能し、無線装置２１〜２４が無線装置１１に蓄えられたコンテンツを閲覧するようなアプリケーションに好適な構成である。
【００８３】
また、図５には、図１若しくは図２に示した無線装置を複数台使って構成される無線システムの他の構成例を示している。同図において、無線装置３１〜３５はすべて対等な端末局（ＳＴＡ）で、いわゆるアドホック・モードでＢＳＳを形成している。無線装置３１〜３５がそれぞれサーバとしてもクライアントとしても機能し、お互いに写真データや音楽データ、プレイリスト、メッセージなどを交換するようなアプリケーションが考えられる。
【００８４】
図６には、無線装置がデジタルカメラである場合に、無線ネットワークを利用して写真交換を行なう様子を示している。同図において、カメラ４１、５１にはそれぞれ交換ボタン４２、５２が装備されており、ユーザが交換ボタン４２と５２を同時に押すことで、無線接続を行ない、写真交換ができるようにする。
【００８５】
また、図７には、無線装置が音楽プレーヤである場合に、無線ネットワークを利用して楽曲交換又はプレイリスト交換を行なう様子を示している。３人のユーザが音楽プレーヤ６１、７１、８１をそれぞれ楽曲交換モードあるいはプレイリスト交換モードに入れると、表示装置６２、７２、８２には周囲の無線装置の一覧が表示される。ユーザは、周囲の無線装置の一覧から、自分が交換したい相手を選択ボタン６３、７３で選び決定ボタン６４、７４で指定することで無線接続を行ない、音楽プレーヤ６１及び７１の間で楽曲あるいはプレイリストの交換が行なわれる。
【００８６】
図７に示した例では、音楽プレーヤ６１と７１は、お互いを選んで決定しているので、接続される。他方、音楽プレーヤ８１は、表示装置８２に周りの音楽プレーヤの情報が表示されているが、ボタン操作を行なっていないので、未だ接続されていない状態である。
【００８７】
図６並びに図７に示した、カメラと音楽プレーヤのどちらの例も、無線接続を行なった後に実際に相手の持っているコンテンツを検索したり選択したりするためには、アプリケーションあるいはミドルウェアが別途必要である。但し、この点は本発明の要旨には直接関連しないので、ここでは説明を省略する。
【００８８】
本発明によれば、無線装置は、通常のＩＥＥＥ８０２．１１のデータ通信を行なうための接続を行なう前（すなわちＢＳＳを形成する前）に、３２バイト以上の任意の情報を無線装置間でやりとりすることができる。この場合の無線装置の機能的構成を図８に示している。
【００８９】
図示の無線装置は、ユーザ・データ・パケット作成手段２と、パケット送信手段３と、パケット受信手段５と、ユーザ・データ抽出手段４と、データ処理手段１と、接続制御手段６を備えている。
【００９０】
ユーザ・データ・パケット作成手段２は、ユーザ・データを所定のユーザ・データ・パケットの形式に変換する。ここで言うユーザ・データは、無線装置上で動作しているアプリケーション、又は、無線装置を操作するユーザが他の無線装置と交換したい任意の情報を含むデータである。
【００９１】
パケット送信手段３は、ユーザ・データ・パケット作成手段２で作成されたユーザ・データ・パケットを管理用のパケットとして無線送信する。一方、パケット受信手段５は、他の無線装置から送信されたパケットを受信し、管理用パケットに含まれるデータ・パケット部分をユーザ・データ抽出手段４に渡す。そして、ユーザ・データ抽出手段４は、渡された受信パケットに上記ユーザ・データが存在すれば、これを取り出し、データ処理手段１に渡す。
【００９２】
データ処理手段１は、ユーザ・データ・パケット作成手段２、並びにユーザ・データ抽出手段４を通じて接続候補となる他の無線装置と上記ユーザ・データを交換し、交換したユーザ・データを用いて接続すべき相手を決定し、決定された接続すべき相手と同じネットワーク識別子、暗号鍵を接続制御手段６に設定する。
【００９３】
接続制御手段６は、設定されたネットワーク識別子、暗号鍵に基づいて、既存の無線ネットワークに参加、あるいは新しい無線ネットワークを構成する。
【００９４】
このように、無線装置は、ネットワーク識別子によって無線ネットワークを分離し、暗号鍵を基にデータを暗号化してパケット通信する。ＩＥＥＥ８０２．１１の場合、ネットワーク識別子は、ＳＳＩＤ、暗号鍵はＷＥＰキー又はＰＳＫ、データ用パケットはＤａｔａ  Ｆｒａｍｅ、管理用パケットはＭａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｆｒａｍｅなどに対応する。また、無線装置は、パケット通信に用いるデータ用パケットとは別の通信を管理するための管理用パケットを送受信することができる。
【００９５】
無線装置は、ユーザ・データの中に、機器の種別、現在動作しているアプリケーションの種別、ユーザの名前、現在のアプリケーションの状態などを含ませ、これらの情報を基に、自分が接続すべき無線装置、あるいは、自分が参加すべき無線ネットワークを決定する。次に、ユーザ・データとして、ネットワーク識別子及び暗号鍵を入れ、接続すべき相手と交換をする。交換したネットワーク識別子、及び暗号鍵を使って通常のＩＥＥＥ８０２．１１の無線ネットワークへの参加、あるいは新規無線ネットワークの構成をする。
【００９６】
図８に示した機能的構成によれば、無線装置は、周囲に複数の無線装置がある場合であっても、自分がどの機器と接続すべきか、どのネットワークに参加すべきか、自分で新しいネットワークを作成するべきかを的確に決め、ユーザの手間を最小限にして無線ネットワークを構成することができる。
【００９７】
また、図９には、図８に示した構成の変形例を示している。図示の無線装置は、チャネル設定手段７をさらに備えている。
【００９８】
無線装置は、ユーザ・データとして、現在動作中のアプリケーション、あるいはこれから動作させるアプリケーションの使用帯域に関する情報を含ませる。ここで言う使用帯域に関する情報は、アプリケーションを識別する情報、アプリケーションが使用する平均帯域、アプリケーションが使用する最大帯域、アプリケーションが最大帯域を連続して使用する時間のいずれかを含む。
【００９９】
データ処理手段１は、現在動作中のアプリケーションを識別する情報を基に、設定すべきチャネルを決定し、そのチャネルをチャネル設定手段７に指示する。そして、チャネル設定手段７は、データ処理手段１から指示されたチャネルに無線装置のチャネルを合わせる。
【０１００】
図９に示した無線装置は、無線ネットワークを新たに構成しようとする際に、既存のネットワークを使用中のアプリケーションやアプリケーションが使用する無線帯域に関する情報を得ることができる。そして、これらの情報を使い、例えば、パケット遅延が許されないリアルタイム性が要求されるアプリケーションとバースト的に最大帯域を使用するベストエフォート型のアプリケーションを別のチャネルに割り当てる、といった条件を考慮しつつ、新しい無線装置のチャネル配置を行なう。このようなチャネル配置方法によれば、複数の無線ネットワークが空間的に重畳する場合でも、最もチャネルの無駄がなく、通信の障害の少ない無線ネットワークを構成することができる。
【０１０１】
また、図１０には、図８に示した構成のさらに他の変形例を示している。図示の無線装置は、受信機の動作を一時的に停止することで、省電力化を図るように構成されている。
【０１０２】
パケット送信手段３は、データ処理手段からの指示で連続受信モード要求パケットを所定の省電力モード時の送信規則に従って送信する。ここで言う連続受信モード要求パケットは、例えばユーザ・データとして送信される。
【０１０３】
一方、パケット受信手段５は、受信した上記連続受信モード要求パケットをデータ処理手段１に渡す。
【０１０４】
データ処理手段１は、スキャン動作に先駆けて、パケット送信手段３に対して、上記連続受信モード要求パケットの送信を指示する。また、上記連続受信モード要求パケットを受けると、パケット受信手段５に対して受信機を連続して動作させる指示を出し、その後、ある条件又はある一定時間が過ぎるとパケット受信手段５に対し受信機を間欠的に動作させる指示を出す。
【０１０５】
パケット受信手段５は、データ処理手段１から受信機を連続して動作させる指示を受けると、受信機を連続して動作させる。また、受信機を間欠的に動作させる指示を受けると、所定の規則に従って受信機を間欠的に動作させる。
【０１０６】
図１０に示した無線装置は、スキャンに先がけて周囲の無線装置が連続受信状態にするためのトリガとなる連続受信モード要求パケットを送信する。一方、既にネットワークを構成している無線装置は、連続受信モード要求パケットを受け取ると、自分の状態を常時受信モードにし、一時的にＰｏｗｅｒＳａｖｅモードを解除する（あるいは、ＰｏｗｅｒＳａｖｅモード下でＤｏｚｅ状態への遷移を禁止する）。このように受信機がスリープ状態になっていないので、まだＩＥＥＥ８０２．１１のネットワークを構成する前でＰｏｗｅｒＳａｖｅモードが使用できない無線装置が送信したスキャンのための連続受信モード要求パケットや、上述したようなユーザ・データをやりとりするためのパケットを、受信できなくなることがなくなる。
【０１０７】
ここで、図１に示したハードウェア構成では、図８〜図１０中のユーザ・データ・パケット作成手段２、ユーザ・データ抽出手段４、接続制御手段６、データ処理手段１は、外部記憶装置１０５に蓄えられたソフトウェア・プログラムがＲＡＭ１０３上に展開され、ＣＰＵ１０１で実行されることによって実現される。また、パケット送信手段３、パケット受信手段５、チャネル設定手段７は無線ＬＡＮインターフェース１０６により実現される。
【０１０８】
あるいは、図２に示したハードウェア構成では、図８〜図１０中のユーザ・データ・パケット作成手段２、ユーザ・データ抽出手段４、接続制御手段６、データ処理手段１は、部分的に本体のＣＰＵ１０１と無線ＬＡＮインターフェース部１１０内部のＣＰＵ１１１とで分担して実行される。
【０１０９】
Ｂ．システム動作
続いて、ＩＥＥＥ８０２．１１にしたがってネットワークが運用される通信環境下における、無線装置の動作について説明する。
【０１１０】
Ｂ−１．ＩＥＥＥ８０２．１１接続を実現するまでの全体フロー
まず、無線装置が図６又は図７に示したような接続を実現するためにユーザ・データを交換する処理動作について説明する。図１１には、ＩＥＥＥ８０２．１１の無線接続を行なうための無線装置の処理手順をフローチャートの形式で示している。但し、無線装置は、図８又は図９に示した機能的構成を備えているものとする。
【０１１１】
無線装置は、スキャンを行ない、あるいはスキャンを受け、周りの無線装置の情報を得る（ステップＳ１）。
【０１１２】
次いで、無線装置は、必要に応じて、スキャンだけでは得られない、特定の相手の素性を確認するためのデータのやりとりを行なう（ステップＳ２）。
【０１１３】
次いで、無線装置は、ステップＳ１及びステップＳ２で得られた情報を解析し、接続する相手を判断する（ステップＳ３）。接続相手が自動的に決められない場合は、ユーザに決定させることもできる。そして、ＩＥＥＥ８０２．１１の無線接続のための接続パラメータ、すなわちＳＳＩＤと暗号鍵を必要に応じて自動生成する。
【０１１４】
次いで、接続パラメータを生成した無線装置は、相手に接続パラメータを送る（ステップＳ４）。また、接続パラメータを生成しない無線装置は、相手から接続パラメータを受信する。
【０１１５】
次いで、無線装置は、伝達した接続パラメータを使って、ＩＥＥＥ８０２．１１の無線接続を行なう（ステップＳ５）。この結果、適当なチャネル上で、無線装置同士を接続するＢＳＳが形成される。チャネル配置の方法に関しては後述に譲る。
【０１１６】
ＩＥＥＥ８０２．１１の無線接続を行なう前のステップでのすべての情報のやり取りには、上述したユーザ・データを使用する。また、ステップＳ１におけるスキャンの過程で試用するユーザ・データとして、以下のような伝送フレームを定義する。
【０１１７】
Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅフレーム
…スキャンを行なうときに送信する、自分の存在を示すフレーム
Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｃｅフレーム
…Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを受信したときに返送するフレーム
【０１１８】
図１２には、無線装置Ａと無線装置Ｂが無線接続を行なうためにユーザ・データを交換するシーケンス図を示している。但し、同図では、無線装置Ａがスキャンを行なう側であり、無線装置Ｂがスキャンされるものとする。
【０１１９】
まず、図１１に示したフローチャート中のステップＳ１に相当する処理を実現すべく、無線装置ＡがＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを送信する。Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅフレームには、現在自局がいるチャネルや、相手がユーザ表示をするときに用いるための自局のニックネームや、後の行程でどちらがＳＳＩＤを生成するかを判断するための情報（レベル情報）や、機器の種類や、機器上で動作しているアプリケーションや、アプリケーションの状態の情報が含まれる。ここでは、特に受信相手を指定しない、ブロードキャスト・アドレスに対してＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームが送信される。
【０１２０】
無線装置Ｂは、Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを受信すると、無線装置Ａに対してＥｘｓｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームを送信する。このＥｘｓｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームも、Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅフレームと同様に、現在自局がいるチャネルや、相手がユーザ表示をするときに用いるための自局のニックネームや、後の行程でどちらがＳＳＩＤを決めるかを判断するための情報（後述のレベル情報）や、機器の種類や、機器上で動作しているアプリケーションや、アプリケーションの状態の情報を含む。
【０１２１】
図１２に示すシーケンス例では無線装置Ａだけがスキャンを行なっているが、無線装置Ａ及び無線装置Ｂが同時にスキャンを行なう（すなわち、無線装置Ａ及び無線装置Ｂがともにスキャンする側として各々がＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを送信する）ようにしてもよい。
【０１２２】
なお、同図では省略しているが、図１１に示したフローチャート中のステップＳ２の相手の確認を行なう場合には、Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅとＰｕｂｌｉｃ  ｋｅｙ  Ｅｘｃｈａｎｇｅの間にこのシーケンスを挿入する。
【０１２３】
Ｂ−２．スキャン動作と接続相手の決定
続いて、図１１に示したフローチャートのステップＳ３に相当する情報解析の処理について先に説明する。
【０１２４】
Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅフレームとこれに対するレスポンス・フレームを交換するスキャン動作を行なった結果、スキャンする側の無線装置Ａは、見つかった１以上の無線装置の中から接続相手を決定する。接続相手の決定方法はいろいろ考えられる。図６に示したカメラの例と、図７に示した音楽プレーヤの例との主な相違は、接続相手の決定の仕方にある。以下、それぞれの例での接続相手の決定の仕方について述べる。
【０１２５】
カメラでの接続相手の決定方法の一例として、２台のカメラの接続ボタンを同時に押したときに接続がなされるようにする。したがって、他の無線装置に伝えるべき情報は、自分はカメラであり、現在写真交換のアプリケーションが動いていること、さらには、ユーザからボタンを押されていて接続を受け付ける状態である、という情報である。無線装置は、これらの情報を、ユーザ・データであるＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレーム及びＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｃｅフレームに含ませて接続しようとする相手と交換する。これにより、スキャンを行なう側は、返ってきたＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｃｅフレームの内容を評価することで、接続相手を判断することができる。また、スキャンを受ける側は、スキャンする側から送られてくるＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームの内容を評価することで、接続相手を判断することができる。
【０１２６】
さらに３台以上の無線装置が同時にボタンを押した場合の動作も考慮する必要がある。３台の接続ボタンを押した場合は３台すべてを同時に接続する方法も考えられるが、セキュリティ的には接続させないことが望まれる。何故なら、２台のユーザが接続をしようとしているときに、３台目は壁の向こう側にいる不正にアクセスしようとしている無線装置かもしれないからである。本実施形態では、Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレーム中の機器の状態を示す情報を確認し、機器がボタンを押している状態であれば受信カウントに１を加える。３秒間の間に１台も他の無線装置が見つからなかったら接続エラーとする。また、２台以上の機器が見つかったときも接続エラーとして扱う。そして、１台の機器のみ見つかった場合だけ、図１２に示したシーケンス上で次の公開鍵のステップへ進む。
【０１２７】
図１３には、上述したように互いにボタンを同時押した無線装置を接続相手として決定するための、新たにネットワークに参加する無線装置、又は最初にネットワークを構成する無線装置が行なう処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１２８】
無線装置は、まずＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを送信し（ステップＳ１１）、周囲の無線装置からのＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームの受信を試みる（ステップＳ１２）。
【０１２９】
ここで、いずれかの無線装置からＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームを受信できたときには（ステップＳ１３のＹｅｓ）、当該受信フレームを情報解析して、返信元の無線装置がカメラであり且つ写真交換アプリケーションを起動しているか（ステップＳ１４）、返信元の無線装置でボタンが押されているか（ステップＳ１５）を順次チェックする。そして、いずれのチェック結果も肯定的であることきには、受信カウントを１だけ増分する（ステップＳ１６）。
【０１３０】
また、Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームを受信できないとき（ステップＳ１３のＮｏ）、返信元の無線装置がカメラの写真交換アプリケーションを起動していないとき（ステップＳ１４のＮｏ）、又は、返信元の無線装置でボタンが押されていないときには（ステップＳ１５のＮｏ）、ステップＳ１６までの処理をスキップして、受信カウントを変更しない。
【０１３１】
無線装置は、ステップＳ１１でＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを送信してから０．３秒が経過するまでの間、上述のステップＳ１２〜Ｓ１６のＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームの受信動作を繰り返し実行する（ステップＳ１７）。
【０１３２】
０．３秒が経過すると、無線装置はチャネルを変更する（ステップＳ１８）。チャネルは循環的に変更するように取り決めておき、チャネルを変更した後、最初のチャネルに戻ったかどうか判断する（ステップＳ１９）。ここで、ＩＥＥＥ８０２．１１で使用可能なすべてのチャネルにわたってスキャンしてもよい。但し、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ及び８０２．１１ｇの場合は隣接及び次隣接するチャネルは干渉が大きいので、アプリケーションがあらかじめ使用するチャネルを、例えば１、６、１１チャネルなどに定めて、このチャネルだけ走査するさまにしてもよい。
【０１３３】
ステップＳ１８で変更したチャネルがまだスキャンが行なわれていない新しいチャネルの場合には（ステップＳ１９のＮｏ）、このチャネルで再びステップＳ１１〜Ｓ１７までの手順を繰り返す。
【０１３４】
また、ステップＳ１８でチャネルを変更して最初のチャネルに戻った場合、すなわち使用するすべてのチャネルのスキャンを終了したときには（ステップＳ１９のＹｅｓ）、Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームの受信を試みる（ステップＳ２０）。
【０１３５】
ここで、いずれかの無線装置からＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを受信できたときには（ステップＳ２１のＹｅｓ）、受信したＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームに対するＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームを返信する（ステップＳ２２）。そして、受信したＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを情報解析して、送信元の無線装置がカメラであり、且つ写真交換アプリケーションを起動しているか（ステップＳ２３）、送信元の無線装置でボタンが押されているか（ステップＳ２４）を順次チェックする。そして、いずれのチェック結果も肯定的であることきには、受信カウントを１だけ増分する（ステップＳ２５）。
【０１３６】
また、Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを受信できないとき（ステップＳ２１のＮｏ）、送信元の無線装置がカメラの写真交換アプリケーションを起動していないとき（ステップＳ２３のＮｏ）、又は、送信元の無線装置でボタンが押されていないときには（ステップＳ２４のＮｏ）、ステップＳ２５までの処理をスキップして、受信カウントを変更しない。
【０１３７】
無線装置は、ステップＳ１１でＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを送信してから３秒が経過するまでの間、上述のステップＳ２０〜Ｓ２５のＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  フレームの受信動作を繰り返し実行する（ステップＳ２６）。
【０１３８】
そして、Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅフレームの受信動作が終了すると（ステップＳ２６のＹｅｓ）、受信カウントの値をチェックする。受信カウントが０、すなわち３秒間の間に１台も他の無線装置が見つからなかったら、接続エラーとして本処理ルーチンを終了する（ステップＳ２７のＹｅｓ）。また、受信カウントが１、すなわち１台の機器のみ見つかった場合は（ステップＳ２８のＹｅｓ）、公開鍵のステップへ進む。また、２台以上の機器が見つかったときは（ステップＳ２８のＮｏ）、接続エラーとして本処理ルーチンを終了する。
【０１３９】
他方、音楽プレーヤでの接続相手の決定方法の一例として、接続相手をユーザに選択させるようにする。この場合、ユーザ・データであるＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレーム又はＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームに自分が音楽プレーヤであり、楽曲交換のアプリケーションが動作している旨の情報を入れて相手に送信する。さらに、ユーザが一覧された無線装置を識別し易いようにニックネームも含めて送信する。Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅフレーム又はＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームを受けた無線装置は、相手が音楽プレーヤであり、楽曲交換のアプリケーションが動作している場合には、ニックネームを表示する。自分が新たにネットワークに参加する場合は、接続相手が決まるまで３秒間隔でスキャンを行なっている。新しい相手から受信した場合は表示の行を１つずつ増やして逐次表示する。図７に示したユーザ・インターフェースでは、ユーザは選択ボタン６３、７３を使って、各音楽プレーヤ６１、７１、８１の表示装置６２、７２、８２にそれぞれ表示された一覧の中から自分の接続したい相手を選び、決定ボタン６４、７４で決定する。このようにして接続相手がユーザによって選択されると、図１２に示したシーケンス上で次の公開鍵のステップへ進む。
【０１４０】
図１４には、上述したように接続相手をユーザに選択させるための、新たにネットワークに参加する無線装置、又は最初にネットワークを構成する無線装置が行なう処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１４１】
無線装置は、まずＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを送信し（ステップＳ３１）、周囲の無線装置からのＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームの受信を試みる（ステップＳ３２）。
【０１４２】
ここで、いずれかの無線装置からＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームを受信できたときには（ステップＳ３３のＹｅｓ）、当該受信フレームを情報解析して、返信元の無線装置が音楽プレーヤであり、且つ、楽曲交換アプリケーションを起動しているかどうかをチェックする（ステップＳ３４）。そして、楽曲交換アプリケーションが起動している音楽プレーヤを見つけた場合（ステップＳ３４のＹｅｓ）、受信結果を記録しておく（ステップＳ３５）。
【０１４３】
無線装置は、ステップＳ３１でＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを送信してから０．３秒が経過するまでの間、上述のステップＳ３２〜Ｓ３５のＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームの受信動作を繰り返し実行する（ステップＳ３６）。
【０１４４】
０．３秒が経過するとチャネルを変更する（ステップＳ３７）。チャネルは循環的に変更するように取り決めておく。そして、チャネルを変更した後、最初のチャネルに戻ったかどうか判断する（ステップＳ３８）。まだスキャンが行なわれていない新しいチャネルの場合には（ステップＳ３８のＮｏ）、このチャネルで再びステップＳ３１〜Ｓ３５までの手順を繰り返す。
【０１４５】
また、ステップＳ３７でチャネルを変更して最初のチャネルに戻った場合、すなわち使用する全てのチャネルのスキャンを終了した場合には（ステップＳ３８のＹｅｓ）、ステップＳ３５で記録しておいたＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームの受信結果として、検出できた音楽プレーヤの一覧を表示する（ステップＳ３９）。
【０１４６】
ユーザは、無線装置のユーザ・インターフェースを介して、一覧表示の中から所望の接続相手を指定することができる（ステップＳ４０）。
【０１４７】
ユーザからの指定が無く（ステップＳ４１のＮｏ）、且つ、最初のＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームの送信（ステップＳ３１）から３秒が経過していなければ（ステップＳ４２のＮｏ）、無線装置は他の無線装置からのＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを待ち受ける（ステップＳ４３）。
【０１４８】
ここで、いずれかの無線装置からＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを受信できたときには（ステップＳ４４のＹｅｓ）、Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅに対するＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームを返信するとともに（ステップＳ４５）、受信したＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを情報解析する。このとき、送信元の無線装置が音楽プレーヤであり、且つ、楽曲交換アプリケーションを起動しているかどうかをチェックする（ステップＳ４６）。そして、Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅフレームの受信結果として、検出できた音楽プレーヤの一覧を表示する（ステップＳ３９）。
【０１４９】
無線装置は、接続相手が決まるまで（ステップＳ４１のＮｏ）、３秒間隔でスキャンを行なっている。すなわち、Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを送信してから３秒が経過するまでは（ステップＳ４２のＮｏ）、ステップＳ４３に戻ってＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｃｅフレームの受信を試みる。そして、３秒が経過する毎に（ステップＳ４２のＹｅｓ）ステップＳ３１に戻り、改めてＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを送信する。
【０１５０】
そして、接続相手がユーザによって選択されると（ステップＳ４１のＹｅｓ）、次の公開鍵交換のステップへ進む。
【０１５１】
なお、図１３並びに図１４に示したフローチャートは、新規にネットワークに参入し、あるいは新規にネットワークを構成しようとする無線装置を想定した処理手順を示しており、このため、処理開始後は必ずＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを送信してスキャンを行なうようになっている。既にＩＥＥＥ８０２．１１の接続が行なわれている無線装置に新たな無線装置が参加する場合には、既に接続が行なわれている無線装置は、スキャンされる側として動作し、Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅフレームの送信は行なわずに受信の待ち受けのみを行なう。
【０１５２】
Ｂ−３．接続相手との接続パラメータの交換
ここでは、スキャン動作に続いて行なわれる公開鍵の交換処理について説明する。本実施形態では使用していないが、公開鍵を交換する前に、接続相手をより詳細に決定する方法として、チャレンジ・レスポンスによる秘密データの確認を用いた、接続相手の厳密な確認の行程を入れることもできる。この目的のため、次のユーザ・データを定義する。チャレンジ・レスポンス手続を通じて接続相手の素性を確認し、この結果を用いて接続相手を限定することができる。
【０１５３】
Ｃｈａｌｌｅｎｇｅフレーム
…チャレンジ・データを送るフレーム
Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレーム
…チャレンジ・データと秘密データのハッシュ値を送り返すフレーム
【０１５４】
図１５には、チャレンジ・レスポンスの通信シーケンスを示している。相手の確認を行なう場合、図１２に示した通信シーケンスにおいて、Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅとＰｕｂｌｉｃ  ｋｅｙ  Ｅｘｃｈａｎｇｅの間に、このシーケンスを挿入する。同シーケンスでは、無線装置Ａと無線装置Ｂがともに本通信に使う無線以外の方法で受け渡された共通の秘密データをあらかじめ持っていることが前提になる。チャレンジ・レスポンスの過程は、このお互いの秘密データが一致していることをセキュアに且つ確実に判定する過程である。
【０１５５】
秘密データは数１０〜数百ビット程度のデータである。秘密データとしては、ユーザが相手と取り交わした文字をユーザ・インターフェースから入力してもよいし、赤外線や非接近接通信などの方法を利用して送ってもよいし、有線接続を通じて送ってもよい。カメラなどでは、一方が文字あるいは明暗や色のパターンを表示して、もう一方がそれをカメラで撮影して認識してもよい。明暗や色の動的なパターン変化をデータ化することもできる。また、音楽プレーヤでは、マイクが付いていれば音声を利用してデータを送ることもできる。あるいは、１回目の接続時に相手と秘密データを取り交わしておくことで、２回目以降は特別な通信手段なく秘密データを利用することもできる。
【０１５６】
秘密データが共有されていることを前提に、無線装置Ａは、Ｃｈａｌｌｅｎｇｅフレームに乱数を入れて無線装置Ｂに送る。
【０１５７】
無線装置Ｂは、送られてきた乱数の後ろに秘密データを加えたデータ列を生成し、これをハッシュ関数にかける。ここで、ハッシュ関数は、ドキュメントや数字などの文字列の羅列から一定長のデータに要約するための関数若しくは手順のことであり、ＭＤ５、ＳＨＡ１、あるいはこれらを用いたＨＭＡＣなどを利用することができる。
【０１５８】
無線装置Ｂは、生成したハッシュ値をＣｈａｌｌｅｎｇｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームに入れて、無線装置Ａに返送する。一方、無線装置Ａでは、やはり送信した乱数と秘密データから無線装置Ｂと同じ方法でハッシュ値を求めておく。そして、無線装置Ｂから送られてきたハッシュ値と自分で計算したハッシュ値を比較する。これらが一致すれば、非常に高い確率で両者が共通の秘密データを持っていることが検証されたことになる。また、ハッシュ値を傍受されても、秘密データを推測することは非常に困難なため秘密データを第３者に知られてしまう可能性も非常に低い。図１５では無線装置Ａが無線装置Ｂの秘密データを確認している。ここでは図示しないが、本実施形態では双方向の確認を行なっているため、この後に無線装置Ａと無線装置Ｂの役割を入れ替えて、無線装置Ｂが無線装置Ａの秘密データの確認を行なう手順も実行している。
【０１５９】
図１３に処理手順を示したカメラの例では、接続相手の候補が３台以上見つかった場合は、接続エラーを出すようにしている。これに対し、図１５に示すようなチャレンジ・レスポンス手続を利用する場合には、接続相手の候補が３台以上見つかった場合には、チャレンジ・レスポンスによって相手が確認された無線装置だけをカウントするようにすることよって、適切な接続相手を絞り込むことができる。
【０１６０】
また、図１４に処理手順を示した音楽プレーヤの例では、見つかった無線装置を一覧に表示して、ユーザからの指示があったのみ接続を行なっている。これに対し、図１５に示すようなチャレンジ・レスポンス手続を利用する場合には、チャレンジ・レスポンスによって相手が確認された無線装置については自動的に接続を行なうようにしておくことで、セキュリティ・レベルを下げることなくユーザ操作を簡略化することができる。
【０１６１】
なお、チャレンジ・レスポンスは、一方向関数を使用することで、パスワード自体を送らずに認証する方法として当業界では周知の技術であり、本明細書では詳細な説明を省略する。
【０１６２】
上述した手順で接続相手が決定されると、接続相手と接続パラメータ、すなわちＳＳＩＤと暗号鍵を交換する過程に進む。この時点で、どちらの無線装置がＳＳＩＤと暗号鍵を生成し送信するかを決定する必要がある。具体的には、次の２つの基準で判定を行なう。
【０１６３】
１つの判定基準は、現在の状態に基づく。既にＢＳＳを形成している状況下で新たに無線装置が参加する場合は、新たな参加者は既存のＢＳＳのＳＳＩＤと暗号鍵を使う必要があるので、既にＢＳＳに参加している無線装置が新たに参加する無線装置にＳＳＩＤと暗号鍵を送信する。また、インフラストラクチャ・モード下では、制御局（ＡＰ）である無線装置は起動時から常にＢＳＳに参加していると見ることができるので、常に接続パラメータを生成し送信する側になる。
【０１６４】
これに対し、両者が同じ状態、すなわちアドホック・モードの場合で、どちらもまだＢＳＳは形成しておらずこの２者で最初のＢＳＳを形成する場合は、どちらがＳＳＩＤを決めても良いが、一意に決定できる必要があるため、２つ目の判断基準が必要である。一例として、ＭＡＣアドレスの大小を用いる方法がある。相手のＭＡＣアドレスは、ＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームとＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームの交換などを通じて取得することができる。例えば、ＭＡＣアドレスが大きい方が送信側で小さい方が受信側と決めておけば、特別なやりとりを追加しなくてもどちらがＳＳＩＤと暗号鍵を送るかが一意に決まる。あるいは、１２８ビット程度の非常に大きな乱数値を生成して比較してもよい。この場合は同値になる可能性は０ではないが、確率は非常に低いので十分実用になる。
【０１６５】
基本的には、上記に示したように、制御局、既にＢＳＳに参加しているアドホック端末、まだＢＳＳに参加していない端末の３種類を想定すれば、ＳＳＩＤと暗号鍵を生成し送信する側の無線装置を決定することができる。さらにアプリケーションの都合なども考慮できるように、レベル値を導入した判定方法も考えられる。
【０１６６】
図１６には、無線装置のレベル値を設定する処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１６７】
まず無線装置は、自分がアクセスポイントとして動作しているかどうかをチェックし（ステップＳ５１）、アクセスポイントであれば自分のレベル値として１００を設定する（ステップＳ５２）。
【０１６８】
また、無線装置は、自分がアクセスポイントではなければ（ステップＳ５１のＮｏ）、続いて、既にＢＳＳに参入済みかどうかをチェックする（ステップＳ５３）。
【０１６９】
ここで、無線装置が既にＢＳＳに参入済みであれば（ステップＳ５３のＹｅｓ）、レベル値を５０に設定する（ステップＳ５４）。そして、参加中のＢＳＳを保持したいときには（ステップＳ５５のＹｅｓ）、レベル値にさらにＮを加える（ステップＳ５６）。
【０１７０】
他方、無線装置が未だいずれのＢＳＳにも参入していないときには、レベル値を０に設定する（ステップＳ５７）。ここで、接続パラメータを自ら決定したいときには（ステップＳ５８）、このレベル値に適宜Ｍを加える（ステップＳ５９）。
【０１７１】
図１６に示した処理手順によれば、無線装置の動作状況に応じて、以下のようにレベル値が設定される。レベル値は、自ら接続パラメータの送信側となりたい度合い、若しくはＢＳＳを存続させたい度合いを示す指標値である。そして、無線装置は、スキャン動作の際に自分が送信するＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレーム又はＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレーム中にレベル値を含ませ、接続相手に通知するようにする。
【０１７２】
【表１】
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【０１７３】
また、図１７には、レベル値を導入した、接続パラメータの送受判定処理の手順をフローチャートの形式で示している。
【０１７４】
まず、無線装置は、接続相手から受け取ったＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレーム又はＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームからレベル値を抽出し（ステップＳ６１）、自分が持つレベル値と比較する（ステップＳ６２）。
【０１７５】
ここで、接続相手のレベル値の方が大きいときには（ステップＳ６３のＹｅｓ）、接続相手から接続パラメータを受信する（ステップＳ７０）。
【０１７６】
一方、接続相手のレベル値の方が大きくないときには（ステップＳ６３のＮｏ）、次いで、接続相手のレベル値が自分よりも小さいかどうかをチェックする（ステップＳ６４）。
【０１７７】
接続相手のレベル値が自分よりも小さいときには（ステップＳ６４のＹｅｓ）、自分が接続パラメータの送信元となる。この場合、無線装置は、既にＢＳＳに参加しているときには（ステップＳ６７のＹｅｓ）、当該ＢＳＳで設定されている接続パラメータを接続相手に送信する（ステップＳ７１）。また、無線装置が未だＢＳＳに参加していないときには（ステップＳ６７のＮｏ）、自ら接続パラメータを生成し（ステップＳ４８）、これを接続相手に送信する（ステップＳ７１）。
【０１７８】
また、接続相手とレベル値が一致するときには（ステップＳ６４のＮｏ）、続いて互いのＭＡＣアドレスを比較し（ステップＳ６５）、ＭＡＣアドレスが大きい方が接続パラメータの送信元と決定する。
【０１７９】
すなわち、接続相手のＭＡＣアドレスの方が大きいときには、接続相手から接続パラメータを受信する（ステップＳ７０）。また、自分のＭＡＣアドレスの方が大きいときには、自分が既にＢＳＳに参加していれば（ステップＳ６７のＹｅｓ）、当該ＢＳＳで設定されている接続パラメータを接続相手に送信する（ステップＳ７１）。また、無線装置が未だＢＳＳに参加していないときには（ステップＳ６７のＮｏ）、自ら接続パラメータを生成し（ステップＳ６８）、これを接続相手に送信する（ステップＳ７１）。
【０１８０】
図１７に示した処理手順に従えば、交換したレベル値を比較して大きい方が接続パラメータを生成（乱数を利用して生成）し、接続相手の無線装置に送信する。また、レベル値が同じ場合はＭＡＣアドレスの大きい方が接続パラメータを生成・送信する。
【０１８１】
上述した例では、既にＢＳＳに参加しているアドホック端末と、ＢＳＳに参加していない端末のレベル値が幅を持っているが、このようにしておくと、例えば、通常はレベルの値を最低値にしておき、アプリケーションの都合上接続パラメータを自局が設定する方が望ましい場合はレベルを大きくしておくという使い方ができる。図１６に示したフローチャートでは、ステップＳ３９において、無線装置はアプリケーションの都合によりレベル値にＭを加えるようになっている。
【０１８２】
また、本明細書では既に構成されている２つのアドホックＢＳＳが融合する場合については特に説明しないが、本発明はこのような仕様に適用することも可能である。具体的には、既にＢＳＳに参加しているアドホック端末のレベル値を変えることで（図１６に示したフローチャート中のステップＳ３６に相当）、一方のアドホックＢＳＳをもう一方のアドホックＢＳＳより優先的に存続させることもできる。
【０１８３】
無線装置が接続相手との間でＳＳＩＤや暗号鍵といった接続パラメータを送受信する際、盗聴に十分注意する必要がある。誰に公開しても良いデータを扱う場合は問題ないが、ＢＳＳを暗号化してこれを盗聴防止の拠り所とする場合は接続パラメータを盗聴されてしまうと意味がなくなってしまう。そこで、本実施形態では、盗聴を防止するため、以下のユーザ・データを定義する。
【０１８４】
Ｐｕｂｌｉｃ  ｋｅｙ  ｅｘｃｈａｎｇｅフレーム
…接続する相手に公開鍵を送るフレーム
Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓフレーム
…セッション鍵で暗号化されたＳＳＩＤと暗号キーを送るフレーム
Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｒｅｐｌｙフレーム
…Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓフレームの受信確認及びエラー通知
【０１８５】
無線装置は、接続相手とはＰｕｂｌｉｃ  ｋｅｙ  ｅｘｃｈａｎｇｅフレームを用いてＤＨ（Ｄｉｆｆｉｅ−Ｈｅｌｌｍａｎ）鍵交換を行ない、盗聴者に知られ難い方法でセッション鍵を生成する。
【０１８６】
図１８には、ＤＨ鍵交換と共通鍵暗号を使用した接続パラメータの送受信手順を示している。同図において、まず無線装置Ａと無線装置Ｂは、それぞれＰｕｂｌｉｃ  ｋｅｙ  ｅｘｃｈａｎｇｅフレームを用いて、互いの公開鍵を接続相手に送っている。次に相手から受け取った公開鍵と自分の持っている秘密鍵とからセッション鍵を生成している。
【０１８７】
次いで、無線装置Ａは、このセッション鍵を用いて接続パラメータを共通鍵暗号であるＡＥＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）方式で暗号化し、Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓフレームを使って、接続相手である無線装置Ｂに送っている。
【０１８８】
これに対し、無線装置Ｂは、接続パラメータを受信すると、受信確認及び通知された暗号方式に非対応の場合のエラー通知のためにＰａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｒｅｐｌｙフレームを返送している。図１８では省略しているが、接続パラメータの送信側である無線装置Ａは、Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｒｅｐｌｙフレームの内容に従ってＰａｒａｍｅｔｅｒｓフレームを再送したり、暗号方式を変更して再送したりする。
【０１８９】
このようにして、無線装置Ａと無線装置Ｂがお互いに共通の接続パラメータ、すなわちＳＳＩＤと暗号鍵の交換が終了した後は、交換した接続パラメータを用いてＩＥＥＥ８０２．１１の接続を行なう（図１２を参照のこと）。
【０１９０】
通常のＩＥＥＥ８０２．１１の接続の動作では、無線装置が新たにＢＳＳを形成する際、全チャネルでＳＳＩＤをスキャンし、見つかったチャネルに設定し、ＢＳＳ毎に固有に与えられた６バイトの識別子であるＢＳＳＩＤ（Ｂａｓｉｃ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｓｅｔ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）をハードウェアに設定する手順が取られる。すなわち、ＳＳＩＤをキーにして、接続に必要なチャネルとＢＳＳＩＤを求めるという手順を行なっている。
【０１９１】
多くの無線ＬＡＮインターフェースのファームウェア及びドライバでは、アドホックＢＳＳを構成する場合には、ＳＳＩＤと暗号鍵のみを指定するようになっているが、チャネルとＢＳＳＩＤも指定して上記のＩＥＥＥ８０２．１１のスキャンの動作を省略できるようになっているものもある。そこで、ＰａｒａｍｅｔｅｒｓフレームにＳＳＩＤと暗号鍵に加えて、チャネルとＢＳＳＩＤも含ませることにより、対応する無線ＬＡＮインターフェースを使った場合にＩＥＥＥ８０２．１１のスキャン動作を省略させ、より短時間に接続ができるようにしている。
【０１９２】
Ｂ−４．ユーザ・データの伝送
図１２に示した手続に従って無線接続を行なう際、接続相手となる無線装置同士で交換するユーザ・データを、ＩＥＥＥ８０２．１１のフレームに載せて伝送することができる。ＩＥＥＥ８０２．１１のフレームは、Ｃｏｎｔｒｏｌフレーム、Ｄａｔａフレーム、Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔフレームに分類される。勿論、これ以外の特別な種類のフレームを定義し、そのフレームを使ってユーザ・データをやりとりすることも可能であるが、以下では既存のＭａｇａｇｅｍｅｎｔフレームを利用してユーザ・データを交換する場合について説明する。
【０１９３】
Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔフレームには、ＢＳＳの情報を通知するためのフレームや接続、認証のためのフレームがあるが、本実施形態ではＢＳＳの情報を通知するためのＰｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔ及びＰｒｏｂｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームにユーザ・データを入れている。
【０１９４】
Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅフレームは、スキャンする側の無線装置が、特に受信相手を指定しない（言い換えれば、同時に複数の無線装置に向けて）、ブロードキャスト・アドレスに対して送信するフレームである。一方のＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームは、無線装置がＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを受信したときに返送するフレームである。スキャンする側の無線装置は、Ｐｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔフレームを用いてＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを送信し、スキャンされる側の無線装置は、Ｐｒｏｂｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームを用いてＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームを用いて返信することができる。一般には、Ｐｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔフレームは、インフラストラクチャ・モード下で端末局がアクティブ・スキャンすなわちアクセスポイントからＢＳＳへの参加に必要な情報を収集するために用いられる（前述）。
【０１９５】
図１９には、Ｐｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔ及びＰｒｏｂｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームのフレーム・フォーマットをそれぞれ示している。但し、図１９Ａは通常のＭａｎａｇｅｍｅｎｔフレーム構成であり、図１９Ｂはユーザ・データを含むＭａｎａｇｅｍｅｎｔフレームである。
【０１９６】
図示の通り、Ｐｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔは、ＭＡＣ  ｈｅａｄｅｒ、ＳＳＩＤ、Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ  ｒａｔｅの要素から成る。一方、Ｐｒｏｂｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅは、ＭＡＣ  ｈｅａｄｅｒ、Ｔｉｍｅｓｔａｍｐ、Ｂｅａｃｏｎ  ｉｎｔｅｒｖａｌ、Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ、ＳＳＩＤ、Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ  ｒａｔｅ、ＤＳ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ｓｅｔなどの要素から成る。このうちＳＳＩＤ、Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ  ｒａｔｅ、ＤＳ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ｓｅｔの各要素はＩＥ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）と呼ばれる形式になっている。ＩＥの形式は、１バイトのＥｌｅｍｅｎｔＩＤ、１バイトのＬｅｎｇｔｈ、そして可変長のＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎからなる。
【０１９７】
Ｐｒｏｂｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームの要素は上記に挙げた以外に、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｒａｔｅやＷＰＡ  ＩＥなどのさまざまなＩＥが含まれることもある。
【０１９８】
ＩＥの目的はＥｌｅｍｅｎｔＩＤで識別される。ＥｌｅｍｅｎｔＩＤが２２１（０ｘＤＤ）のＩＥはＶｅｎｄｏｒ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ＩＥとして利用方法を定義して使うことができるので、本実施形態ではこのフィールドに接続相手となる無線装置同士で交換するユーザ・データを記載するようにしている。但し、ＩＥの長さを示すＬｅｎｇｔｈは１バイトしかないため、Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎの長さとしては最大２５５バイトまでしか使えない。接続相手となる無線装置同士で交換するユーザ・データはさまざまな種類のさまざまな長さの情報を含むため、２５５バイトでは足りない。そこで、１つのフレームに複数のＶｅｎｄｏｒ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ＩＥを含ませ、ユーザ・データを分割して伝送するようにしている。したがって、図８中のユーザ・データ・パケット作成手段２は、ユーザ・データを分割するためのフラグメント部（図示しない）を備えるとともに、ユーザ・データ抽出手段４は分割されたユーザ・データを再構成するためのデフラグメント部（図示しない）を備えるものとする。パケットのフラグメント、デフラグメントは例えばインターネット・プロトコル（ＩＰ）に規定されている。フラグメントは、元来、パケットをＭＴＵ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｕｎｉｔ：最大転送ユニット）サイズ以下に分割して転送する機能である。
【０１９９】
無線ＬＡＮインターフェースの中には、自由に作成したＶｅｎｄｏｒ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ＩＥを記載したフレームをＰｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔ又はＰｒｏｂｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅに載せて送信し、受信したフレームからＶｅｎｄｏｒ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ＩＥをドライバに通知する機能を実装したハードウェア、ファームウェア、ドライバ製品がある。そこで、本実施形態では、このような製品を使用すればよい。また、このような機能のない製品の場合であっても、ＩＥを利用してユーザ・データを交換するようにすると、新たなＩＥＥＥ８０２．１１フレームの定義などの必要もないので、ドライバやファームウェアの変更は少なくて済む。
【０２００】
Ｂ−５．チャネル配置の決定
続いて、図９に示した無線装置において使用チャネルを決定する方法について詳解する。既に説明したように、図９に示した無線装置は、接続相手の候補となる無線装置で使用中のアプリケーションやアプリケーションが使用する無線帯域に関する情報に基づいて、パケット遅延が許されないリアルタイム性が要求されるストリーミングの通信と、バースト的に最大帯域を使用するベストエフォート型の通信に分け、かかる条件を考慮しながら、最もチャネルの無駄がなく、通信の障害の少なくなるように新しい無線装置のチャネル配置を行なう。
【０２０１】
ここで、無線装置のアプリケーションとして、カメラの通信と音楽プレーヤの通信が挙げられる。以下の説明では、カメラはベストエフォートの写真交換のアプリケーションがあり、音楽プレーヤはベストエフォートのプレイリスト交換のアプリケーションと、音楽ストリームのアプリケーションがあることを想定する。
【０２０２】
本実施形態では、無線装置が最初のスキャン時においてＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームとＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームを交換することで、既存の無線装置上で動いているアプリケーションを知ることができる。したがって、この情報から既存のＢＳＳで行なわれている通信の種類を知ることができる。勿論、さらに通信の種類を明示的に示す情報を含めてもよい。また、上記の想定環境では、ストリーミングのアプリケーションは音楽プレーヤの音楽ストリームしかないので、１チャネルに何対の通信が可能であるかは一意に決まる。しかし、別の例では、全く別の機器がビデオのストリーミングを行なうかもしれない。この場合はそれぞれの機器が使用する帯域を知る必要があるので、使用帯域の具体的な数字を含む情報をユーザ・データに含める必要がある。
【０２０３】
図２０には、無線装置が、周辺の無線装置が使用するアプリケーションの情報を使ってチャネル配置を決定するための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０２０４】
まず、無線装置は、各チャネルにおいて順次、特に受信相手を指定しないブロードキャスト・アドレスに対してＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを送信するとともに、周辺の無線装置から返信されるＥｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームを受信することで、スキャン動作を行なう（ステップＳ８１）。
【０２０５】
ここで、まだＢＳＳが存在しない場合には（ステップＳ８２のＮｏ）、無線装置が現在設定しているチャネルを使用することに決定して（ステップＳ９１）、本処理ルーチンを終了する。
【０２０６】
また、既にＢＳＳが存在する場合には（ステップＳ８２のＹｅｓ）、無線装置自身がベストエフォートのアプリケーションを使用しているかどうかをさらにチェックする（ステップＳ８３）。
【０２０７】
ここで、無線装置自身がベストエフォートのアプリケーションを使用しているときには（ステップＳ８３のＹｅｓ）、受信した各Ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅの内容を情報解析して、検出された既存のＢＳＳ中に自分と同じベストエフォートのＢＳＳがあるかどうかをチェックする（ステップＳ８４）。
【０２０８】
そして、自分と同じベストエフォートのＢＳＳが既に存在する場合には（ステップＳ８４のＹｅｓ）、この既存のベストエフォートのＢＳＳと同じチャネルを使用することを決定して（ステップＳ８５）、本処理ルーチンを終了する。
【０２０９】
一方、自分と同じベストエフォートのＢＳＳが未だ存在しない場合には（ステップＳ８４のＮｏ）、空きチャネルがあるかどうかをチェックする（ステップＳ８６）。そして、空きチャネルがあれば、無線装置はそのチャネルを使用することを決定し（ステップＳ９２）、空きチャネルがなければ現在設定しているチャネルを使用することを決定する（ステップＳ９１）。
【０２１０】
ここで言う「空きチャネル」は、そのチャネルを使用している無線装置が全くいない状態を意味するものではなく、本実施形態に係るプロトコルを実施している無線装置がいないことを意味する。通常の制御局（ＡＰ）やアドホックのＢＳＳが存在する状況でも「空きチャネル」として考えている。
【０２１１】
また、既にＢＳＳが存在することは確認できたが（ステップＳ８２のＹｅｓ）、無線装置自身がベストエフォートのアプリケーションを使用していないとき（ストリーミングのアプリケーションを使用しているとき）には（ステップＳ８３のＮｏ）、既存のＢＳＳ中にストリーミングの通信を行なっているものがあるかどうかをチェックする（ステップＳ８７）。
【０２１２】
ストリーミングの通信を行なうＢＳＳが既に存在するときには（ステップＳ８７のＹｅｓ）、この既存ＢＳＳが使用するチャネル上で自分の必要帯域は足りているかどうかをチェックし（ステップＳ８８）、足りているときにはこのチャネルを使用することを決定して（ステップＳ８９）、本処理ルーチンを終了する。
【０２１３】
ここで、「自分の必要帯域は足りている」かどうかは、１つの無線チャネルで使用できる最大の帯域から既にＢＳＳを形成している無線機装置が使用している帯域を減じ、ある一定の余裕を持って自分が使おうとしている帯域が残っているかで判断する。
【０２１４】
また、無線装置自身がストリーミングの通信を行なうが既存のＢＳＳ中にはストリーミングの通信を行なっているものがない場合や（ステップＳ８７のＮｏ）、ストリーミングの通信を行なっているＢＳＳが使用しているチャネル上には当該無線装置の必要帯域を確保できないときには（ステップＳ８８のＮｏ）、空きチャネルがあるかどうかをチェックする（ステップＳ９０）。ここで行なわれる空きチャネルのチェックは、ステップＳ８６で行なわれる処理と同様である。
【０２１５】
そして、空きチャネルがあれば（ステップＳ９０のＹｅｓ）、無線装置はそのチャネルを使用することを決定するが（ステップＳ９２）、空きチャネルがなければ（ステップＳ９０のＮｏ）、チャネル使用中のエラーとして扱う（ステップＳ９３）。
【０２１６】
図２０に示した処理手順によれば、全く無線通信が行なわれていないチャネルが存在しても、無線装置は敢えて既に使用されているチャネルを選択する場合があり得る。このような選択を行なうのはすべてのチャネルを含めての全帯域の利用効率を最適化するためである、ということを十分理解されたい。
【０２１７】
Ｂ−６．パワー・マネージメントの実現
ＩＥＥＥ８０２．１１では、無線装置が受信機を間欠動作させるＰｏｗｅｒＳａｖｅモードが規定されており、インフラストラクチャ・モード及びアドホック・モードのいずれにおいてもパワー・マネージメントを実現することができる（前述）。
【０２１８】
インフラストラクチャ・モード下では、制御局はスリープ状態になることはなく常に電波を受信可能であるから、端末局は自分がスキャンを行なっている状態のときのみスリープ状態が解除されていれば通信に障害が起きることはない。これに対し、アドホック・モード下では、スキャンを行なう側の端末局がスリープ状態を解除しても、スキャンを受けるべき既存の端末局がスリープ状態に入っているときには、タイミングによってはスキャン用のパケットを受けられない、という問題がある。
【０２１９】
そこで、本実施形態では、スキャン側となる無線装置は、スキャンに先がけて周囲の無線装置がＤｏｚｅ状態へ遷移する動作を無効化する手順を導入し、スキャンされる側の無線装置がスキャンのためのパケットや、上述したようなユーザ・データをやりとりするためのパケットを確実に受信できるようにしている。
【０２２０】
以下では、図１０に示した機能的構成を備えた無線装置がＰｏｗｅｒＳａｖｅモード下で行なうスキャン動作について説明する。
【０２２１】
スキャンする側、並びにスキャンされる側となる各無線装置はＩＥＥＥ８０２．１１に規定されているアドホックＰＭ（Ａｄ−ｈｏｃ  Ｐｏｗｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）を実装しているものとする。パワー・マネージメントを実装した無線装置は、ＣＡ（Ｃｏｎｔｕｎｉｕｓ  Ａｃｔｉｖｅ）モードとＰＳ（Ｐｏｗｅｒ  Ｓａｖｅ）モードの２つの動作を選択することができる。図２４には、パワー・マネージメントに関する無線装置の状態遷移図を示している。モードの選択は通常は無線装置を使用するユーザが指定する。
【０２２２】
ＣＡモードは常に受信機を動かし続けるモードである。また、ＰＳ（Ｐｏｗｅｒ  Ｓａｖｅ）モードは、無線機を動的にＡｃｔｉｖｅ状態とＤｏｚｅ状態の２つの状態にする。Ａｃｔｉｖｅ状態では無線機に通電されており、パケットの受信は可能だが電力を消費する。一方、Ｄｏｚｅ状態では、無線機の電力は最低限に抑えられていて、パケットを受信できない。
【０２２３】
無線装置がＰｏｗｅｒＳａｖｅモードに入っているとき、通信が全くない状態では、ビーコン送出時間ＴＢＴＴからＡＴＩＭ  Ｗｉｎｄｏｗの期間が終了するまでの間はＡｃｔｉｖｅ状態になっていて、ＡＴＩＭ  Ｗｉｎｄｏｗ終了時から次のビーコン送出時間ＴＢＴＴまでがＤｏｚｅ状態になっている（前述）。したがって、通信が無い状態では、ＰｏｗｅｒＳａｖｅモード下の無線装置がパケットを受信できるのは、ＡＴＩＭ  Ｗｉｎｄｏｗの期間だけである。例えば、ビーコン間隔を１００ミリ秒、ＡＴＩＭ  Ｗｉｎｄｏｗを１０ミリ秒とした場合、スキャンする側の無線装置からランダムに送信される９割のパケットを受信できなくなってしまう。
【０２２４】
そこで、本実施形態では、スキャン側となる無線装置は、ＴＢＴＴの後に設けられるＡＴＩＭ  Ｗｉｎｄｏｗを利用するのではなく、スキャンに先がけて周囲の無線装置がＤｏｚｅ状態へ遷移する動作を無効化する手順を導入し、スキャンされる側の無線装置がスキャンのためのパケットや、上述したようなユーザ・データをやりとりするためのパケットを確実に受信できるようにしている。
【０２２５】
具体的には、スキャン側となる無線装置は、スキャンに先がけて周囲の無線装置が連続受信状態にするためのトリガとなる連続受信モード要求パケットを送信する。一方、既にネットワークを構成している無線装置は、連続受信モード要求パケットを受け取ると、自分の状態を常時受信モードにし、一時的にＰｏｗｅｒＳａｖｅモードを解除する（あるいは、ＰｏｗｅｒＳａｖｅモード下でＤｏｚｅ状態への遷移を禁止する）。このように受信機がＤｏｚｅ状態になっていないので、まだＩＥＥＥ８０２．１１のネットワークを構成する前でＰｏｗｅｒＳａｖｅモードが使用できない無線装置が送信した上述したようなユーザ・データをやりとりするためのパケットを、受信できなくなることがなくなる。
【０２２６】
図２１には、スキャンする側の無線装置が周辺の無線装置のＤｏｚｅ状態を無効化するための通信シーケンス例を示している。
【０２２７】
同図において、無線装置Ａはこれからスキャンを行なおうとしている。一方、無線装置Ｂは、図示しない他の無線装置と既にアドホックＰＭのＢＳＳを形成し、現在ＰｏｗｅｒＳａｖｅモードになっており、Ｄｏｚｅ状態とＡｃｔｉｖｅ状態を適宜切り替えている。
【０２２８】
まず、無線装置Ａは「連続受信モード要求パケット送信機能」を有効にする。この機能は、一部の無線ＬＡＮインターフェースのファームウェア及びドライバで実装されている機能であり、ビーコンに含まれるＡＴＩＭ  Ｗｉｎｄｏｗのサイズを監視し、ＡＴＩＭ  Ｗｉｎｄｏｗのサイズが設定されている場合はＰｏｗｅｒＳａｖｅモードに入っていると見なして、ＡＴＩＭ  Ｗｉｎｄｏｗの期間の間に連続受信モード要求パケットを送信する。この連続受信モード要求パケットは、Ｐｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔ（前述）を利用したユーザ・データとして送信される。
【０２２９】
無線装置Ｂのデータ処理手段は、連続受信モード要求を受けると、パケット送信手段３及びパケット受信手段４に連続動作指示を送って、Ｄｏｚｅ状態を無効化し、ＰｏｗｅｒＳａｖｅモード下であっても常にＡｃｔｉｖｅ状態でパケット受信可能となるように設定する。
【０２３０】
無線装置Ａは、複数のＢＳＳを見つけた場合には、それらのビーコンに合わせて連続受信モード要求パケットを送信するので、最終的にはすべてのアドホックＰＭのＢＳＳに属する無線装置がＡｃｔｉｖｅ状態にすることができる。
【０２３１】
このようにして、周辺の無線装置がすべてＡｃｔｉｖｅ状態を保つようにした後に、図１２に示した手順に従ってユーザ・データの交換などの接続処理を実行するので、スキャンのパケットを取りこぼすことがなくなる。
【０２３２】
図２１に示した手順により、上記の接続相手の確認や接続パラメータといったユーザ・データの交換を行なっている間は、スキャンされる側の無線装置はＰｏｗｅｒＳａｖｅモード中であっても常にＡｃｔｉｖｅ状態を維持することで、スキャンする側の無線装置からのユーザ・データの取りこぼしを防いでいる。
【０２３３】
上記では、説明の簡素化のため、チャネルの変更動作を省略しているが、スキャンを行なうときは使用するすべてのチャネルにおいて上記と同様の動作を行なうようにする。また、スキャンをする際は、まず各チャネルに対して順番に「連続受信モード要求パケット送信機能」を有効にしてすべてのチャネルの受信側をＡｃｔｉｖｅ状態にした後、もう一回各チャネル上でＥｘｉｓｔｅｎｃｅフレームを送信してスキャンを行なうようにしてもよい。
【０２３４】
図２１には図示していないが、スキャンされる側である無線装置ＢはこのままではＣＡモードと同じだけ電力を消費し続けてしまうので、元の通常のＰＳモードに戻らなければならない。無線装置ＢがＰＳモードに戻るトリガとして例えば以下の２つが考えられる。
【０２３５】
１つ目のトリガは、無線装置Ａと接続パラメータを交換した後である。この後、無線装置Ａは無線装置Ｂが含まれるＢＳＳのビーコンに同期して、通常のＩＥＥＥ８０２．１１のアドホックＰＳ接続を行なうので、アドホックＰＳの手順に従ってパケットのやりとりすることができる。このため、無線装置Ｂは、無線装置Ａと接続パラメータを交換した後は、常にＡｃｔｉｖｅ状態である必要はない。
【０２３６】
無線装置ＢがＰＳモードに戻る２つ目のトリガとして、タイムアウトを挙げることができる。無線装置Ｂは、無線装置ＡによってＡｃｔｉｖｅ状態にされるが、最終的には、無線装置Ａは無線装置ＢのＢＳＳに参加しないかもしれない。この場合、無線装置Ｂは速やかにＤｏｚｅ状態の無効化を解除して、通常のＰＳモードに戻る必要がある。したがって、接続のためのユーザ・データ交換が終わる程度の相当時間が経っても、接続のためのユーザ・データの交換が終わらない場合には、無線装置ＢはＰＳモードに戻るようにする。
【０２３７】
例えば無線装置がカメラの場合、接続の３台同時押し時の判定条件から接続のタイムアウトは３秒とすると、３秒ぎりぎりのタイミングで交換ボタンが押された場合を考えて６秒、さらにその後の接続のためのパケット交換の時間を考慮して８秒をタイムアウト値としている。また、音楽プレーヤの場合は、最初のスキャンで見つけた周辺の無線装置を表示してからユーザが選択するまでの時間が全く予想できないので、タイムアウト値を３秒として直ぐにＰｏｗｅｒＳａｖｅＳモードに戻す（若しくは、Ｄｏｚｅ状態の無効化を解除する）ようにしてもよい。
【０２３８】
そして、図１８には示していないが、ユーザが接続相手を指定した後、Ｐｕｂｌｉｃ  ｋｅｙ  ｅｘｃｈａｎｇｅフレームを送信する前に、再度「連続受信モード要求パケット送信機能」を有効にして、無線装置ＢをＡｃｔｉｖｅ  Ｓｔａｔｅにし、その後のやりとりの取りこぼしが無いようにしている。
【０２３９】
また、上述した２つのトリガとは別に、スキャンを行なった無線装置が、発見したＢＳＳに参加しない場合はキャンセルを意味するユーザ・データを送って、これをトリガにして通常のＰｏｗｅｒＳａｖｅモードに入る（若しくは、Ｄｏｚｅ状態の禁止を解除する）ようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０２４０】
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。
【０２４１】
本明細書では、ＩＥＥＥ８０２．１１に規定されている無線ネットワークに適用した実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。通信に使用可能な複数の電波周波数帯がチャネルとして割り当てられ、各無線装置がパワー・マネージメント動作を有効化させながら自律分散的に動作するさまざまな無線通信システムに本発明を適用することによって、ネットワーク全体が効率的となるようにチャネル配置を決定するとともに、接続前の無線装置同士が事前に適切な接続相手を探し、接続に必要な情報を簡素な手続で共通に指定することができる。
【０２４２】
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】
【０２４３】
【図１】図１は、本発明に係る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装置のハードウェア構成を模式的に示した図である。
【図２】図２は、本発明に係る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装置の別のハードウェア構成例を模式的に示した図である。
【図３】図３は、無線ＬＡＮインターフェース部１１０の内部構成を示した図である。
【図４】図４は、図１若しくは図２に示した無線装置を複数台使って構成されるインフラストラクチャ・モードのＢＳＳを形成した無線システムの構成例を示した図である。
【図５】図５は、図１若しくは図２に示した無線装置を複数台使って構成されるアドホック・モードのＢＳＳを形成した無線システムの構成例を示した図である。
【図６】図６は、無線装置がデジタルカメラである場合に、無線ネットワークを利用して写真交換を行なう様子を示した図である。
【図７】図７は、無線装置が音楽プレーヤである場合に、無線ネットワークを利用して楽曲交換又はプレイリスト交換を行なう様子を示した図である。
【図８】図８は、無線装置の機能的構成例を示したブロック図である。
【図９】図９は、図８に示した無線装置の変形例を示した図である。
【図１０】図１０は、図８に示した構成のさらに他の変形例を示した図である。
【図１１】図１１は、無線接続を行なうための無線装置の処理手順を示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、無線装置Ａと無線装置Ｂが無線接続を行なうためにユーザ・データを交換するシーケンス図である。
【図１３】図１３は、ボタンを同時押した無線装置を接続相手として決定するための、新たにネットワークに参加する無線装置、又は最初にネットワークを構成する無線装置が行なう処理手順を示したフローチャートである。
【図１４】図１４は、接続相手をユーザに選択させるための、新たにネットワークに参加する無線装置、又は最初にネットワークを構成する無線装置が行なう処理手順を示したフローチャートである。
【図１５】図１５は、チャレンジ・レスポンスの通信シーケンスを示した図である。
【図１６】図１６は、無線装置のレベル値を設定する処理手順を示したフローチャートである。
【図１７】図１７は、レベル値を導入した、接続パラメータの送受判定処理の手順を示したフローチャートである。
【図１８】図１８は、ＤＨ鍵交換と共通鍵暗号を使用した接続パラメータの送受信手順を示したシーケンス図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、Ｐｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔ及びＰｒｏｂｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームのフレーム・フォーマット（但し、通常のＭａｎａｇｅｍｅｎｔフレーム構成）をそれぞれ示した図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、Ｐｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔ及びＰｒｏｂｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅフレームのフレーム・フォーマット（但し、ユーザ・データを含むＭａｎａｇｅｍｅｎｔフレーム構成）をそれぞれ示した図である。
【図２０】図２０は、無線装置が、周辺の無線装置が使用するアプリケーションの情報を使ってチャネル配置を決定するための処理手順を示したフローチャートである。
【図２１】図２１は、スキャンする側の無線装置が周辺の無線装置のＤｏｚｅ状態を無効化するための通信シーケンス例を示した図である。
【図２２】図２２は、インフラストラクチャ・モード時のＩＥＥＥ８０２．１１の動作例を示した図である。
【図２３】図２３は、アドホック・モード時のＩＥＥＥ８０２．１１の動作例を示した図である。
【図２４】図２４は、パワー・マネージメントに関する無線装置の状態遷移図である。
【符号の説明】
【０２４４】
１…データ処理手段
２…ユーザ・データ・パケット作成手段
３…パケット送信手段
４…ユーザ・データ抽出手段
５…パケット受信手段
６…接続制御手段
７…チャネル設定手段
１１、２１〜２４、３１〜３５…無線装置
４１、５１…カメラ
４２、５２…交換ボタン
６１、７１、８１…音楽プレーヤ
６２、７２、８２…表示装置
６３、７３…選択ボタン
６４、７４…決定ボタン
１０１…ＣＰＵ
１０２…ＲＯＭ
１０３…ＲＡＭ
１０４…周辺装置
１０５…外部記憶装置
１０６…無線ＬＡＮインターフェース
１０７…Ｉ／Ｏインターフェース
１１０…無線ＬＡＮインターフェース
１１１…ＣＰＵ
１１２…ＲＯＭ
１１３…ＲＡＭ
１１８…Ｉ／Ｏインターフェース
１１９…無線送受信機
【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１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２２】
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