(57)【要約】【課題】非同期で動作し、かつ、隣接している複数のネットワークをマージしている最中のスループットを従来よりも改善する。【解決手段】無線通信システムは、例えば、帯域保証型アクセスプロコトルと競合アクセスプロトコルの両方を使用可能な複数の無線局を有する。無線局は、第１ネットワークに割り当てられている通信期間に適用されるアクセスプロトコルを、帯域保証型アクセスプロトコルから競合アクセスプロトコルへ切り替える切り替え手段を含む。切り替え手段は、自局が属する第１ネットワークと、第１ネットワークに隣接している第２ネットワークとを単一のネットワークへとマージしている最中は、帯域保証型アクセスプロトコルから競合アクセスプロトコルへ切り替える。【選択図】  図５
2008067330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯域保証型アクセスプロコトルと競合アクセスプロトコルの両方を使用可能な複数の無線局を有する無線通信システムであって、
各無線局は、
自局が属する第１無線ネットワークと、該第１無線ネットワークに隣接している第２無線ネットワークとを単一の無線ネットワークへとマージするためのマージ処理が実行されている間は、該第１無線ネットワークに割り当てられている通信期間に適用されるアクセスプロトコルを、帯域保証型アクセスプロトコルから競合アクセスプロトコルへ切り替える切り替え手段
を含むことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
各無線局は、
前記第１無線ネットワークに隣接し、該第１無線ネットワークと非同期で動作している前記第２無線ネットワークを検出する検出手段と、
前記第２無線ネットワークが検出されると、前記第１無線ネットワークと該第２無線ネットワークとを単一の無線ネットワークへとマージするマージ手段と、
前記第１無線ネットワークに対して割り当てられている通信期間であって、帯域保証型アクセスプロトコルが適用される第１通信期間と、前記第２無線ネットワークに対して割り当てられている第２通信期間とが、時間軸上で重複しているか否かを判定する判定手段と
をさらに含み、
前記切り替え手段は、前記第１通信期間と前記第２通信期間とが重複している場合に、少なくとも前記無線ネットワークのマージが実行されている間は、前記第１通信期間に適用されるアクセスプロトコルを、帯域保証型アクセスプロトコルから競合アクセスプロトコルへ切り替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３】
前記第１無線ネットワークと前記第２無線ネットワークとが非同期で動作している際に、前記第１無線ネットワークの通信可能エリアと前記第２無線ネットワークの通信可能エリアとの重複する重複エリアにおいて起動した無線局は、
前記第１無線ネットワークへと参加するための参加要求を送信する参加要求送信手段と、
前記第１無線ネットワークへと参加した後で、前記第１無線ネットワークに関する帯域専有情報を含むビーコンを前記第２無線ネットワークへ送信するビーコン送信手段と
を含み、
前記前記第２無線ネットワークに属する無線局は、
前記ビーコンを受信することで、前記第２無線ネットワークに対して前記第１無線ネットワークが隣接していることを認識すると、前記第２通信期間に競合アクセスプロトコルを適用することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記重複エリアにおいて起動した無線局は、
前記第２無線ネットワークが存在することを、前記第１無線ネットワークに属する無線局に対して通知する通知手段
を含み、
前記第１無線ネットワークに属する無線局は、
前記通知を受信することで、前記第１無線ネットワークに対して前記第２無線ネットワークが隣接していることを認識すると、前記第１通信期間に競合アクセスプロトコルを適用する
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記切り替え手段は、
前記無線ネットワークのマージが完了すると、前記第１通信期間に適用されるアクセスプロトコルを、前記競合アクセスプロトコルから前記帯域保証型アクセスプロトコルへ復帰させる復帰手段
をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項６】
帯域保証型アクセスプロコトルと競合アクセスプロトコルの両方を使用可能な無線通信装置であって、
第１無線ネットワークと、該第１無線ネットワークに隣接している第２無線ネットワークとを単一の無線ネットワークへとマージするためのマージ処理が実行されている間は、該第１無線ネットワークに割り当てられている通信期間に適用されるアクセスプロトコルを、帯域保証型アクセスプロトコルから競合アクセスプロトコルへ切り替える切り替え手段
を含むことを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
帯域保証型アクセスプロコトルと競合アクセスプロトコルの両方を使用可能な無線通信装置であって、
第１無線ネットワークと第２無線ネットワークとが非同期で動作している際に、前記第１無線ネットワークの通信可能エリアと前記第２無線ネットワークの通信可能エリアとの重複する重複エリアにおいて起動したことを認識する認識手段と、
前記第１無線ネットワークと前記第２無線ネットワークとのうち、前記第１無線ネットワークに参加する参加手段と、
前記第１無線ネットワークに参加した後で、前記第１無線ネットワークに関する帯域専有情報を含むビーコンを前記第２無線ネットワークへ送信するビーコン送信手段と、
前記第２無線ネットワークが存在することを、前記第１無線ネットワークに属する無線局に対して通知する通知手段と
を含み、
前記通知は、前記第１無線ネットワークに属する無線局により受信されることで、前記第１無線ネットワークに対して前記第２無線ネットワークが隣接していることが認識され、かつ、前記第１無線ネットワークに割り当てられている通信期間に適用されるアクセスプロトコルが、帯域保証型アクセスプロトコルから競合アクセスプロトコルへ切り替えられることを特徴とする無線通信装置。
【請求項８】
帯域保証型アクセスプロコトルと競合アクセスプロトコルの両方を使用可能な複数の無線局の無線通信方法であって、
自局が属する第１無線ネットワークと、該第１無線ネットワークに隣接している第２無線ネットワークとを単一の無線ネットワークへとマージするためのマージ処理が実行されている間は、該第１無線ネットワークに割り当てられている通信期間に適用されるアクセスプロトコルを、帯域保証型アクセスプロトコルから競合アクセスプロトコルへ切り替える切り替え工程
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線ネットワークが動的にマージされうる無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格群などに準拠したＷＬＡＮシステムが広く普及している。また、ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格群は、現在でも改良が進められており、さらに進化した関連規格も策定中である。
【０００３】
また、コンピュータとその周辺機器とを接続するための無線ネットワークとして、ＷＰＡＮも検討されている。現在、ＷＰＡＮに関しては、ＩＥＥＥ８０２．１５規格群の策定が進められている。
【０００４】
このようなＷＬＡＮやＷＰＡＮでは、複数の端末が同じ無線周波数チャネルを共有する。そのため、複数の端末が同時に無線フレーム送信すれば、無線フレームの衝突が発生する。このような衝突を回避または低減するためのプロトコルとして、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルが提案されている。ＭＡＣプロトコルは、帯域保証型アクセスプロトコルと競合アクセスプロトコルとに二分される。
【０００５】
帯域保証型アクセスプロトコルでは、無線ネットワークに設けられた制御局が帯域を割り当てたり、端末局同士が折衝することで帯域を割り当てたりすることで、フレームの衝突が回避される。一方、競合アクセスプロトコルでは、各端末が独自に送信タイミングを決定することで、フレームが衝突する確率が低減される。
【０００６】
ところで、特許文献１によれば、所与のタイムスロットに関するトラヒック量の統計値を基準として、コンテンション方式あるいはポーリング方式のどちらかを選択するアクセス方式選択方法が提案されている。特許文献２によれば、子局から要求されたデータ伝送量に応じて子局の通信に使用されるアクセスプロトコルを、親局が、コンテンションアクセスモードとポーリングモードとを切り替える方法が提案されている。
【特許文献１】特開平５−４８６１０号公報
【特許文献２】特許第２７０５６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、非同期で動作している複数の無線ネットワークを１つの無線ネットワークへとマージすれば、ネットワークトポロジーが最適化される。一般に、この最適化は、隣接する無線ネットワークが検知されると実行される。
【０００８】
しかし、複数の無線ネットワークのマージを開始してから完了するまでには、相当の時間が必要となる。もちろん、マージが完了するまでは、各無線ネットワークが非同期で動作しているため、データの通信期間が重複する。とりわけ、当該通信期間に適用されるアクセスプロトコルが、帯域保証型アクセスプロトコルであれば、無線フレームの衝突は避けられない。そのため、スループットが著しく低下するおそれがある。
【０００９】
特許文献１や２に記載されたプロトコルの切り替え方法は、ネットワークトポロジーがすでに確立されていることを前提としている。すなわち、ネットワークトポロジーを変更している最中に発生するスループットの低下については、全く着目してはいない。
【００１０】
そこで、本発明は、非同期で動作し、かつ、隣接している複数の無線ネットワークをマージしている最中のスループットを従来よりも改善することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、例えば、帯域保証型アクセスプロコトルと競合アクセスプロトコルの両方を使用可能な複数の無線局を有する無線通信システムにおいて実現される。無線局は、第１無線ネットワークに割り当てられている通信期間に適用されるアクセスプロトコルを、帯域保証型アクセスプロトコルから競合アクセスプロトコルへ切り替える切り替え手段を含む。切り替え手段は、自局が属する第１無線ネットワークと、第１無線ネットワークに隣接している第２無線ネットワークとを単一の無線ネットワークへとマージしている最中は、帯域保証型アクセスプロトコルから競合アクセスプロトコルへ切り替える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、非同期で動作し、かつ、隣接している複数の無線ネットワークをマージしている最中のスループットを従来よりも改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の一実施形態を示す。もちろん以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
【００１４】
図１Ａは、実施形態に係る無線通信システムの概略を示す図である。無線通信システム１００は、第１の無線ネットワーク１０１と第２の無線ネットワーク１０２を含む。なお、無線ネットワーク（以下、単にネットワークと称する。）は、３以上であっても良い。ネットワーク１０１とネットワーク１０２は、当初、非同期で動作している。ネットワーク１０１およびネットワーク１０２は、同じ周波数チャネルを使用している。
【００１５】
ネットワーク１０１には、無線局Ａおよび無線局Ｂが属している。ネットワーク１０２には、無線局Ｃおよび無線局Ｄが属している。なお、各無線局は、無線通信装置であることはいうまでもない。無線局は、起動すると、周囲の無線局を探索する。無線局は、周囲の無線局が存在すれば、スレーブとして既存のネットワークに参加し、周囲の無線局が存在しなければ、マスターとして新たなネットワークを形成する。
【００１６】
ネットワーク１０１に参加している無線局は、ネットワーク１０２に参加している他の無線局とは距離が離れているため、通信できないものとする。同様に、ネットワーク１０２に参加している無線局は、ネットワーク１０１に参加している他の無線局とは、通信できないものとする。
【００１７】
図１Ｂは、実施形態に係る無線通信システムの概略を示す図である。とりわけ、図１Ｂでは、ネットワーク１０１の通信可能エリアとネットワーク１０２の通信可能エリアとが重複している重複エリア１０３において、無線局Ｅが起動したことが示されている。
【００１８】
図２Ａは、ビーコンやフレームの送信タイミングの一例を示す図である。第１のネットワーク１０１に属する無線局Ａは、ビーコンフレーム２００Ａを、無線局Ｂは、ビーコンフレーム２００Ｂを図に示した時点で送信している。これらのビーコンフレームには、無線局Ａおよび無線局Ｂが互いの通信のために使用しているタイムスロット２０１の位置とアクセスプロトコルとを提示する情報が含まれている。通常、アクセスプロトコルとしては、帯域保証型アクセスプロトコルが指定される。
【００１９】
帯域保証型アクセスプロトコルには、例えば、ポーリング方式やＴｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ（ＴＤＭＡ）方式がある。ポーリング方式は、制御局が各端末に対して順番にポーリングフレームを送信する。端末は、受信したポーリングフレームが自局宛のアドレスを有していることを認識すると、当該ポーリングフレームの直後に応答する。ＴＤＭＡ方式では、制御局が一定周期で送信するビーコン信号を送信する。各端末は、受信したビーコン信号によりそれぞれ指定されたタイムスロットを使用する。また、各端末がビーコン信号を送信し、ビーコン信号内の情報によりタイムスロットを指定することで、端末間通信に使用するタイムスロットを予約する方法もある。これらにより、複数の端末が同時にフレームを送信することが防止される。なお、図２Ａは、各端末がビーコン信号を送信して帯域保証を行う方法の例である。
【００２０】
第２のネットワーク１０２に属する無線局Ｃは、ビーコンフレーム２００Ｃを、無線局Ｄは、ビーコンフレーム２００Ｄを送信している。これらのビーコンフレームには、無線局Ｃおよび無線局Ｄが互いの通信のために使用しているタイムスロット２０２の位置とアクセスプロトコルを提示する情報が含まれている。
【００２１】
図１Ｂに示したように、４つの無線局ＡないしＤからそれぞれ送信される無線フレームを受信できる位置（重複エリア１０３）において、無線局Ｅが起動する。無線局Ｅは、従来例と同様に、起動直後に無線メディア上で送信される無線フレームを探索し、自分が所属すべきネットワークを決定する。ここでは、第１のネットワーク１０１に所属すべきことが決定される。ビーコンフレーム２００Ａ、２００Ｂに引き続き、無線局Ｅは、ビーコンフレーム２００Ｅの送信を開始する。
【００２２】
無線局Ｅが、ネットワーク１０１に所属し、ネットワーク１０１で使用されているタイムスロット２０１で無線フレームの送信を開始することになる。このタイムスロット２０１およびタイムスロット２０２は、時間軸上で重複している。よって、帯域保証型アクセスプロトコルを用いて無線局Ｅから送信される無線フレームと、同様に帯域保証型アクセスプロトコルを用いて無線局Ｃ、Ｄから送信される無線フレームとが衝突する。よって、図１Ａの状況と比較すると、図１Ｂの状況では、スループットが低下してしまう。
【００２３】
無線局Ｅから送信されるビーコンフレーム２００Ｅを受信することで、無線局Ｃおよび無線局Ｄは、自ネットワーク１０２に隣接する他のネットワーク１０１を認識する。この認識をトリガーとして、無線局Ｃおよび無線局Ｄは、自らのネットワーク１０２をネットワーク１０１へマージする処理を開始する。
【００２４】
ビーコンフレーム２００Ｅには、ネットワーク１０１で使用されている帯域占有情報が含まれている。帯域占有情報は、タイムスロット２０１が時間軸上のどの位置に配置されているかを示す情報である。ネットワーク１０１の帯域占有情報を受信することで、無線局Ｃおよび無線局Ｄは、タイムスロット２０２がタイムスロット２０１と時間的に重複していることを認識できる。
【００２５】
図２Ｂは、実施形態に係るビーコンやフレームの送信タイミングの一例を示す図である。本実施形態で、無線局Ｃおよび無線局Ｄは、タイムスロット２０２とタイムスロット２０１との重複を認識すると、タイムスロット２０２に適用されるアクセスプロトコルを、帯域保証型アクセスプロトコルから競合アクセスプロトコルに切り替える。これにより、２つのタイムスロット２０１、２０２が重複したとしても、無線フレームが衝突する確率を従来技術よりも低減させることができる。もちろん、従来技術とは、マージ処理中であっても、帯域保証型アクセスプロトコルを各タイムスロットに適用し続ける方法のことである。
【００２６】
なお、競合アクセスプロトコルとしては、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に採用されているＣａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ（ＣＳＭＡ／ＣＡ）方式がある。このプロトコルに従った動作は、Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＤＣＦ）と呼ばれている。本プロトコルによれば、送信を要求する端末は、他の端末から送信されている信号が存在するかどうかを検出するために無線チャネルをセンスする。無線局は、当該無線チャネルがアイドルになるとランダムに決定された一定時間だけ待機する。無線局は、この待機時間が経過した後に、再度、当該無線チャネルをセンスし、無線チャネルがアイドルであれば送信を行う。このように、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、無線チャネルがアイドルでなければ、無線局が所定期間待機してから送信することで、複数の無線局からのフレームの衝突を低減している。また競合アクセスプロトコルの他の例としては、Ｓｌｏｔｔｅｄ−ＡＬＯＨＡ方式などもある。
【００２７】
さらに、隠れ端末に対して適切に競合アクセスを実行するために、ＩＥＥＥ８０２．１１規格などでは、バーチャルキャリアセンスやＲＴＳ／ＣＴＳプロトコルが併用される場合もある。バーチャルキャリアセンスとは、それぞれの無線フレームの中にデータ伝送に必要な時間長を示す情報を含めておき、この無線フレームを受信した各無線局は、示された時間長が経過するまではメディアへのアクセスを試行しない方法である。ＲＴＳ／ＣＴＳプロトコルとは、データ伝送に先立って、送信側無線局からのＲＴＳフレームと、受信側無線局からのＣＴＳフレームとを交換するプロトコルである。ＲＴＳ／ＣＴＳフレームには、データ伝送に必要な時間長を示す情報が含まれている。よって、ＲＴＳ／ＣＳＴフレームの少なくとも一方を受信した無線局は、この情報を用いてバーチャルキャリアセンスを実行する。これにより、隠れ端末が存在しても、正常に無線フレームの衝突を回避することができる。なお、隠れ端末とは、ある端末の近くに物理的には位置するものの、障害物の影響で、ある端末との通信を阻害される端末をいう。
【００２８】
なお、切り替え方法の具体例は、種々考えられる。タイムスロット２０２を管理している無線局Ｃが、自らのビーコンフレーム２００Ｃに含まれるアクセス方式識別子を変更する。すなわち、帯域保証型アクセスプロトコルを指定するための識別子から、競合アクセスプロトコルを指定するための識別子へと、アクセス方式識別子が変更される。なお、アクセス方式識別子は、ビーコンフレーム２００Ｃの帯域占有情報内に格納されてもよい。アクセス方式識別子の変更が反映されたビーコンフレームＣが、無線局Ｄに送信される。これにより、アクセスプロトコルが変更されたことが、無線局Ｄへ通知される。以降、アクセス識別子が再度変更されるまで、無線局Ｃと無線局Ｄは、競合アクセスプロトコルを使用して第２のタイムスロット２０２へアクセスする。
【００２９】
ところで、無線局Ｅは、周囲の無線局を探索した結果、ネットワーク１０２に無線局Ｃおよび無線局Ｄが存在することを認識している。よって、無線局Ｅは、ネットワーク１０２に無線局Ｃおよび無線局Ｄが存在することを、無線局Ａおよび無線局Ｂへ通知する。これにより、無線局Ａおよび無線局Ｂは、自己のネットワーク１０１に対して隣接している他のネットワーク１０２が存在することを認識する。
【００３０】
また、無線局Ｅは、ネットワーク１０１に無線局Ａおよび無線局Ｂが存在することを、無線局Ｃおよび無線局Ｄへ通知する。これにより、ネットワーク１０２に属する無線局も同様に、自ネットワークの近傍に隣接するネットワーク１０１の存在を検知する。            
【００３１】
無線局Ｅは、他の４つの無線局が送信するビーコンフレームＡないしＤをすべて受信できる。そのため、ネットワーク１０１におけるタイムスロット２０１の割り当て状態およびネットワーク１０２におけるタイムスロット２０２の割り当て状態の両方を認識できる。すなわち、無線局Ｅは、タイムスロット２０１および２０２が時間軸上および周波数軸上で重複していることを認識できる。重複を認識した無線局Ｅは、無線局Ａおよび無線局Ｂに対してその事実を通知する。
【００３２】
本実施形態によれば、無線局Ｃ、Ｄだけでなく、無線局Ａおよび無線局Ｂも、タイムスロット２０１に適用されるアクセスプロトコルを、帯域保証型アクセスプロトコルから競合アクセスプロトコルへ切り替える。この切り替え方法の具体例も種々考えられる。
【００３３】
例えば、ネットワーク１０２に関して説明したように、無線局Ａ、ＢおよびＥは、ビーコンフレームなどを用いて、アクセスプロトコルを競合アクセスプロトコルへ変更することを通知し合ってもよい。通知に基づき、無線局Ａ、ＢおよびＥは、少なくともマージ処理中に、競合アクセスプロトコルを適用してタイムスロット２０１へアクセスする。
【００３４】
このように、無線通信システム１００は、複数のネットワークが少なくともマージされている間は、データ通信用のタイムスロットに競合アクセスプロトコルを適用することで、従来技術よりも高いスループットを維持できる。
【００３５】
図２Ｃは、複数のネットワークがマージされて形成された単一のネットワークにおけるビーコンやフレームの送信タイミングの一例を示す図である。
【００３６】
複数のネットワークをマージするためには、図２Ｃに示すように、各無線局が、ビーコンを送信するタイミングを同期させるとともに、タイムスロット２０１および２０２を割り当て直す。同期と再割り当てが完了すると、各無線局が同期して動作する。マージにより形成された単一のネットワーにおいて、各無線局は、タイムスロット２０１および２０２に適用されるイアクセスプロトコルを、帯域保証型アクセスプロトコルに復帰させる。
【００３７】
図３は、実施形態に係る通信制御方法の例示的なシーケンス図である。Ｓ３００で、図１Ａに示したように、ネットワーク１０１、１０２はそれぞれ独立に動作している。Ｓ３０１で、無線局Ｅが起動する。
【００３８】
Ｓ３０２で、無線局Ｅは、各無線局ＡないしＤから送信されるビーコンフレーム２００Ａないし２００Ｄを受信する。Ｓ３０３で、無線局Ｅは、参加を希望するネットワークを決定する。Ｓ３０４で、無線局Ｅは、決定したネットワークに対して参加要求を送信する。
【００３９】
Ｓ３０５で、図２Ａに示したように、無線局Ｅは、ビーコンフレーム２００Ｅを送信し始める。Ｓ３０６で、無線局Ｅが参加しなかったネットワーク１０２の無線局ＣおよびＤは、ビーコンフレーム２００Ｅを受信することで、隣接するネットワーク１０１を認識する。Ｓ３０７で、無線局ＣおよびＤは、タイムスロット２０２に適用されるアクセスプロトコルを競合アクセスプロトコルへ切り替える。
【００４０】
Ｓ３０８で、無線局Ｅは、ネットワーク１０１に対して、隣接ネットワーク１０２が存在することを通知する。無線局ＡおよびＢは、当該通知を受信することで、隣接ネットワーク１０２が存在することを認識する。さらに、Ｓ３０９で、無線局ＡおよびＢは、タイムスロット２０１に適用されるアクセスプロトコルを競合アクセスプロトコルへ切り替える。Ｓ３１０で、無線局ＣおよびＤは、ビーコンフレームＥを受信したことで、ネットワーク１０２をネットワーク１０１へとマージする処理を開始する。
【００４１】
Ｓ３１１で、各無線局は、マージ処理の間、それぞれが属するネットワークに割り当てられたタイムスロットに競合アクセスプロトコルを適用してデータ通信を実行する。マージ処理中は、ビーコンやタイムスロットの送信タイミングが非同期で実行されるが、競合アクセスプロトコルによって、フレームの衝突確率が低減される。
【００４２】
Ｓ３１２で、各無線局は、ビーコンフレームの送信タイミングを同期させ、タイムスロットを割り当て直す。これにより、マージが完了する。その後、Ｓ３１３で、各無線局は、タイムスロットに適用されるアクセスプロトコルを帯域保証型アクセスプロトコルに戻して、通信を継続する。
【００４３】
図４は、実施形態に係る無線局の例示的なブロック図である。各ブロックは、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウエアによって実現されてもよいし、ソフトウエアによって実現されてもよいし、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせによって実現されてもよい。
【００４４】
切り替え部４０１は、少なくともネットワークのマージが実行されている間、タイムスロットに適用されるアクセスプロトコルを帯域保証型アクセスプロトコルから競合アクセスプロトコルへ切り替える。検出部４０２は、ビーコンフレームを受信することで、自局のネットワーク１０１に隣接し、かつ非同期に動作している他のネットワーク１０２を検出する。
【００４５】
マージ部４０３は、他のネットワーク１０２が検出されると、ネットワーク１０１とネットワーク１０２とを単一のネットワークへとマージするための処理を実行する。判定部４０４は、ネットワーク１０１に対して割り当てられているタイムスロットが、ネットワーク１０２に対して割り当てられているタイムスロットと時間軸上で重複するか否かを判定する。なお、両タイムスロットとも、原則として、帯域保証型アクセスプロトコルが適用されるものとする。
【００４６】
参加要求部４０５は、検出されたネットワーク１０１へと参加するための参加要求を送信する。ビーコン送信部４０６は、ネットワーク１０１へと参加した後で、ネットワーク１０１に関する帯域専有情報を含むビーコンフレームを送信する。通知部４０７は、他のネットワーク１０２が存在することを、参加済みのネットワーク１０１に属する無線局Ａ、Ｂに対して通知する。
【００４７】
切り替え部４０１に備えられる復帰部４０８は、ネットワーク１０１および１０２のマージが完了すると、各タイムスロットに適用されるアクセスプロトコルを、競合アクセスプロトコルから帯域保証型アクセスプロトコルへ復帰させる。
【００４８】
検出部４０２は、無線局が送信するビーコンフレームを探索する探索部４０９を含む。認識部４１０は、ネットワーク１０１の通信可能エリアとネットワーク１０２の通信可能エリアとの重複する重複エリア１０３において起動したことを認識する。例えば、認識部４１０は、各ネットワークにおいて送信されているビーコンフレームに基づいて重複エリア１０３か否かを認識できる。決定部４１１は、複数のネットワークが検出されたときに、どのネットワークに参加するかを決定する。決定方法は、単一のネットワークを選定できる方法であれば、どのような方法であってもよい。
【００４９】
図５は、実施形態に係る無線通信方法の一例を示すフローチャートである。各無線局は、起動されると、次のような処理を実行する。
【００５０】
ステップＳ５０１で、検出部４０２の探索部４０９は、周囲に存在する無線局から送信されているビーコンフレームの受信を試行する。
【００５１】
ステップＳ５０２で、検出部４０２は、周囲にネットワークが存在しているか否かを判定する。例えば、他の無線局が送信するビーコンフレームを受信できたときは、検出部４０２が、周囲にネットワークが存在すると判定する。もし、周囲のネットワークが存在しなければ、ステップＳ５２０へ進み、ビーコン送信部４０６は、独立したネットワークを形成するために、ビーコンフレームの送信を開始する。ビーコンフレームには、上述した帯域占有情報などが含まれている。
【００５２】
一方、既存のネットワークが存在していれば、ステップＳ５０３に進み、認識部４１０は、上述した重複エリア１０３において、自局が起動したか否かを判定する。例えば、認識部４１０は、受信した複数のビーコンフレームがそれぞれ非同期で動作している異なるネットワークにおいて送信されているものであるか否かを判定する。受信した各ビーコンフレームに含まれるネットワーク識別子が異なっていれば、認識部４１０は、重複エリア１０３に自局が位置していると認識する。
【００５３】
起動した位置が重複エリア１０３でなければ、ステップＳ５３０に進み、参加要求部４０５は、参加要求を送信することで既存のネットワークに参加する。
【００５４】
一方、起動した位置が重複エリア１０３であれば、ステップＳ５０４に進み、決定部４１１は、発見した複数のネットワークのうち、参加すべきネットワークを決定する。決定方法は、種々考えられるが、いずれか１つを選択できる方法であれば、どのような方法であってもよい。ステップＳ５０５で、参加要求部４０５は、決定されたネットワークに対して参加要求を送信し、当該ネットワークに参加する。
【００５５】
ステップＳ５０６で、通知部４０７は、参加したネットワークに対して、当該ネットワークに隣接するネットワークが存在することを通知する。通知を受信した他の無線局の切り替え部４０１は、アクセスプロトコルの切り替えを実行する。
【００５６】
ステップＳ５０７で、ビーコン送信部４０６は、参加したネットワークにおける他の無線局と同期したタイミングでビーコンフレームの送信を開始する。参加しなかったネットワークに属する無線局の検出部４０２は、重複エリアに存在する無線局から送信されるビーコンフレームによって、隣接する他のネットワークが存在することを検出できる。そして、参加しなかったネットワークに属する無線局の切り替え部４０１は、プロトコルを切り替える。また、参加しなかったネットワークに属する無線局のマージ部４０３は、隣接するネットワークとのマージ処理を開始する。参加しなかったネットワークに属する無線局の復帰部４０８は、マージが完了すると、プロトコルを帯域保証型アクセスプロトコルへ復帰させる。
【００５７】
ステップＳ５０８で、切り替え部４０１は、参加したネットワークに割り当てられているタイムスロットに適用されるアクセスプロトコルを、帯域保証型アクセスプロトコルから競合アクセスプロトコルへ切り替える。なお、判定部４０４は、参加したネットワークのタイムスロットと参加しなかったネットワークのタイムスロットとが時間軸上で重複しているか否かを判定してもよい。そして、タイムスロットが重複している場合に限り、切り替え部４０１は、プロトコルの切り替えを実行してもよい。
【００５８】
ステップＳ５０９において、マージ部４０３は、参加したネットワークと参加しなかったネットワークとのマージ処理を開始する。ステップＳ５１０で、マージ部４０３は、マージ処理が完了したか否かを判定する。完了していれば、ステップＳ５１１に進み、復帰部４０８は、タイムスロットに適用されるプロトコルを、競合アクセスプロトコルから帯域保証型アクセスプロトコルへ復帰させる。
【００５９】
本実施形態によれば、非同期で動作し、かつ、隣接している複数のネットワークを少なくともマージしている間に、フレームの衝突を回避する観点でより好適となるプロトコルへ切り替えることで、マージ処理中のスループットを従来よりも改善できる。
【００６０】
特に、隣接する複数のネットワークでそれぞれ使用されているタイムスロットが時間軸上および周波数軸上で重複する場合に、プロトコルを切り替えることで、スループットを改善できる。これは、双方のタイムスロットが時間軸上および周波数軸上のいずれか一方でも重複しなければ、プロトコルを切り替える必要がないことを意味する。
【００６１】
重複エリアで起動した無線局は、参加したネットワークに従ったビーコンフレームを送信することで、参加しなかった他のネットワークへ、隣接する非同期のネットワークが存在することを通知できる。
【００６２】
一方で、重複エリアで起動した無線局は、参加したネットワークに対しては、隣接するネットワークが存在することを明示的に通知する。これにより、参加したネットワークの各無線局は、隣接する他の無線局が存在することを認識できる。
【００６３】
なお、マージ処理が完了したときは、競合アクセスプロトコルから帯域保証型アクセスプロトコルへ復帰させることが望ましい。なぜなら、フレームの衝突が発生しない無線環境であれば、帯域保証型アクセスプロトコルのほうがより効率が良いからである。
【００６４】
ところで、上述したバーチャルキャリアセンス方式やＲＴＳ／ＣＴＳプロトコルが上述した実施形態に係る発明と併せて利用されてもよい。これは、隠れ端末問題による競合アクセスプロトコルへの影響を低減する点で有効であろう。
【００６５】
なお、通信期間の一例として、タイムスロットを用いたが、通信期間は、フレーム、サブフレーム、タイムインターバル、タイムデュレーション、タイムピリオドなど呼ばれることもあろう。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１Ａ】実施形態に係る無線通信システムの概略を示す図である。
【図１Ｂ】実施形態に係る無線通信システムの概略を示す図である。
【図２Ａ】従来のビーコンやフレームの送信タイミングの一例を示す図である。
【図２Ｂ】実施形態に係るビーコンやフレームの送信タイミングの一例を示す図である。
【図２Ｃ】複数のネットワークがマージされて形成された単一のネットワークにおけるビーコンやフレームの送信タイミングの一例を示す図である。
【図３】実施形態に係る通信制御方法の例示的なシーケンス図である。
【図４】実施形態に係る無線局の例示的なブロック図である。
【図５】実施形態に係る無線通信方法の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１００…無線通信システム
１０１、１０２…ネットワーク
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ…無線局
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2008067330.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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