(57)【要約】【課題】  通信スループットが高いアドホックネットワークにおける通信方法を提供する。【解決手段】  端末Ａはセクタ４ビームパターンでＤＲＴＳを指向性送信する。端末Ｂは回転セクタビ−ムパターンよる指向性受信でＤＲＴＳのトーンを受信し、受信レベルが最大のセクタ１ビームパターンを特定する。端末Ｂはセクタ１ビームパターンによる指向性受信を行ないＤＲＴＳの制御パケット部を取得する。端末Ｂはセクタ１ビームパターンでＤＣＴＳを指向性送信する。端末Ａはセクタ４ビームパターンによる指向性受信を行ないＤＣＴＳを取得する。端末Ａはセクタ４ビームパターンでＤＡＴＡを指向性送信する。端末Ｂはセクタ１ビームパターンで指向性受信を行ないＤＡＴＡを取得する。端末Ｂはセクタ１ビームパターンでＡＣＫを指向性送信する。端末Ａはセクタ４ビームパターンによる指向性受信を行ないＡＣＫを取得する。【選択図】        図７
2005086524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セクタアンテナを有する端末で形成されるアドホックネットワークにおける通信方法であって、
第１の端末が、第２の端末が存在する方向を含む第１のセクタビームパターンで、トーンと制御パケットとを指向性送信するステップと、
前記第２の端末が、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、前記指向性受信によるトーンの受信レベルが最大となるセクタビームパターンを第２のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、
前記第２の端末が、前記第２のセクタビームパターンによる指向性受信によって、前記制御パケットを取得するステップとを含み、
前記トーンのビット長は、前記第２の端末が前記セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行なうのに要する時間にトーンの伝送速度を乗算して得られるビット長以上である、アドホックネットワークにおける通信方法。
【請求項２】
セクタアンテナを有する端末で形成されるアドホックネットワークにおける通信方法であって、
第１の端末が、第２の端末が存在する方向を含む第１のセクタビームパターンで、トーンと、前記第２の端末のアドレスを示す送信先端末のアドレス、前記第１の端末のアドレスを示す送信元端末のアドレス、および送信継続時間を含むＲＴＳパケットとを指向性送信する第１のステップと、
前記第２の端末が、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、前記指向性受信によるトーンの受信レベルが最大となるセクタビームパターンを第２のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、
前記第２の端末が、前記第２のセクタビームパターンによる指向性受信によって、前記ＲＴＳパケットを取得するステップと、
前記第２の端末が、前記ＲＴＳパケットから送信先端末のアドレスを取得し、前記取得した送信先端末のアドレスが自端末のアドレスの場合に、前記第２のセクタビームパターンにより、トーンと、送信先端末のアドレス、送信元端末のアドレス、および送信継続時間とを含むＣＴＳパケットとを指向性送信するステップと、
前記第１の端末が、前記第１のセクタビームパターンによる指向性受信により、前記ＣＴＳパケットを取得するステップと、
前記第１の端末が、前記第１のセクタビームパターンにより、ＤＡＴＡパケットを指向性送信するステップと、
前記第２の端末が、前記第２のセクタビームパターンによる指向性受信により、前記ＤＡＴＡパケットを取得するステップと、
前記第２の端末が、前記第２のセクタビームパターンによりＡＣＫパケットを指向性送信するステップと、
前記第１の端末が、前記第１のセクタビームパターンによる指向性受信により、前記ＡＣＫパケットを取得するステップとを含み、
前記トーンのビット長は、前記第２の端末が前記セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行なうのに要する時間にトーンの伝送速度を乗算して得られるビット長以上である、アドホックネットワークにおける通信方法。
【請求項３】
前記アドホックネットワークの各端末は、各セクタビームパターンに対応させて、通信中の端末のアドレスと、送信継続時間と、受信時刻とを記憶する送信不可テーブルを有し、
前記アドホックネットワークの通信方法は、さらに、
前記第１および第２の端末以外の端末が、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、前記指向性受信によるトーンの受信レベルが最大となるセクタビームパターンを第３のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、
前記第１および第２端末以外の端末が、前記第３のセクタビームパターンによる指向性受信によって、前記ＲＴＳパケットまたは前記ＣＴＳパケットを取得するステップと、
前記第１および第２の端末以外の端末が、前記ＲＴＳパケットまたは前記ＣＴＳパケットから送信先端末のアドレスを取得するステップと、
前記第１および第２の端末以外の端末が、前記ＲＴＳパケットから取得した送信先端末のアドレスが自端末のアドレスでない場合、または前記ＣＴＳパケットを取得したときに、前記ＲＴＳパケットまたは前記ＣＴＳパケットから送信元端末のアドレスと、送信継続時間とを取出すステップと、
前記第１および第２端末以外の端末が、前記送信不可テーブル内に前記第３のセクタビームパターンに対応させて、通信中の端末のアドレスとして前記取出した送信元端末のアドレスおよび前記取出した送信先端末のアドレスを、送信継続時間として前記取出した送信継続時間を、受信時刻として前記ＲＴＳパケットまたはＣＴＳパケットの受信が完了した時刻を書込むステップとを含む、請求項２記載のアドホックネットワークにおける通信方法。
【請求項４】
前記アドホックネットワークにおける通信方法は、さらに、
第３の端末が、送信先端末が存在する方向が含まれる第４のセクタビームパターンで、トーンと、送信先端末のアドレス、前記第３の端末のアドレスを示す送信元端末のアドレス、および送信継続時間を含むＲＴＳパケットとを指向性送信するＲＴＳ送信ステップと、
第４の端末が、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、前記指向性受信によるトーンの受信レベルが最大となるセクタビームパターンを第５のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、
前記第４の端末が、前記第５のセクタビームパターンによる指向性受信によって、前記ＲＴＳパケットを取得するステップと、
前記第４の端末が、前記ＲＴＳパケットから送信先端末のアドレスを取出し、前記送信不可テーブル内に前記送信先端末のアドレスが登録されているときには、前記送信不可テーブルから、前記送信先端末のアドレスに対応する送信継続時間と受信時刻とを取得し、前記受信時刻と前記送信継続時間とに基いて、残りの送信継続時間を算出するステップと、
前記第４の端末が、前記送信先端末のアドレスを通信中の端末のアドレスとして含み、前記残りの送信継続時間を送信継続時間として含むＤＴパケットを作成するステップと、
前記第４の端末が、前記第５のセクタビームパターンにより、前記ＤＴパケットを指向性送信するステップと、
前記第３の端末が、前記第４のセクタビームパターンによる指向性受信により、前記ＤＴパケットを取得するステップと、
前記第３の端末が、前記受信したＤＴパケット内の前記通信中の端末のアドレスと前記送信先端末のアドレスとが一致するときに、前記ＤＴパケット内の前記送信継続時間の経過後に、前記ＲＴＳ送信ステップを再度実行させるステップとを含む、請求項３記載のアドホックネットワークにおける通信方法。
【請求項５】
前記アドホックネットワークの通信方法は、さらに、
各端末が、その端末の送信指定時刻ごとに送信端末となり、トーンと、送信元端末のアドレスとして自端末のアドレスを含むＨｅｌｌｏパケットとを、セクタビームパターンによる指向性送信をすべてのセクタビームパターンに対して行なって送信するステップと、
各端末が、その端末の受信指定時刻ごとに受信端末となり、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、前記指向性受信によるトーンの受信レベルが最大となるセクタビームパターンを第４のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、
前記受信端末が、前記第４のセクタビームパターンによる指向性受信によって、前記Ｈｅｌｌｏパケットを取得するステップと、
前記受信端末が、前記Ｈｅｌｌｏパケットから送信元端末のアドレスを取得して、前記第４のセクタビームパターンに対応させて、前記送信元端末のアドレスと、Ｈｅｌｌｏパケットを受信したときの受信レベルとをネットワークテーブルに書込むステップとを含み、
前記第１のステップにおいて、前記第１の端末は、自端末が保持する前記ネットワークテーブルを参照して、前記第２の端末が存在する方向を含む第１のセクタビームパターンを特定する、請求項３記載のアドホックネットワークにおける通信方法。
【請求項６】
第３の端末が、送信先端末にＲＴＳパケットを送信する前に、前記ネットワークテーブル内の受信レベルに基いて、自端末の近傍の端末を特定し、前記ネットワークテーブルから前記近傍の端末のアドレスとともに、セクタビームパターンおよび受信レベルを取得するステップと、
前記第３の端末が、前記取得した受信レベルに基いて、前記近傍の端末にパケットが届くための最小の送信電力を特定し、前記特定した送信電力で、前記取得したセクタビームパターンにより、トーンと、送信先端末のアドレスを通信状態を照会する端末のアドレスとして含むＩＱパケットとを指向性送信するステップと、
前記近傍の端末が、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、前記指向性受信によるトーンの受信レベルが最大となるセクタビームパターンを第５のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、
前記近傍の端末が、前記第５のセクタビームパターンによる指向性受信によって、前記ＩＱパケットを取得するステップと、
前記近傍の端末が、前記ＩＱパケット内の通信状態を照会する端末のアドレスが、前記通信不可テーブルに登録されていないときには、非通信中を通信状態として含むＲＰパケットを作成し、前記通信不可テーブルに登録されているときには、前記通信不可テーブル内の前記通信状態の照会する端末のアドレスに対応する送信継続時間と受信時刻とに基いて、残りの送信継続時間を算出し、通信中を通信状態として含み、前記算出した残りの送信継続時間を送信継続時間として含むＲＰパケットを作成するステップと、
前記近傍の端末が、前記第５のセクタビームパターンにより、前記ＲＰパケットを指向性送信するステップと、
前記第３の端末が、前記取得したセクタビームパターンによる指向性受信により、前記ＲＰパケットを取得するステップと、
前記第３の端末が、前記ＲＰパケットから通信状態を取出し、前記取出した通信状態が通信中のときには、前記ＲＰパケットから送信継続時間を取出すステップとを含み、
前記第３の端末が、前記取出した通信状態が非通信中のときには、前記送信先端末へのＲＴＳパケットの送信を開始し、前記取出した通信状態が通信中のときには、前記取出した送信継続時間の経過後、前記送信先端末へのＲＴＳパケットの指向性送信を開始するステップとを含む、請求項５記載のアドホックネットワークにおける通信方法。
【請求項７】
第３の端末が、送信先端末にＲＴＳパケットを送信する前に、前記ネットワークテーブル内の受信レベルに基いて、自端末の近傍の端末を特定し、前記ネットワークテーブルから前記近傍の端末のアドレスとともに、セクタビームパターンおよび受信レベルを取得するステップと、
前記第３の端末が、前記取得した受信レベルに基いて、前記近傍の端末にパケットが届くための最小の送信電力を特定し、前記特定した送信電力で、前記取得したセクタビームパターンにより、トーンと、送信先端末が存在する方向を含むセクタビームパターンを通信状態を照会するセクタビームパターンとして含むＩＱパケットとを指向性送信するステップと、
前記近傍の端末が、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、前記指向性受信によるトーンの受信レベルが最大となるセクタビームパターンを第５のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、
前記近傍の端末が、前記第５のセクタビームパターンによる指向性受信によって、前記ＩＱパケットを取得するステップと、
前記近傍の端末が、前記ＩＱパケット内の通信状態を照会するセクタビームパターンに対応する通信中の端末のアドレスが前記通信不可テーブルに登録されていないときには、非通信中を通信状態として含むＲＰパケットを作成し、前記通信不可テーブルに登録されているときには、前記通信不可テーブル内の前記通信中の端末のアドレスに対応する送信継続時間と受信時刻とに基いて、残りの送信継続時間を算出し、通信中を通信状態として含み、前記算出した残りの送信継続時間を送信継続時間として含むＲＰパケットを作成するステップと、
前記近傍の端末が、前記第５のセクタビームパターンにより、前記ＲＰパケットを指向性送信するステップと、
前記第３の端末が、前記取得したセクタビームパターンによる指向性受信により、前記ＲＰパケットを取得するステップと、
前記第３の端末が、前記ＲＰパケットから通信状態を取出し、前記取出した通信状態が通信中のときには、前記ＲＰパケットから送信継続時間を取出すステップとを含み、
前記第３の端末が、前記取出した通信状態が非通信中のときには、前記送信先端末へのＲＴＳパケットの送信を開始し、前記取出した通信状態が通信中のときには、前記取出した送信継続時間の経過後、前記送信先端末へのＲＴＳパケットの指向性送信を開始するステップとを含む、請求項５記載のアドホックネットワークにおける通信方法。
【請求項８】
セクタアンテナを有する端末で形成されるアドホックネットワークにおける通信方法であって、
第１の端末が、第２の端末が存在する方向が含まれる第１のセクタビームパターンで、トーンと、前記第２の端末のアドレスを示す送信先端末のアドレス、前記第１の端末のアドレスを示す送信元端末のアドレス、および送信継続時間を含むＲＴＳパケットとを指向性送信するステップと、
第２の端末が、オムニビームパターンによる全方向受信を行ない、前記全方向受信によるトーンの受信レベルが第１の閾値以上であるかを判定するステップと、
前記第２の端末が、前記受信レベルが前記第１の閾値以上と判定されたときに、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、前記指向性受信によるトーンの受信レベルが第２の閾値以上で、かつ最大となるセクタビームパターンを第２のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、
前記第２の端末が、前記第２のセクタビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが前記第２の閾値以上のときに前記ＲＴＳパケットを取得するステップと、
前記第２の端末が、前記ＲＴＳパケットから送信先端末のアドレスを取得し、前記取得した送信先端末のアドレスが自端末のアドレスの場合に、前記第２のセクタビームパターンにより、トーンと、送信先端末のアドレス、送信元端末のアドレス、および送信継続時間とを含むＣＴＳパケットとを指向性送信するステップと、
前記第１の端末が、前記第１のセクタビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが前記第２の閾値以上のときに前記ＣＴＳパケットを取得するステップと、
前記第１の端末が、前記第１のセクタビームパターンにより、ＤＡＴＡパケットを指向性送信するステップと、
前記第２の端末が、前記第２のセクタビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが前記第２の閾値以上のときに前記ＤＡＴＡパケットを取得するステップと、
前記第２の端末が、前記第２のセクタビームパターンによりＡＣＫパケットを指向性送信するステップと、
前記第１の端末が、前記第１のセクタビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが前記第２の閾値以上のときに前記ＡＣＫパケットを取得するステップとを含み、
前記第１の閾値は、前記第２の閾値から、前記セクタビームパターンによる指向性受信の利得と前記オムニビームパターンによる全方向受信の利得の差を減算した値であり、
前記トーンのビット長は、前記第２の端末が前記オムニビームパターンによる全方向受信に要する時間と前記セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行なうのに要する時間との和にトーンの伝送速度を乗算して得られるビット長以上である、アドホックネットワークにおける通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アドホックネットワークにおける通信方法に関し、特に、セクタアンテナを有する端末により形成されるアドホックネットワークにおけるＭＡＣ層の通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アドホックネットワークとは、複数の端末が相互に通信を行なうことによって自律的、即時的に構築されるネットワークをいう。アドホックネットワークでは、通信する２つの端末が互いの通信エリアに存在しない場合、２つの端末の中間に位置する端末がルータとして機能しデータパケットを中継する。アドホックネットワークでは、通信インフラを必要としないので、災害時などにおいて通信インフラが機能しなくなった場合などにおいて有効な通信手段となる。
【０００３】
アドホックネットワークでは、無線媒体の効率的な利用が重要である。なぜなら、無線通信では、有線の通信よりも複数の端末間で無線媒体の利用の競合が発生しやすく、競合を回避するための制御が必要となるからである。
【０００４】
ＩＥＥＥ８０２．１１をはじめてとして、現在までのアドホックネットワークのＭＡＣ(Medium Access Control)プロトコルは、オムニアンテナによる全方向通信を想定している。
【０００５】
ところで、スマートアンテナは、電子操作によって指向性制御や利得の制御などを行なうアンテナであるが、空間利用効率が高く、高利得による長距離通信が可能という利点がある。近年、スマートアンテナの小型化、低消費電力化が進み、スマートアンテナをアドホックネットワークの端末に搭載することが期待されている。
【０００６】
このような状況において、たとえば、非特許文献１および２では、スマートアンテナを用いたＭＡＣプロトコルが提案されている。このようなＭＡＣプロトコルでは、パケットを指向性送信するので、従来のオムニ送信に比べて、遠距離にある端末にパケットを直接届けることができる。
【非特許文献１】R.R.Choudhury and N.Vaidya, Ad hoc routing using directional antennas, Technical Report, Technical Report, August,2002
【非特許文献２】R.R.Choudhury, X.Yang, R.Ramanathan and N.Vaidya, Using directional antennas for Medium Access Control in Ad hoc Networks, ACM International Conference on Mobile Computing and Networking MobiCom, September 2002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１および２では、送信側は、パケットを指向性送信するが、受信側はオムニ受信する。受信側でオムニ受信するのは、どの方向からパケットが送信されてくるかがわからないため、指向性受信することができないからである。このように、非特許文献１および２では、受信側がオムニ受信なので、パケットを直接通信しあえる距離がそれほど改善されず、その結果、送信元端末から送信されたパケットは、多数の中継端末を経由して送信先端末に届くことになり、通信スループット（一定時間内に伝送される情報量）が向上しない。
【０００８】
それゆえに、本発明の目的は、通信スループットが高いアドホックネットワークにおける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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、セクタアンテナを有する端末で形成されるアドホックネットワークにおける通信方法であって、第１の端末が、第２の端末が存在する方向を含む第１のセクタビームパターンで、トーンと制御パケットとを指向性送信するステップと、第２の端末が、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、指向性受信によるトーンの受信レベルが最大となるセクタビームパターンを第２のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、第２の端末が、第２のセクタビームパターンによる指向性受信によって、制御パケットを取得するステップとを含み、トーンのビット長は、第２の端末がセクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行なうのに要する時間にトーンの伝送速度を乗算して得られるビット長以上である。
【００１０】
また、本発明は、セクタアンテナを有する端末で形成されるアドホックネットワークにおける通信方法であって、第１の端末が、第２の端末が存在する方向を含む第１のセクタビームパターンで、トーンと、第２の端末のアドレスを示す送信先端末のアドレス、第１の端末のアドレスを示す送信元端末のアドレス、および送信継続時間を含むＲＴＳパケットとを指向性送信する第１のステップと、第２の端末が、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、指向性受信によるトーンの受信レベルが最大となるセクタビームパターンを第２のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、第２の端末が、第２のセクタビームパターンによる指向性受信によって、ＲＴＳパケットを取得するステップと、第２の端末が、ＲＴＳパケットから送信先端末のアドレスを取得し、取得した送信先端末のアドレスが自端末のアドレスの場合に、第２のセクタビームパターンにより、トーンと、送信先端末のアドレス、送信元端末のアドレス、および送信継続時間とを含むＣＴＳパケットとを指向性送信するステップと、第１の端末が、第１のセクタビームパターンによる指向性受信により、ＣＴＳパケットを取得するステップと、第１の端末が、第１のセクタビームパターンにより、ＤＡＴＡパケットを指向性送信するステップと、第２の端末が、第２のセクタビームパターンによる指向性受信により、ＤＡＴＡパケットを取得するステップと、第２の端末が、第２のセクタビームパターンによりＡＣＫパケットを指向性送信するステップと、第１の端末が、第１のセクタビームパターンによる指向性受信により、ＡＣＫパケットを取得するステップとを含み、トーンのビット長は、第２の端末がセクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行なうのに要する時間にトーンの伝送速度を乗算して得られるビット長以上である。
【００１１】
好ましくは、アドホックネットワークの各端末は、各セクタビームパターンに対応させて、通信中の端末のアドレスと、送信継続時間と、受信時刻とを記憶する送信不可テーブルを有し、アドホックネットワークの通信方法は、さらに、第１および第２の端末以外の端末が、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、指向性受信によるトーンの受信レベルが最大となるセクタビームパターンを第３のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、第１および第２端末以外の端末が、第３のセクタビームパターンによる指向性受信によって、ＲＴＳパケットまたはＣＴＳパケットを取得するステップと、第１および第２の端末以外の端末が、ＲＴＳパケットまたはＣＴＳパケットから送信先端末のアドレスを取得するステップと、第１および第２の端末以外の端末が、ＲＴＳパケットから取得した送信先端末のアドレスが自端末のアドレスでない場合、またはＣＴＳパケットを取得したときに、ＲＴＳパケットまたはＣＴＳパケットから送信元端末のアドレスと、送信継続時間とを取出すステップと、第１および第２端末以外の端末が、送信不可テーブル内に第３のセクタビームパターンに対応させて、通信中の端末のアドレスとして取出した送信元端末のアドレスおよび取出した送信先端末のアドレスを、送信継続時間として取出した送信継続時間を、受信時刻としてＲＴＳパケットまたはＣＴＳパケットの受信が完了した時刻を書込むステップとを含む。
【００１２】
より好ましくは、アドホックネットワークにおける通信方法は、さらに、第３の端末が、送信先端末が存在する方向が含まれる第４のセクタビームパターンで、トーンと、送信先端末のアドレス、第３の端末のアドレスを示す送信元端末のアドレス、および送信継続時間を含むＲＴＳパケットとを指向性送信するＲＴＳ送信ステップと、第４の端末が、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、指向性受信によるトーンの受信レベルが最大となるセクタビームパターンを第５のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、第４の端末が、第５のセクタビームパターンによる指向性受信によって、ＲＴＳパケットを取得するステップと、第４の端末が、ＲＴＳパケットから送信先端末のアドレスを取出し、送信不可テーブル内に送信先端末のアドレスが登録されているときには、送信不可テーブルから、送信先端末のアドレスに対応する送信継続時間と受信時刻とを取得し、受信時刻と送信継続時間とに基いて、残りの送信継続時間を算出するステップと、第４の端末が、送信先端末のアドレスを通信中の端末のアドレスとして含み、残りの送信継続時間を送信継続時間として含むＤＴパケットを作成するステップと、第４の端末が、第５のセクタビームパターンにより、ＤＴパケットを指向性送信するステップと、第３の端末が、第４のセクタビームパターンによる指向性受信により、ＤＴパケットを取得するステップと、第３の端末が、受信したＤＴパケット内の通信中の端末のアドレスと送信先端末のアドレスとが一致するときに、ＤＴパケット内の送信継続時間の経過後に、ＲＴＳ送信ステップを再度実行させるステップとを含む。
【００１３】
好ましくは、アドホックネットワークの通信方法は、さらに、各端末が、その端末の送信指定時刻ごとに送信端末となり、トーンと、送信元端末のアドレスとして自端末のアドレスを含むＨｅｌｌｏパケットとを、セクタビームパターンによる指向性送信をすべてのセクタビームパターンに対して行なって送信するステップと、各端末が、その端末の受信指定時刻ごとに受信端末となり、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、指向性受信によるトーンの受信レベルが最大となるセクタビームパターンを第４のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、受信端末が、第４のセクタビームパターンによる指向性受信によって、Ｈｅｌｌｏパケットを取得するステップと、受信端末が、Ｈｅｌｌｏパケットから送信元端末のアドレスを取得して、第４のセクタビームパターンに対応させて、送信元端末のアドレスと、Ｈｅｌｌｏパケットを受信したときの受信レベルとをネットワークテーブルに書込むステップとを含み、第１のステップにおいて、第１の端末は、自端末が保持するネットワークテーブルを参照して、第２の端末が存在する方向を含む第１のセクタビームパターンを特定する。
【００１４】
より好ましくは、第３の端末が、送信先端末にＲＴＳパケットを送信する前に、ネットワークテーブル内の受信レベルに基づいて、自端末の近傍の端末を特定し、ネットワークテーブルから近傍の端末のアドレスとともに、セクタビームパターンおよび受信レベルを取得するステップと、第３の端末が、取得した受信レベルに基づいて、近傍の端末にパケットが届くための最小の送信電力を特定し、特定した送信電力で、取得したセクタビームパターンにより、トーンと、送信先端末のアドレスを通信状態を照会する端末のアドレスとして含むＩＱパケットとを指向性送信するステップと、近傍の端末が、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、指向性受信によるトーンの受信レベルが最大となるセクタビームパターンを第５のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、近傍の端末が、第５のセクタビームパターンによる指向性受信によって、ＩＱパケットを取得するステップと、近傍の端末が、ＩＱパケット内の通信状態を照会する端末のアドレスが、通信不可テーブルに登録されていないときには、非通信中を通信状態として含むＲＰパケットを作成し、通信不可テーブルに登録されているときには、通信不可テーブル内の通信状態の照会する端末のアドレスに対応する送信継続時間と受信時刻とに基づいて、残りの送信継続時間を算出し、通信中を通信状態として含み、算出した残りの送信継続時間を送信継続時間として含むＲＰパケットを作成するステップと、近傍の端末が、第５のセクタビームパターンにより、ＲＰパケットを指向性送信するステップと、第３の端末が、取得したセクタビームパターンによる指向性受信により、ＲＰパケットを取得するステップと、第３の端末が、ＲＰパケットから通信状態を取出し、取出した通信状態が通信中のときには、ＲＰパケットから送信継続時間を取出すステップとを含み、第３の端末が、取出した通信状態が非通信中のときには、送信先端末へのＲＴＳパケットの送信を開始し、取出した通信状態が通信中のときには、取出した送信継続時間の経過後、送信先端末へのＲＴＳパケットの指向性送信を開始するステップとを含む。
【００１５】
また、好ましくは、第３の端末が、送信先端末にＲＴＳパケットを送信する前に、ネットワークテーブル内の受信レベルに基づいて、自端末の近傍の端末を特定し、ネットワークテーブルから近傍の端末のアドレスとともに、セクタビームパターンおよび受信レベルを取得するステップと、第３の端末が、取得した受信レベルに基づいて、近傍の端末にパケットが届くための最小の送信電力を特定し、特定した送信電力で、取得したセクタビームパターンにより、トーンと、送信先端末が存在する方向を含むセクタビームパターンを通信状態を照会するセクタビームパターンとして含むＩＱパケットとを指向性送信するステップと、近傍の端末が、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、指向性受信によるトーンの受信レベルが最大となるセクタビームパターンを第５のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、近傍の端末が、第５のセクタビームパターンによる指向性受信によって、ＩＱパケットを取得するステップと、近傍の端末が、ＩＱパケット内の通信状態を照会するセクタビームパターンに対応する通信中の端末のアドレスが通信不可テーブルに登録されていないときには、非通信中を通信状態として含むＲＰパケットを作成し、通信不可テーブルに登録されているときには、通信不可テーブル内の通信中の端末のアドレスに対応する送信継続時間と受信時刻とに基づいて、残りの送信継続時間を算出し、通信中を通信状態として含み、算出した残りの送信継続時間を送信継続時間として含むＲＰパケットを作成するステップと、近傍の端末が、第５のセクタビームパターンにより、ＲＰパケットを指向性送信するステップと、第３の端末が、取得したセクタビームパターンによる指向性受信により、ＲＰパケットを取得するステップと、第３の端末が、ＲＰパケットから通信状態を取出し、取出した通信状態が通信中のときには、ＲＰパケットから送信継続時間を取出すステップとを含み、第３の端末が、取出した通信状態が非通信中のときには、送信先端末へのＲＴＳパケットの送信を開始し、取出した通信状態が通信中のときには、取出した送信継続時間の経過後、送信先端末へのＲＴＳパケットの指向性送信を開始するステップとを含む。
【００１６】
また、本発明は、セクタアンテナを有する端末で形成されるアドホックネットワークにおける通信方法であって、第１の端末が、第２の端末が存在する方向が含まれる第１のセクタビームパターンで、トーンと、第２の端末のアドレスを示す送信先端末のアドレス、第１の端末のアドレスを示す送信元端末のアドレス、および送信継続時間を含むＲＴＳパケットとを指向性送信するステップと、第２の端末が、オムニビームパターンによる全方向受信を行ない、全方向受信によるトーンの受信レベルが第１の閾値以上であるかを判定するステップと、第２の端末が、受信レベルが第１の閾値以上と判定されたときに、セクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行ない、指向性受信によるトーンの受信レベルが第２の閾値以上で、かつ最大となるセクタビームパターンを第２のセクタビームパタ−ンとして特定するステップと、第２の端末が、第２のセクタビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが第２の閾値以上のときにＲＴＳパケットを取得するステップと、第２の端末が、ＲＴＳパケットから送信先端末のアドレスを取得し、取得した送信先端末のアドレスが自端末のアドレスの場合に、第２のセクタビームパターンにより、トーンと、送信先端末のアドレス、送信元端末のアドレス、および送信継続時間とを含むＣＴＳパケットとを指向性送信するステップと、第１の端末が、第１のセクタビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが第２の閾値以上のときにＣＴＳパケットを取得するステップと、第１の端末が、第１のセクタビームパターンにより、ＤＡＴＡパケットを指向性送信するステップと、第２の端末が、第２のセクタビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが第２の閾値以上のときにＤＡＴＡパケットを取得するステップと、第２の端末が、第２のセクタビームパターンによりＡＣＫパケットを指向性送信するステップと、第１の端末が、第１のセクタビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが第２の閾値以上のときにＡＣＫパケットを取得するステップとを含み、第１の閾値は、第２の閾値から、セクタビームパターンによる指向性受信の利得とオムニビームパターンによる全方向受信の利得の差を減算した値であり、トーンのビット長は、第２の端末がオムニビームパターンによる全方向受信に要する時間とセクタビームパターンによる指向性受信をすべてのセクタビームパターンに対して行なうのに要する時間との和にトーンの伝送速度を乗算して得られるビット長以上である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るアドホックネットワークにおける通信方法によれば、通信スループットを高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１９】
［第１の実施形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２０】
図１は、アドホックネットワークの構成を示す。同図に示すように、複数の端末Ａ〜Ｉが自律的にネットワークを構成している。このアドホックネットワークにより、たとえば、端末Ｉは、端末Ａから離れた位置にあり、直接パケットを受取ることができないので、端末Ａから送信されたパケットは、端末Ｅ、端末Ｈ、によって中継されて端末Ｉへ届けられる。
【００２１】
図２は、端末Ａの構成を示す。他の端末Ｂ〜Ｉの構成も同一である。図２を参照して、端末Ａは、入力部１１と、表示部１２と、アンテナ部２０と、電子メールアプリケーション１３と、通信制御部１４とを備える。
【００２２】
アンテナ部２０は、他の端末から無線信号を受信するとともに、他の端末へ無線信号を送信する。図３は、アンテナ部２０の構成を示す。このアンテナ部２０は、いわゆるスマートアンテナの一種であるセクタアンテナであって、たとえば、文献「T.Ohira and T.Gyoda, Electronically steerable passive array radiator antenas for low-cost analog adaptive beamforming, in Proceedings of the IEEE International Conference on Phased Array Systems and Technology, 2000. pp:101-104」に記載されているＥＳＰＡＲ(Electronically steerable parastic array antenna)である。
【００２３】
図３を参照して、アンテナ部２０は、励起素子Ａ０〜Ａ６と、可変リアクタンスＲ１〜Ｒ６と、制御回路４１とを含む。
【００２４】
励起素子Ａ０は、接地導体と接続される。励起素子Ａ１〜Ａ６は、可変リアクタンスＲ１〜Ｒ６を介して接地導体と接続される。
【００２５】
制御回路４１は、可変リアクタンスＲ１〜Ｒ６のリアクタンス値を変化させることによりビームの指向性を変化させるとともに、利得の制御、または閾値の設定などを行なう。
【００２６】
次に、アンテナ部２０によるアンテナのビームパターンについて説明する。
【００２７】
図４（ａ）は、オムニビームパターンを示す。オムニビームパターンでは、オムニ（全方位）送信またはオムニ受信が行なわれる。
【００２８】
オムニビームパターンによるオムニ受信では、パケットを取得するための受信レベルの閾値をＡに設定したときに、自端末からｄ１だけ離れた端末から電力Ｐで指向性送信されたパケットを受取ることができるとする。
【００２９】
図４（ｂ）は、方位が分割されたセクタを示す。同図を参照して、自端末を中心として、空間の方位が６０度ごとにセクタ１〜セクタ６に分割される。これらのセクタにあわせて、６個のセクタビームパターンがある。
【００３０】
図４（ｃ）は、セクタ１ビームパターンを簡略化した図である。セクタ１ビームパターンでは、セクタ１に対しての指向性送信または指向性受信が行なわれる。同様に、図４（ｄ）は、セクタ２に対しての指向性送信または指向性受信のためのセクタ２ビームパターンを簡略した図である。図４（ｅ）は、セクタ３に対しての指向性送信または指向性受信のためのセクタ３ビームパターンを簡略化した図である。図４（ｆ）は、セクタ４に対しての指向性送信または指向性受信のためのセクタ４ビームパターンを簡略化した図である。図４（ｇ）は、セクタ５に対しての指向性送信または指向性受信のためのセクタ５ビームパターンを簡略化した図である。図４（ｈ）は、セクタ６に対しての指向性送信または指向性受信のためのセクタ６ビームパターンを簡略化した図である。
【００３１】
セクタＫビームパターン（Ｋ＝１〜６）による指向性受信では、パケットを取得するための受信レベルの閾値をＡに設定したときに、自端末からｄ２（＞ｄ１）だけ離れた端末から電力Ｐで指向性送信されたパケットを受取ることができるとする。
【００３２】
図４（ｉ）は、回転セクタビームパターンを説明するための図である。同図に示すように、回転セクタビ−ムパターンよる指向性送信では、セクタ１ビームパターン〜セクタ６ビームパターンを順次変化させて、同一のパケットを送信する。回転セクタビームパターンによる指向性受信では、セクタ１ビームパターン〜セクタ６ビームパターンを順次変化させて、受信レベルが閾値Ａ以上で、最大であるセクタビームパターンを特定する。
【００３３】
セクタ１ビームパターン〜セクタ６ビームパターンを順次変化させるのに要する時間は、２００μｓｅｃとする。
【００３４】
再び、図２を参照して、電子メールアプリケーション１３は、いわゆるメイラであって、入力部１１からのメッセージ、宛先などの入力に基づき、データを作成し、通信制御部１４にデータを送る。また、電子メールアプリケーション１３は、通信制御部１４から受けたデータに基づきメッセージを表示部１２に表示させる。
【００３５】
通信制御部１４は、ＡＲＰＡ（Advanced Research Projects Agency)インターネット階層構造に従って、通信制御を行なう複数のモジュールを備える。
【００３６】
物理層の無線インタフェースモジュール２４は、ＩＥＥＥ８０２．１１にしたがって、送信信号または受信信号の変復調、および周波数変換などを行なう。
【００３７】
ネットワーク層の上位層のＬＬＣモジュール２２は、ＬＬＣプロトコルの実行処理部である。
【００３８】
インターネット層のＩＰモジュール１９は、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の実行処理部である。
【００３９】
トランスポート層のＴＣＰモジュール１７は、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の実行処理部である。
【００４０】
トランスポート層のＵＤＰモジュール１８は、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の実行処理部である。
【００４１】
プロセス／アプリケーション層のＳＭＴＰモジュール１５は、ＳＭＴＰ(Simple Mail Transfer Protocol)の実行処理部である。
【００４２】
プロセス／アプリケーション層のルーティングプロトコルモジュール１６は、ルーティングプロトコルの実行処理部である。
【００４３】
ネットワーク層の下位層のＭＡＣモジュール２３は、ＭＡＣプロトコルを実行する。本実施の形態のＭＡＣプロトコルは、無線ＬＡＮ国際標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１１  ＤＣＦをベースにし、図４で説明したアンテナ部２０の指向性通信に対応するように改良されたプロトコルである。
【００４４】
ＤＣＦ(Distributed Coordination Function)では、分散型のＭＡＣプロトコルを用いている。
【００４５】
ＤＣＦでは、チャネルアクセス方式として、図５に示すように、以下のＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)を採用している。送信元の端末は、キャリアセンスによってチャネルの状態を調べ、チャネルがアイドル状態で、さらに、一定時間ＤＩＦＳ（Distributed Inter Frame Spacing)の間アイドル状態が続くと、ＲＴＳ(Request To Send)パケットを送信する。もし、キャリアセンスの際にビジー状態であると、チャネルがアイドル状態になるまで待ち、アイドル状態になってから一定時間ＤＩＦＳの間アイドル状態が続くと、端末固有のランダムなバックオフＷｉｎｄｏｗスロット分待った後に、ＲＴＳパケットを送信する。
【００４６】
一方、送信先の端末は、ＲＴＳパケットを受信すると、一定時間ＳＩＦＳ(Short Inter Frame Spacing)の後、送信元の端末へＣＴＳ(Clear to Send)パケットを送信する。また、送信元の端末は、ＣＴＳパケットを受信すると、一定時間ＳＩＦＳの後ＤＡＴＡパケットを送信先の端末へ送信する。さらに、送信先の端末は、Ｄａｔａパケットを受信すると、一定時間ＳＩＦＳの後、送信元の端末へＡＣＫパケットを送信する。
【００４７】
ここで、ＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットには、送信先端末のアドレスと、ＡＣＫパケットの受信が完了するまでの時間である送信継続時間が格納されている。ＲＴＳパケットまたはＣＴＳパケットを受信した端末は、送信先のアドレスが自端末のアドレスでない場合には、ＲＴＳパケットまたはＣＴＳパケットを受信してから送信継続時間だけＮＡＶ(Network Allocation Vector)を設定することによって、パケットの送信が禁止される。
【００４８】
このようにＲＴＳ／ＣＴＳのハンドシェイクにより、隠れ端末の問題を部分的に回避することができる。
【００４９】
本実施の形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１  ＤＣＦと同様に、上述のＣＳＭＡ／ＣＡによるチャネルアクセス方式を基本的に採用する。
【００５０】
ただし、本実施の形態では、ＲＴＳパケットの代わりにＤＲＴＳ(Directional Request To Send)パケットを用い、ＣＴＳパケットの代わりにＤＣＴＳ(Directional Clear to Send)パケットを用いる。
【００５１】
図６（ａ）は、ＤＲＴＳパケットの構成を示す。同図に示すように、ＤＲＴＳパケットは、トーンと制御パケット部とから構成される。制御パケット部は、ＲＴＳパケットで構成されており、ＲＴＳを示すフレームの種類と、送信先アドレスと、送信元アドレスと、送信継続時間とを含む。ここで、トーンは、ノイズとの区別が可能な所定の信号である。トーンのビット長は、受信端末が回転セクタビームパターンにより指向性受信するときに、すべてのセクタビームパターンでトーンが受信できるための長さとする。つまり、トーンのビット長は、受信端末が回転セクタビームパターンによる指向性受信に要する時間にトーンの伝送速度を乗算して得られるビット長以上である。受信端末が回転セクタビームパターンによって指向性受信を行なうときに要する時間が２００μｓｅｃのときには、トーンのビット長は、２００μｓｅｃ×トーンの伝送速度（ビット／μｓｅｃ）以上であり、たとえば、２１０μｓｅｃ×トーンの伝送速度（ビット／μｓｅｃ）とする。
【００５２】
図６（ｂ）は、ＤＣＴＳパケットの構成を示す。同図に示すように、ＤＣＴＳパケットは、トーンと制御パケット部とから構成される。制御パケット部は、ＣＴＳパケットで構成されており、ＣＴＳを示すフレームの種類と、送信先アドレスと、送信元アドレスと、送信継続時間とを含む。トーンのビット長は、ＤＲＴＳと同様である。
【００５３】
また、本実施の形態では、ＤＲＴＳパケットおよびＤＣＴＳパケットをオムニ通信でなく、指向性通信でやりとりする。
【００５４】
図７は、本実施の形態における送信元端末Ａおよび送信先端末Ｂの通信方法を示す。
【００５５】
送信元端末Ａは、送信先端末Ｂが存在するセクタ４に対応するセクタ４ビームパターンでＤＲＴＳパケットを指向性送信する。送信先端末Ｂは、回転セクタビ−ムパターンよる指向性受信によって、ＤＲＴＳパケットのトーンを受信し、受信レベルが閾値Ａ以上で、最大であるセクタ１ビームパターンを特定する。その後、送信先端末Ｂは、セクタ１ビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが閾値Ａ以上のときにＤＲＴＳパケットの制御パケット部（つまり、ＲＴＳパケット）を取得する。
【００５６】
送信先端末Ｂは、セクタ１ビームパターンで、ＤＣＴＳパケットを指向性送信する。送信元端末Ａは、セクタ４ビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが閾値Ａ以上のときにＤＣＴＳパケットを取得する。
【００５７】
送信元端末Ａは、セクタ４ビームパターンで、ＤＡＴＡパケットを指向性送信する。送信先端末Ｂは、セクタ１ビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが閾値Ａ以上のときにＤＡＴＡパケットを取得する。
【００５８】
送信先端末Ｂは、セクタ１ビームパターンで、ＡＣＫパケットを指向性送信する。送信元端末Ａは、セクタ４ビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが閾値Ａ以上のときにＡＣＫパケットを取得する。
【００５９】
また、本実施の形態では、ＤＲＴＳパケットまたはＤＣＴＳパケットを受信した端末は、送信先のアドレスが自端末のアドレスでない場合には、ＤＲＴＳパケットまたはＤＣＴＳパケットを受信してから送信継続時間の間ＤＮＡＶ(Dynamic Network Allocation Vector)を設定することによって、パケットの送信は行なわない。つまり、従来のＮＡＶでは、ＲＴＳパケットまたはＣＴＳパケットを受信した方向がいずれの方向でも、送信継続時間だけパケットの送信が禁止されたが、ＤＮＡＶでは、ＤＲＴＳパケットまたはＤＣＴＳパケットを指向性受信したセクタビームパターンによるパケットの送信が禁止される。
【００６０】
ＭＡＣモジュール２３は、ＤＨｅｌｌｏパケットの送信および受信によって、端末の位置情報を交換し、ネットワークテーブル３１を作成する。
【００６１】
図８は、ＤＨｅｌｌｏパケットの構成を示す。同図に示すように、ＤＨｅｌｌｏパケットは、トーンと制御パケット部とから構成される。制御パケット部は、Ｈｅｌｌｏパケットで構成され、Ｈｅｌｌｏパケットを示すフレームの種類と、送信元アドレスとを含む。
【００６２】
図９は、端末Ａが作成したネットワークテーブル３１の例を示す。同図に示すように、ネットワークテーブル３１は、セクタビームパターンに対応させて、端末のアドレスと受信レベルとを記憶する。ここで、端末のアドレスとは、そのセクタビームパターンによる指向性通信が可能な端末のアドレスを示す。受信レベルとは、その指向性通信が可能な端末からのパケットを受信したときの受信レベルを示す。受信レベルが大きいとその端末が自端末から近距離にあり、受信レベルが小さいとその端末が自端末から遠距離にある。
【００６３】
ＭＡＣモジュール２３は、送信先アドレスが自端末のアドレスでないＤＲＴＳまたはＤＣＴＳを取得したときに、通信不可テーブル３２を作成する。図１０は、端末Ｃが作成した通信不可テーブル３２の例を示す。同図に示すように、通信不可テーブル３２は、セクタビームパターンに対応させて、通信中の端末のアドレスと、送信継続時間と、受信時刻とを示す。通信中の端末のアドレスとは、通信を行なっている両端末のアドレスを示す。より詳しくは、そのセクタビームパターンの指向性受信により、ＤＲＴＳまたはＤＣＴＳを取得したときに、そのＤＲＴＳまたはＤＣＴＳに含まれる送信元端末のアドレスと送信先端末のアドレスを示す。送信継続時間とは、両端末の通信が継続する時間を示す。受信時刻は、ＲＴＳパケットまたはＣＴＳパケットの受信が完了した時刻を示す。
【００６４】
（端末の位置情報の交換処理の動作）
図１１は、端末の位置情報の交換処理の動作手順を示すフローチャートである。同図を参照して、まず、各端末のＭＡＣモジュール２３は、現在の時刻が指定時間帯になったときには、アイドル状態から端末の位置情報の交換モードに移行する（Ｓ３０１）。
【００６５】
各端末のＭＡＣモジュール２３は、現在の時刻が指定時間帯のうちの自端末の指定された送信時刻であるときには、回転セクタビームパターンにより、ＤＨｅｌｌｏパケットを指向性送信する（Ｓ３０２、Ｓ３０３）。
【００６６】
一方、各端末のＭＡＣモジュール２３は、現在の時刻が指定時間帯のうちの自端末の指定された送信時刻でないとき（つまり、自端末の指定された受信時刻であるとき）には、回転セクタビームパターンによる指向性受信を行なう（Ｓ３０２、Ｓ３０４）。
【００６７】
各端末のＭＡＣモジュール２３は、指向性受信によるトーンの受信レベルが閾値Ａ以上で、最大となるセクタビームパターンをセクタＳビームパターンとして特定する。各端末のＭＡＣモジュール２３は、セクタＳビームパターンにより指向性受信を行なう（Ｓ３０５、Ｓ３０６）。
【００６８】
各端末のＭＡＣモジュール２３は、指向性受信によってＤＨｅｌｌｏパケットの制御パケット部（つまり、Ｈｅｌｌｏパケット）を取得し、ＤＨｅｌｌｏパケットの制御パケット部から送信元アドレスを取出す（Ｓ３０７）。
【００６９】
各端末のＭＡＣモジュール２３は、ネットワークテーブル３１のセクタＳビームパターンに対応する端末のアドレスに取得した送信元アドレスを書込み、受信レベルにＨｅｌｌｏパケットを受信したときの受信レベルを書込む（Ｓ３０８）。
【００７０】
（データ通信時の動作）
図１２に示すアドホックネットワークの端末の配置を例に用いて、データ通信時における送信元端末Ａの処理と、送信先端末Ｂの処理と、他の端末Ｃの処理について説明する。
【００７１】
図１３は、送信元端末Ａの処理手順を示すフローチャートである。同図を参照して、まず、送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、ネットワークテーブル３１を参照して、送信先端末Ｂと通信するためのセクタビームパターンＳを調べる。図９に示すネットワークテーブル３１では、セクタ４ビームパターンに対応して、送信先端末Ｂのアドレスが登録されているので、送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、セクタ４ビームパターンをセクタＳビームパターンとして特定する（Ｓ１０１）。
【００７２】
次に、送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、セクタＳ（＝４）ビームパターンによるＤＮＡＶが設定されているか否かを調べる。図１０に示す通信不可テーブル３２では、セクタＳ（＝４）ビームパターンに対応して、端末のアドレスが登録されていないので、セクタＳ（＝４）ビームパターンによる指向性送信に対してＤＮＡＶが設定されていない（ステップＳ１０２）。
【００７３】
次に、送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、セクタＳ（＝４）ビームパターンによる指向性送信が可能な場合には、キャリアセンスを行ない、チャネルがアイドル状態であるかを調べ、チャネルがアイドル状態のときに、さらにＤＩＦＳの間、アイドル状態かを調べる（Ｓ１０３）。Ｓ１０３の条件が満たされないときには、チャネルがアイドル状態になるまで待ち、アイドル状態になってからＤＩＦＳの間アイドル状態が続くと、端末固有のランダムなバックオフＷｉｎｄｏｗスロット分待つ（Ｓ１０４、Ｓ１０５）。
【００７４】
送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、セクタＳ（＝４）ビームパターンにより、ＤＴＲＳパケットを指向性送信する（Ｓ１０６）。
【００７５】
次に、送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、セクタＳ（＝４）ビームパターンにより指向性受信を行なって、受信レベルが閾値Ａ以上のときに送信元端末ＢからのＤＣＴＳパケットを取得する（Ｓ１０７）。
【００７６】
送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、ＳＩＦＳの経過後に（Ｓ１０８）、セクタＳ（＝４）ビームパターンにより、ＤＡＴＡパケットを指向性送信する（Ｓ１０９）。
【００７７】
次に、送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、セクタＳ（＝４）ビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが閾値Ａ以上のときに送信先端末ＢからのＡＣＫパケットを取得する（Ｓ１１０）。
【００７８】
図１４は、送信先端末Ｂおよび他の端末Ｃの処理手順を示すフローチャートである。同図を参照して、送信先端末Ｂおよび他の端末ＣのＭＡＣモジュール２３は、アイドル状態のときには、回転セクタビームパターンによる指向性受信を行なう（Ｓ２０１、Ｓ２０２）。
【００７９】
送信先端末Ｂおよび他の端末ＣのＭＡＣモジュール２３は、指向性受信によるトーンの受信レベルが閾値Ａ以上で、最大となるセクタビームパターンをセクタＳ′ビームパターンとして特定する。図１１に示す例では、セクタ１ビームパターンがセクタＳ′ビームパターンとして特定される。そして、送信先端末Ｂおよび他の端末ＣのＭＡＣモジュール２３は、セクタＳ′（＝１）ビームパターンにより指向性受信を行なう（Ｓ２０３、Ｓ２０４）。
【００８０】
送信先端末Ｂおよび他の端末ＣのＭＡＣモジュール２３は、指向性受信により、受信レベルが閾値Ａ以上のときにＤＲＴＳパケットの制御パケット部（つまり、ＲＴＳパケット）を取得した場合には、ＤＲＴＳパケットの制御パケット部から送信先アドレスを取出し、取出した送信先アドレスが自端末のアドレスか否かを調べる（Ｓ２０６）
送信先端末ＢのＭＡＣモジュール２３は、送信先アドレスが自端末のアドレスなので、通信不可テーブル３２を参照して、セクタＳ′（＝１）ビームパターンによる指向性通信が可能か否かを調べる（Ｓ２０７）。
【００８１】
指向性通信が可能な場合には、送信先端末ＢのＭＡＣモジュール２３は、ＳＩＦＳの経過後に（Ｓ２０８）、セクタＳ′（＝１）ビームパターンによりＤＣＴＳパケットを指向性送信する（Ｓ２０９）。
【００８２】
次に、送信先端末ＢのＭＡＣモジュール２３は、セクタＳ′（＝１）ビームパターンによる指向性受信を行なって、受信レベルが閾値Ａ以上のときに送信元端末ＡからのＤＡＴＡパケットを取得する（Ｓ２１０）。
【００８３】
次に、送信先端末ＢのＭＡＣモジュール２３は、ＳＩＦＳの経過後に、（Ｓ２１１）、セクタＳ′（＝１）ビームパターンによりＡＣＫパケットを指向性送信する（Ｓ２１２）。
【００８４】
一方、他の端末ＣのＭＡＣモジュール２３は、Ｓ２０６において、送信先アドレスが自端末のアドレスでないので、ＤＲＴＳパケットの制御パケット部（つまり、ＲＴＳパケット）から送信元アドレスおよび送信継続時間を取出し、通信不可テーブル３２のセクタＳ′（＝１）ビームパターンに対応する通信中の端末のアドレスに、取出した送信先アドレスおよび送信元アドレスを書込み、送信継続時間に取出した送信継続時間を書込み、受信時刻にＲＴＳパケットの受信が完了した時刻を書込む（Ｓ２１３）。
【００８５】
また、端末Ａ，Ｂ，Ｃ以外の受信端末のＭＡＣモジュール２３が、Ｓ２０５において、端末Ｂまたはその他の端末からのＤＣＴＳパケットを取得したときには、その端末のＭＡＣモジュール２３は、ＤＣＴＳパケットの制御パケット部（つまり、ＣＴＳパケット）から送信先アドレス、送信元アドレスおよび送信継続時間を取出し、通信不可テーブル３２のセクタＳ′（＝１）ビームパターンに対応する通信中の端末のアドレスに、取出した送信先アドレスおよび送信元アドレスを書込み、送信継続時間に取出した送信継続時間を書込み、受信時刻にＣＴＳパケットの受信が完了した時刻を書込む（Ｓ２１３）。
【００８６】
次に、他の端末ＣのＭＡＣモジュール２３、および端末Ａ，Ｂ，Ｃ以外の端末のＭＡＣモジュール２３は、ＤＲＴＳパケットまたはＤＣＴＳパケットを受信してから送信継続時間、セクタＳ′（＝１）ビームパターンに対してＤＮＡＶを設定する（Ｓ２１４）。
【００８７】
（非対称な利得に起因する隠れ端末の回避）
次に、本実施の形態による通信方法により、非対称な利得に起因する隠れ端末の問題が回避されたことを説明する。
【００８８】
図１５（ａ）は、従来のオムニ受信による通信方法を示す。同図を参照して、端末Ｃと端末Ｄとの間で通信が行なわれているとする。すなわち、端末ＣがＲＴＳパケットを指向性送信する。端末Ｄが、オムニ受信によって、ＲＴＳパケットを取得し、ＣＴＳパケットを指向性送信する。端末Ｃは、指向性受信によって、ＣＴＳパケットを取得する。
【００８９】
ここで、端末Ａは、アイドル状態にあるときに、オムニ受信を行なうが、オムニ受信では、利得が小さく近距離にある信号しか受信できないので、端末ＤからのＣＴＳパケットを取得できない。
【００９０】
端末Ａは、端末Ｂとの通信が必要となったときに、端末Ｃと端末Ｄとが通信していることを知っていないので、端末Ｂに対して、ＲＴＳパケットを指向性送信する。利得が大きい指向性送信によるＲＴＳパケットは、遠距離まで届くため、端末Ｃと端末Ｄとの間で通信されているパケットと衝突し、端末Ｃと端末Ｄとの間の通信を妨害する。
【００９１】
図１５（ｂ）は、本実施の形態による指向性受信による通信方法を示す。同図では、図１５（ａ）と同様に、端末Ｃと端末Ｄとの間で通信が行なわれている。端末ＣがＤＲＴＳパケットを指向性送信する。端末Ｄが、回転セクタビームパターンによる指向性受信によって、ＤＲＴＳパケットを取得し、ＤＣＴＳパケットを指向性送信する。端末Ｃは、指向性受信によって、ＤＣＴＳパケットを取得する。
【００９２】
ここで、端末Ａは、アイドル状態にあるときに、回転セクタビームパターンによる指向性受信を行なうが、利得が大きな指向性受信では、遠距離にある信号を受信することができるので、端末ＤからのＤＣＴＳパケットを取得する。
【００９３】
端末Ａは、端末Ｂとの通信が必要となったときに、端末Ｃと端末Ｄとが通信していることを知っているので、端末Ｂに対して、ＤＲＴＳパケットを指向性送信しない。したがって、端末Ｃと端末Ｄとの間の通信の妨害が回避される。
【００９４】
以上のように、本実施の形態に係るアドホックネットワークにおける通信方法によれば、受信側は、回転セクタビームパターンによる指向性受信によりＤＲＴＳパケットの取得を行なうので、いずれの方向からでも送信されてくるＲＴＳパケットでも取得できるとともに、通信スループットを高くすることができる。また、非対称な利得に起因する隠れ端末の問題も回避できる。
【００９５】
［第２の実施形態］
本実施の形態は、回転セクタビームパターンによる指向性受信に先だって、オムニ受信を行なう通信方法に関する。
【００９６】
図１６は、本実施の形態における送信元端末Ａおよび送信先端末Ｂの通信方法を示す。
【００９７】
送信元端末Ａは、送信先端末Ｂが存在するセクタ４に対応するセクタ４ビームパターンでＤＲＴＳパケットを指向性送信する。送信先端末Ｂは、オムニ受信によって、ＤＲＴＳパケットのトーンを受信し、受信レベルが閾値Ｂ以上であるか否かを調べる。トーンの受信レベルが閾値Ｂ以上のときには、送信先端末Ｂは、さらに回転セクタビ−ムパターンよる指向性受信によって、ＤＲＴＳパケットのトーンを受信し、受信レベルが閾値Ａ以上で、最大であるセクタ２ビームパターンを特定する。その後、送信先端末Ｂは、セクタ１ビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが閾値Ａ以上のときにＤＲＴＳパケットの制御パケット部（つまり、ＲＴＳパケット）を取得する。
【００９８】
ここで、上述の閾値Ｂは、閾値Ａ−（セクタビームパターンによる指向性受信による利得Ｇｄ−オムニ受信による利得Ｇｏ）とする。たとえば、閾値Ａ＝−８１ｄＢ、Ｇｄ＝１３ｄＢ、およびＧｏ＝０ｄＢのときには、閾値Ｂ＝−９４ｄＢとなる。これによって、オムニ受信でも、セクタＫビームパターン（Ｋ＝１〜６）による指向性受信と同様に、自端末からｄ２（＞ｄ１）だけ離れた端末から電力Ｐで指向性送信されたパケットを受取ることができる。
【００９９】
送信先端末Ｂは、セクタ１ビームパターンで、ＤＣＴＳパケットを指向性送信する。送信元端末Ａは、セクタ４ビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが閾値Ａ以上のときにＤＣＴＳパケットを取得する。
【０１００】
送信元端末Ａは、セクタ４ビームパターンで、ＤＡＴＡパケットを指向性送信する。送信先端末Ｂは、セクタ１ビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが閾値Ａ以上のときにＤＡＴＡパケットを取得する。
【０１０１】
送信先端末Ｂは、セクタ１ビームパターンで、ＡＣＫパケットを指向性送信する。送信元端末Ａは、セクタ４ビームパターンによる指向性受信を行ない、受信レベルが閾値Ａ以上のときにＡＣＫパケットを取得する。
【０１０２】
また、本実施の形態では、トーンの長さが第１の実施形態のＤＲＴＳおよびＤＣＴＳと相違するＤＲＴＳパケットおよびＤＣＴＳパケットを用いる。
【０１０３】
図１７（ａ）は、本実施の形態のＤＲＴＳパケットの構成を示す。同図に示すように、ＤＲＴＳパケットは、トーンと制御パケット部から構成される。制御パケット部は、ＲＴＳパケットで構成され、ＲＴＳを示すフレームの種類と、送信先アドレスと、送信元アドレスと、送信継続時間とを含む。ここで、トーンは、ノイズとの区別が可能な所定の信号である。トーンのビット長は、受信端末がオムニ受信でトーンが受信でき、かつ回転セクタビームパターンで指向性受信するときにすべてのセクタビームパターンでトーンが受信できる長さとする。つまり、受信端末がオムニビームパターンによる全方向受信に要する時間と回転セクタビームパターンによる指向性受信に要する時間との和にトーンの伝送速度を乗算して得られるビット長以上とする。オムニ受信に要する時間が４０μｓｅｃであり、回転セクタビームパターンによって指向性受信を行なうときに要する時間２００μｓｅｃのときには、トーンのビット長は、（２００＋４０）μｓｅｃ×トーンの伝送速度（ビット／μｓｅｃ）以上であり、たとえば、２５０μｓｅｃ×トーンの伝送速度（ビット／μｓｅｃ）とする。
【０１０４】
図１７（ｂ）は、本実施の形態のＤＣＴＳパケットの構成を示す。同図に示すように、ＤＣＴＳパケットは、トーンと制御パケット部とから構成される。制御パケット部は、ＣＴＳパケットで構成され、ＣＴＳを示すフレームの種類と、送信先アドレスと、送信元アドレスと、送信継続時間とを含む。トーンのビット長は、ＤＲＴＳと同様である。
【０１０５】
（データ通信時の動作）
次に、本実施の形態における、データ通信時の送信元端末Ａの処理と、送信先端末Ｂの処理、および他の端末Ｃの処理について説明する。
【０１０６】
本実施の形態では、送信元端末Ａは、第１の実施形態と同様にＳ１０１〜Ｓ１１０を実行する。ただし、送信元端末Ａは、図６（ａ）に示す第１の実施形態におけるＤＲＴＳパケットに代えて、図１７（ａ）に示すＤＲＴＳパケットを送信し、図６（ｂ）に示す第１の実施形態におけるＤＣＴＳパケットに代えて、図１７（ｂ）に示すＤＣＴＳパケットを受信する。
【０１０７】
図１８は、送信先端末Ｂおよび他の端末Ｃの処理手順を示すフローチャートである。同図を参照して、送信先端末Ｂおよび他の端末ＣのＭＡＣモジュール２３は、アイドル状態のときには、オムニ受信を行なう（Ｓ２０１、Ｓ４０１）。
【０１０８】
送信先端末Ｂおよび他の端末ＣのＭＡＣモジュール２３は、オムニ受信によって、ＤＲＴＳパケットのトーンを受信し、受信レベルが閾値Ｂ以上であるか否かを調べる（Ｓ４０２）。送信先端末Ｂおよび他の端末ＣのＭＡＣモジュール２３は、トーンの受信レベルが閾値Ｂ以上のときには、第１の実施形態と同様に、Ｓ２０２〜Ｓ２１４の処理を実行する。
【０１０９】
Ｓ２０２〜Ｓ２１４においては、第１の実施形態と同様に、閾値Ａを用いる。また、送信先端末Ｂおよび他の端末ＣのＭＡＣモジュール２３は、図６（ａ）に示す第１の実施形態におけるＤＲＴＳパケットに代えて、図１７（ａ）に示すＤＲＴＳパケットを受信し、図６（ｂ）に示す第１の実施形態におけるＤＣＴＳパケットに代えて、図１７（ｂ）に示すＤＣＴＳパケットを送信する（Ｓ４０３）。
【０１１０】
以上のように、本実施の形態に係るアドホックネットワークにおける通信方法によれば、回転セクタビームパターンによる指向性受信に先だって、オムニ受信を行なうので、回転セクタビームパターンに指向性通信の頻度を少なくし、セクタアンテナの省電力化、および消耗防止を実現できる。
【０１１１】
［第３の実施形態］
本実施の形態は、指向性通信によって生じる問題を回避することのできる通信方法に関する。
【０１１２】
図１９を参照して、指向性通信によって生じる問題を説明する。仮に、端末ＡがＤＲＴＳパケットをオムニ送信し、端末ＢがＤＣＴＳパケットをオムニ送信するときには、図１９に示す位置にある端末Ｘは、端末Ａから送信されたＤＲＴＳパケット、および／または端末Ｂから送信されたＤＣＴＳパケットを受けることができるため、通信不可テーブル３２に端末Ａと端末Ｂとが通信中であることを設定でき、それによりＤＮＡＶを設定できる。
【０１１３】
しかしながら、端末Ａが、ＤＲＴＳパケットを指向性送信し、端末ＢがＤＣＴＳパケットを指向性送信するときには、図１９に示す位置にある端末Ｘは、端末Ａから送信されたＤＲＴＳパケットを受けず、端末Ｂから送信されたＤＣＴＳパケットを受けないため、通信不可テーブル３２に端末Ａと端末Ｂとが通信中であることを設定することができず、ＤＮＡＶを設定できない。
【０１１４】
そして、端末Ｘは、端末Ａとの通信が必要となったときに、端末Ａに対して、ＤＲＴＳパケットを指向性送信する。端末Ａは、端末Ｂとの間で指向性通信を
行なっているので、端末ＸからのＤＲＴＳパケットを受信できない。これにより、ルーティングプロトコルモジュール１６によるルーティングのパフォーマンスが悪くなる。
【０１１５】
本実施の形態では、上記問題を解決するための通信方法を提供する。
【０１１６】
本実施の形態では、図１９に示す位置にある、ＤＲＴＳパケットを取得した端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、そのＤＲＴＳパケットの送信先アドレスが自端末のアドレスでないときには、通信不可テーブル３２を参照して、送信先端末のアドレスが登録されているか否かを調べ、登録されているときには、通信不可テーブル３２から必要な情報を取出して、送信先端末が通信中であることを知らせるＤＴ(Denied Transmission)パケットを作成する。
【０１１７】
図２０は、ＤＴパケットの構成を示す。同図を参照して、ＤＴパケットは、ＤＴパケットを示すフレームの種類と、送信先アドレスと、送信元アドレスと、通信中の端末のアドレスと、送信継続時間とを含む。図１９の例では、送信先アドレスは端末Ｘのアドレスで、送信元アドレスは端末Ｒのアドレスで、通信中の端末のアドレスは端末Ａのアドレスであり、送信継続時間は端末Ａと端末Ｂとの間の残りの送信継続時間となる。
【０１１８】
（ＤＴパケットの通信時の動作）
図１９に示すアドホックネットワークを例に用いて、ＤＴパケットの通信時の送信元端末Ｘの処理と、他の端末Ｒの処理について説明する。
【０１１９】
図２１は、送信元端末Ｘの処理手順を示すフローチャートである。同図を参照して、まず、送信元端末ＸのＭＡＣモジュール２３は、送信先端末Ａとの通信のため、第１の実施形態と同様に、Ｓ１０１〜Ｓ１０６の処理を行なう。
【０１２０】
送信元端末ＸのＭＡＣモジュール２３は、セクタＳビームパターンによる指向性受信により、端末ＲからのＤＴパケットを取得したときには、ＤＴパケットから通信中の端末のアドレスと送信継続時間とを取出す（Ｓ５０１，Ｓ５０２）。
【０１２１】
送信元端末ＸのＭＡＣモジュール２３は、送信先端末Ａのアドレスが取出した通信中の端末のアドレスと一致しないときには（Ｓ５０３）、第１の実施形態のＳ１０７〜Ｓ１１０の処理を行なう。
【０１２２】
一方、送信元端末ＸのＭＡＣモジュール２３は、送信先端末Ａのアドレスが通信中の端末のアドレスと一致するときには（Ｓ５０３）、ＤＴパケットの取得が完了した時刻から、取出した送信継続時間だけ経過した後（Ｓ５０４）、第１の実施形態のＳ１０１から処理を再実行する。
【０１２３】
図２２は、他の端末Ｒの処理手順を示すフローチャートである。同図を参照して、他の端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、第１の実施形態と同様に、Ｓ２０１〜Ｓ２０６の処理を行なう。
【０１２４】
他の端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、送信先アドレスが自端末のアドレスでないときには、通信不可テーブル３２を参照して、送信先端末Ａのアドレスが登録されているか否かを調べ、登録されているときには、通信不可テーブル３２から、送信先端末Ａのアドレスに対応する送信継続時間と受信時刻とを取出し、送信継続時間−（現在の時刻−受信時刻）より、残りの送信継続時間ΔＲＴを算出する（Ｓ６０１，Ｓ６０２）。
【０１２５】
他の端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、残りの送信継続時間ΔＲＴが０より大きいときには、端末Ａのアドレスを通信中の端末のアドレスとして含み、算出した残りの送信継続時間を送信継続時間として含むＤＴパケットを作成する（Ｓ６０３、Ｓ６０４）。
【０１２６】
他の端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、セクタＳ′ビームパターンにより、ＤＴパケットを指向性送信する（Ｓ６０５）。
【０１２７】
以上のように、本実施の形態に係るアドホックネットワークにおける通信方法によれば、ＲＴＳパケットを取得した端末Ｒは、そのＲＴＳパケットの送信先アドレスが自端末のアドレスでないときには、通信不可テーブル３２を参照して、送信先端末Ａのアドレスが登録されているか否かを調べ、登録されているときには、送信先端末Ａが通信中であることを知らせるＤＴ(Denied Transmission)パケットを作成して、送信元端末Ｄに送信するので、指向性通信によって生じる問題を回避することができる
［第４の実施形態］
本実施の形態は、ＲＴＳ／ＣＴＳを受信しないことに起因する隠れ端末の問題を回避することのできる通信方法に関する。
【０１２８】
図２３を参照して、ＲＴＳ／ＣＴＳを受信しないことに起因する隠れ端末の問題を説明する。端末Ａと端末Ｂとが、他の端末がアイドル状態のときに、指向性通信を行なっているとする。この端末Ａと端末Ｂとの間の指向性通信中に、端末Ｃと端末Ｄとが、ＤＲＴＳおよびＤＣＴＳパケットの交換を行ない、端末ＣからＤＡＴＡが送信されたとする。
【０１２９】
端末Ａは、端末Ｂと指向性通信を行なっているので、端末Ｃから送信されたＤＲＴＳパケットを受信せず、端末Ｄから送信されたＤＣＴＳパケットを受信しない。
【０１３０】
端末Ａは、端末Ｂとの通信終了後に、端末Ｄとの通信の必要が生じたときに、通信不可テーブル３２に端末Ｃと端末Ｄとが通信中であることが設定されていないので、ＤＮＡＶが設定されておらず、ＤＲＴＳパケットを送信する。しかし、このＤＲＴＳパケットは、端末Ｃから送信されたＤＡＴＡパケットと衝突し、端末Ｃと端末Ｄとの通信を妨害する。
【０１３１】
本実施の形態では、上記問題を解決するための通信方法に提供する。
【０１３２】
本実施の形態では、送信元端末のＭＡＣモジュール２３は、ＤＩＱ(InQuire)パケットを作成する。
【０１３３】
図２４（ａ）は、ＤＩＱパケットの構成を示す図である。同図を参照して、ＤＩＱパケットは、トーンと制御パケット部とからなる。トーンは、第１の実施形態における図６（ａ）に示すＤＲＴＳパケットのトーンと同一である。制御パケット部は、ＩＱパケットで構成され、ＩＱパケットを示すフレームの種類と、送信先アドレスと、送信元アドレスと、照会する端末のアドレスとを含む。図２３の例では、送信先アドレスが端末Ｒのアドレスで、送信元アドレスが端末Ａのアドレスで、照会する端末のアドレスが端末Ｄのアドレスである。
【０１３４】
また、ＤＩＱパケットを受信した端末のＭＡＣモジュール２３は、ＲＰ(ResPonse)パケットを作成する。
【０１３５】
図２４（ｂ）は、ＲＰパケットの構成を示す図である。同図を参照して、ＲＰパケットは、ＲＱパケットを示すフレームの種類と、送信先アドレスと、送信元アドレスと、照会された端末の通信状態と、送信継続時間とを含む。図２３の例では、送信先アドレスが端末Ａのアドレスで、送信元アドレスが端末Ｒのアドレスで、照会された端末の通信状態が端末Ｄが通信中のため通信中であり、送信継続時間が端末Ｃと端末Ｄとの間の残りの送信継続時間である。
【０１３６】
（ＤＩＱ，ＲＰパケット通信時の動作）
図２３に示すアドホックネットワークを例に用いて、ＤＩＱ，ＲＰパケット通信時の送信元端末Ａの処理と、他の端末Ｒの処理について説明する。
【０１３７】
図２５は、送信元端末Ａの処理手順を示すフローチャートである。同図を参照して、まず、送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、送信先端末Ｄとの通信の前に、ネットワークテーブル３１を参照して、受信レベルが最小の端末、すなわち近傍に位置する端末Ｒを探し、ネットワークテーブル３１からその近傍端末Ｒのアドレスに対応するセクタＳ″ビームパターンと、近傍端末Ｒのアドレスと、受信レベルとを取得する（Ｓ７０１）。
【０１３８】
送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、近傍端末Ｒとの通信のため、第１の実施形態と同様に、Ｓ１０１〜Ｓ１０５の処理を行なう。
【０１３９】
送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、トーンと、送信先端末Ｄのアドレスを照会する端末のアドレスとして含むＩＱパケットとからなるＤＩＱパケットを作成する。そして、送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、取得した受信レベルより近傍端末Ｒにパケットが届くための最小の送信電力を特定する。送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、特定した送信電力で、セクタＳ″ビームパターンによりＤＩＱパケットを指向性送信する（Ｓ７０２）。
【０１４０】
送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、セクタＳ″ビームパターンによる指向性受信により、近傍端末ＲからＲＰパケットを取得できなかったときには（Ｓ７０３）、ＤＩＱパケットを再送する。
【０１４１】
送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、セクタＳ″ビームパターンによる指向性受信により、近傍端末ＲからＲＰパケットを取得したときには（Ｓ７０３）、ＲＰパケットから照会された端末の通信状態を取出し、照会された端末の通信状態が非通信中であれば（Ｓ７０４）、送信先端末Ｄとの通信のためＳ１０１〜Ｓ１１０の処理を行なう。
【０１４２】
また、照会された端末の通信状態が通信中であれば（Ｓ７０４）、さらに、送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、ＲＰパケットから送信継続時間を取出し、現在の時刻から送信継続時間が経過後に、送信先端末Ｄとの通信のためＳ１０１〜Ｓ１１０の処理を行なう。
【０１４３】
図２６は、近傍端末Ｒの処理手順を示すフローチャートである。同図を参照して、近傍端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、第１の実施形態と同様に、Ｓ２０１〜Ｓ２０５の処理を行なう。
【０１４４】
近傍端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、Ｓ２０５においてＤＲＴＳパケットの制御パケット部を取得せずに、ＤＩＱパケットの制御パケット部（つまり、ＩＱパケット）を取得したときには（Ｓ８０１）、ＤＩＱパケットの制御パケット部から照会する端末のアドレスを取出して、この照会する端末のアドレスが通信不可テーブル３２の通信中の端末のアドレスとして登録されているか否かを調べる（Ｓ８０２）。
【０１４５】
近傍端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、照会する端末のアドレスが通信不可テーブル３２に登録されているときには、通信不可テーブル３２から照会する端末のアドレスに対応する送信継続時間と受信時刻とを取出して、送信継続時間−（現在の時刻−受信時刻）より、残りの送信継続時間ΔＲＴを算出する（Ｓ８０３）。
【０１４６】
近傍端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、残りの送信継続時間ΔＲＴが０より大きいときには、通信中を照会された端末の通信状態として含み、残りの送信継続時間ΔＲＴを送信継続時間として含むＲＰパケットを作成する（Ｓ８０４、Ｓ８０５）。
【０１４７】
近傍端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、照会する端末のアドレスが通信不可テーブル３２に登録されていないとき、または残りの送信継続時間ΔＲＴが０以下のときには、非通信中を照会された端末の通信状態として含むＲＰパケットを作成する（Ｓ８０２、Ｓ８０４、８０６）。
【０１４８】
近傍端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、ＩＱパケットを受信したときの受信レベルに基づいて、送信元端末Ａにパケットが届くための最小の送信電力を特定する。近傍端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、特定した送信電力で、セクタＳ′ビームパターンにより、ＲＰパケットを指向性送信する（Ｓ８０７）。
【０１４９】
以上のように、本実施の形態に係るアドホックネットワークにおける通信方法によれば、送信元端末Ａは、送信先端末ＤにＤＲＴＳパケットを送信する前に、送信先端末Ｄが通信中であるかを近傍の端末Ｒに照会するので、ＲＴＳ／ＣＴＳを受信しないことに起因する隠れ端末の問題を回避することができる。
【０１５０】
（変形例）
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、たとえば、以下の変形例も包含する。
【０１５１】
（１）  位置情報の取得
本発明の実施形態では、各端末は、Ｈｅｌｌｏパケットの交換によってネットワークテーブルを作成することによって他の端末の位置を知ることができるものとしたが、これに限定するものではない。たとえば、各端末は、ＧＰＳ受信機を備え、ＧＰＳで取得した自己の位置情報を定期的に交換しあうことによって、他の端末の位置を知るものとしてもよい。また、送信元端末は、送信先端末の位置を知らないときには、回転セクタビームパターンまたはオムニビームパターンでＤＲＴＳパケットを送信し、送信先端末から帰ってくるＤＣＴＳパケットを回転セクタビームパターンにより指向性受信することによって、送信先端末の位置を知得する。送信元端末は、送信先端末の位置を知得後は、第１の実施形態のように、特定のセクタビームパターンでＤＲＴＳパケットを指向性送信するものとしてもよい。
【０１５２】
（２）  送信先アドレスに基づく送信の禁止
本発明の実施形態では、送信元端末Ａは、送信先端末Ｂの方向が含まれるセクタＳ（＝４）ビームパターンにＤＮＡＶが設定されているときには、ＤＲＴＳパケットを送信しないものとしたが、通信不可テーブルに送信先端末Ｂのアドレスが、セクタＳビームパターン以外のセクタビームパターンに対応して登録されているときにも、ＤＲＴＳパケットを送信しないものとしてもよい。
【０１５３】
（３）  受信レベルの閾値
本発明の第１の実施形態では、指向性受信したときの受信レベルが常に閾値Ａ以上のときに限り、パケットを取得するものとしたが、これに限定するものではない。第２の実施形態では、閾値Ａおよび閾値Ｂを固定することが必要であるが、第１の実施形態では、閾値Ａは、変化させるものとしてもよい。
【０１５４】
（４）  第４の実施形態のＩＱパケットの代替手段
第４の実施形態では、送信元端末は、送信先端末にＤＲＴＳパケットを送信する前に、近傍の端末にＤＩＱパケットを送信して、送信先端末が通信中であるかを照会したが、これに限定するものではない。たとえば、送信元端末は、送信の必要が生じたときに、仮に送信先端末が通信しているとしてその通信に要すると考えられる最大時間、すなわち、ＤＲＴＳ／ＤＣＴＳパケットの交換に要する時間＋最長のＤＡＴＡパケットの通信時間＋ＡＣＫの通信時間だけ待った後、送信先端末にＤＲＴＳパケットを送信するものとしてもよい。
【０１５５】
（５）  第４の実施形態のＤＩＱ、ＲＰパケットの送信
第４の実施形態では、ＤＩＱパケット、ＲＰパケットをセクタビームパターンにより指向性送信したが、これに限定するものではない。送信元端末Ａおよび端末Ｒは、送信電力を調整しているので、ＤＩＱパケット、ＲＰパケットをオムニ送信するものとしてもよい。また、送信元端末Ａは、端末Ｒが近距離にあるので、ＲＰパケットを受信するときの受信レベルの閾値を上げるものとしてもよい。
【０１５６】
（６）  アプリケーションとプロセス／アプリケーションのプロトコル
本発明の実施形態では、アプリケーションとしてメイラ、プロセス／アプリケーションのプロトコルとしてＳＭＴＰを用いて説明を行なったが、これに限定するものではなく、トランスポート層としてＴＣＰを用いるものであれば、どのようなものでもよい。
【０１５７】
（７）  ＤＩＱ，ＲＰパケットの変形例
第４の実施形態では、送信元端末Ａは、送信先端末Ｄが通信中であるかを近傍の端末Ｒに照会したが、これに限定するものではない。送信元端末ＡのＭＡＣモジュール２３は、送信先端末Ｄの存在する方向が含まれるセクタ１ビームパターンの通信状態を照会するためのＤＩＱパケットを作成して近傍の送信するものしてもよい。図２７（ａ）は、ＤＩＱパケットの変形例の構成を示す。同図を参照して、ＤＩＱパケットは、トーンと、制御パケット部とからなる。トーンは、第１の実施形態のＤＲＴＳパケットのトーンと同一である。制御パケット部は、ＩＱパケットで構成され、ＩＱパケットを示すフレームの種類と、送信先アドレスと、送信元アドレスと、照会するセクタビームパターンとを含む。図２３の例では、送信先アドレスが端末Ｒのアドレスで、送信元アドレスが端末Ａのアドレスで、照会するセクタビームパターンがセクタ１ビームパターンである。
【０１５８】
端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、ＤＩＱパケットの制御パケット部（つまり、ＩＱパケット）を取得したときには、ＩＱパケットの制御パケット部から照会するセクタビームパターンを取出して、通信不可テーブル３２に、この照会するセクタビームパターンに対応する通信中の端末のアドレスが登録されているか否かを調べる。
【０１５９】
端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、照会するセクタビームパターンに対応する通信中の端末のアドレスが通信不可テーブル３２に登録されているときには、通信不可テーブル３２からその通信中の端末のアドレスに対応する送信継続時間と受信時刻とを取出して、送信継続時間−（現在の時刻−受信時刻）より、残りの送信継続時間ΔＲＴを算出する。端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、残りの送信継続時間ΔＲＴが０より大きいときには、通信中を照会されたセクタビームパターンの通信状態として含み、残りの送信継続時間ΔＲＴを送信継続時間として含むＲＰパケットを作成する。
【０１６０】
端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、照会するセクタビームパターンに対応する通信中の端末のアドレスが通信不可テーブル３２に登録されていないとき、または残りの送信継続時間ΔＲＴが０以下のときには、非通信中を照会されたセクタビームパターンの通信状態として含むＲＰパケットを作成する。
【０１６１】
図２７（ｂ）は、ＲＰパケットの変形例の構成を示す。同図を参照して、ＲＰパケットは、ＲＰパケットを示すフレームの種類と、送信先アドレスと、送信元アドレスと、照会されたセクタビームパターンの通信状態と、送信継続時間とを含む。図２３の例では、送信先アドレスが端末Ａのアドレスで、送信元アドレスが端末Ｒのアドレスで、照会されたセクタビームパターンの通信状態が、セクタ１ビームパターンが通信中のため通信中であり、送信継続時間が端末Ｃと端末Ｄとの間の残りの送信継続時間である。
【０１６２】
そして、端末ＲのＭＡＣモジュール２３は、第４の実施形態と同様に、このＲＰパケットを指向性送信する。
【０１６３】
また、この変形例と実施例４とを組合せて用いるものとしてもよい。すなわち、送信元端末Ａは、送信先端末Ｄが通信中であるか、または送信先端末Ｄの存在する方向が含まれるセクタ１ビームパターンの通信状態が通信中かどうかを照会するためのＩＱパケットを作成して、近傍の端末Ｒに照会するものとしてもよい。近傍の端末Ｒは、送信先端末Ｄが通信中であるか、または送信先端末Ｄの存在する方向が含まれるセクタ１ビームパターンの通信状態が通信中の場合に、通信中である通信状態と、残りの送信継続時間とを含むＲＰパケットを送信し、送信先端末Ｄが非通信中で、かつ送信先端末Ｄの存在する方向が含まれるセクタ１ビームパターンの通信状態が非通信中の場合に、非通信中である通信状態を含むＲＰパケットを送信するものとしてもよい。
【０１６４】
（８）  回転セクタビームパターン
本発明の実施形態では、回転セクタビームパターンによる指向性通信により、セクタビームパターンによる指向性通信をすべてのセクタビームパターンに対して行なったが、セクタビームパターンは、必ずしも回転しなくてもよい。すなわち、セクタ１ビームパターン→セクタ２ビームパターン→セクタ３ビームパターン１→セクタ４ビームパターン→セクタ５ビームパターン→セクタ６ビームパターンの順序でなくても、任意の順序で指向性通信してもよい。
【０１６５】
（９）  トーンを有するパケットの構成
本実施の形態では、トーンとＲＴＳパケットを１個のＤＲＴＳパケットとしたが、別個のパケットとしてもよい。つまり、トーンとＲＴＳパケットが短い時間間隔で分離されるものとしてもよい。ＤＣＴＳパケット、ＤＨｅｌｌｏパケット、およびＤＩＱパケットについても同様である。
【０１６６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１６７】
【図１】アドホックネットワークの構成を示す図である。
【図２】端末Ａの構成を示す図である。
【図３】アンテナ部２０の構成を示す図である。
【図４】（ａ）は、オムニビームパターンを示す図であり、（ｂ）は、方位が分割されたセクタを示す図であり、（ｃ）は、セクタ１ビームパターンを簡略化した図であり、（ｄ）は、セクタ２ビームパターンを簡略した図であり、（ｅ）は、セクタ３ビームパターンを簡略化した図であり、（ｆ）は、セクタ４ビームパターンを簡略化した図であり、（ｇ）は、セクタ５ビームパターンを簡略化した図であり、（ｈ）は、セクタ６ビームパターンを簡略化した図であり、（ｉ）は、回転セクタビームパターンを説明するための図である
【図５】ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を示す図である。
【図６】（ａ）は、第１の実施形態のＤＲＴＳパケットの構成を示す図であり、（ｂ）は、第１の実施形態のＤＣＴＳパケットの構成を示す図である。
【図７】第１の実施形態における送信元端末Ａおよび送信先端末Ｂの通信方法を示す図である。
【図８】ＤＨｅｌｌｏパケットの構成を示す図である。
【図９】端末Ａが作成したネットワークテーブル３１の例を示す図である。
【図１０】端末Ｃが作成した通信不可テーブル３２の例を示す図である。
【図１１】端末の位置情報の交換処理の動作手順を示すフローチャートである。
【図１２】第１の実施形態における送信元端末Ａ、送信先端末Ｂ、および他の端末Ｃの配置を示す図である。
【図１３】第１の実施形態における送信元端末Ａの処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】第１の実施形態における送信先端末Ｂおよび他の端末Ｃの処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】（ａ）は、非対称な利得に起因する隠れ端末の問題が生じる従来のオムニ受信による通信方法を示す図であり、（ｂ）は、非対称な利得に起因する隠れ端末の問題が回避された本実施の形態による指向性受信による通信方法を示す図である。
【図１６】第２の実施形態における送信元端末Ａおよび送信先端末Ｂの通信方法を示す図である。
【図１７】（ａ）は、第２の実施形態のＤＲＴＳパケットの構成を示す図であり、（ｂ）は、第２の実施形態のＤＣＴＳパケットの構成を示す図である。
【図１８】第２の実施形態における送信先端末Ｂおよび他の端末の処理手順を示すフローチャートである。
【図１９】指向性通信によって生じる問題を説明するための図である。
【図２０】ＤＴパケットの構成を示す図である。
【図２１】第３の実施形態における送信元端末Ｘの処理手順を示すフローチャートである。
【図２２】第３の実施形態における他の端末Ｒの処理手順を示すフローチャートである。
【図２３】ＲＴＳ／ＣＴＳを受信しないことに起因する隠れ端末の問題を説明するための図である。
【図２４】（ａ）は、ＤＩＱパケットの構成を示す図であり、（ｂ）は、ＲＰパケットの構成を示す図である。
【図２５】第４の実施形態における送信元端末Ａの処理手順を示すフローチャートである。
【図２６】第４の実施形態における近傍端末Ｒの処理手順を示すフローチャートである。
【図２７】（ａ）は、ＤＩＱパケットの変形例の構成を示す図であり、（ｂ）は、ＲＰパケットの変形例の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１６８】
Ａ〜Ｉ  端末、Ａ０〜Ａ６  励起素子、Ｒ１〜Ｒ６  可変リアクタンス、１１  入力部、１２  表示部、１３  電子メールアプリケーション、１４  通信制御部、１５  ＳＭＴＰモジュール、１６  ルーティングプロトコルモジュール、１７  ＴＣＰモジュール、１８  ＵＤＰモジュール、１９  ＩＰモジュール、２０  アンテナ部、２２  ＬＬＣモジュール、２３  ＭＡＣモジュール、２４  無線インタフェースモジュール、３１  ネットワークテーブル、３２  通信不可テーブル、４１  制御回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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