(57)【要約】【課題】  分散型ＷＰＡＮにおけるチャンネルタイム予約システムおよびその方法を提供する。【解決手段】  本発明によれば、無線モバイルアドホックネットワーク基盤でのＷＰＡＮのための媒体アクセス制御において、データの伝送のためのデータスロットの予約方法が提供される。また、本発明によれば、データスロットの予約過程で起こり得るような予約争いを検出し解決することができる。このために、本発明のシステムでは、各種の信号を相互間でやり取りする。この結果、デバイス間の通信のためのスロットの予約をより短時間内に行うことができ、チャンネルタイムの空間的再使用によりネットワークの容量を改善することができる。【選択図】      図１３
2005323375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのデバイスを含む分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法において、
所属された第一のビーコングループ内で用いられることなく、前記第一のビーコングループ内の相手デバイスのビーコングループである第二のビーコングループにはデータのトランスミッタを有しないデータスロットである少なくとも１つの共通自由スロットに対し、前記相手デバイスへ第一の予約要求を行うステップと、
前記共通自由スロットに対する前記第一の予約要求のうち前記第二のビーコングループ内で特に予約が進められていないスロットに関する予約要求に対する前記相手デバイスの受諾応答に応じて確認表示を行い、データを伝送するステップと、
を含むことを特徴とする分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項２】
前記分散型無線ネットワークが、広帯域のアドホック無線パーソナルエリアネットワークであることを特徴とする請求項１に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項３】
前記分散型無線ネットワーク内の前記少なくとも１つのデバイスが自己のビーコングループのデータスロットの状態に関してブロードキャストする予約指示情報を受信するステップと、前記予約指示情報に基づいて前記少なくとも１つの共通自由スロットを決めるステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項４】
前記予約指示情報が、所定の周期になったとき、および前記少なくとも１つのデバイスによりブロードキャストされる予約指示情報が受信されたときのいずれかに該当する度に前記少なくとも１つのデバイスのそれぞれにより前記データスロットの状態に対応して更新されることを特徴とする請求項３に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項５】
前記予約指示情報が、当該予約指示情報をブロードキャストする前記デバイスのそれぞれが属するビーコングループ内の１つのスーパーフレームのデータスロットに関する状態情報を含み、前記少なくとも１つのデバイスのビーコンを通じてブロードキャストされることを特徴とする請求項３に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項６】
前記状態情報が、前記予約指示情報をブロードキャストする前記デバイスの立場から、前記各データスロットが使用できる空き状態および使用できない状態のいずれかに該当することを表示するものであることを特徴とする請求項５に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項７】
前記使用できない状態が、前記予約指示情報をブロードキャストする前記少なくとも１つのデバイスがユニキャストまたはマルチキャスト通信方式のトランスミッタおよびレシーバーのいずれかに該当する状態、前記ビーコングループに前記通信方式のトランスミッタおよびレシーバーのいずれかが存在する状態の一方であることを特徴とする請求項６に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項８】
前記予約指示情報が、前記データスロット毎に少なくとも１つのビットを用いて前記状態情報を表示することを特徴とする請求項７に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項９】
前記第二のビーコングループ内では、前記共通自由スロットが、通信がなく空いている場合およびマルチキャスト通信方式のレシーバーだけが存在する場合のいずれかに該当し、前記第一のビーコングループ内では、前記共通自由スロットが、通信がなく空いているスロットであることを特徴とする請求項１に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項１０】
前記第一の予約要求がユニキャスト通信のためのものである場合に、前記共通自由スロットが、前記第二のビーコングループ内で通信がなく空いているスロットであることを特徴とする請求項１に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項１１】
前記受諾応答が、前記少なくとも１つの共通自由スロットの全てに対し前記第二のビーコングループ内で前記第一の予約要求による予約以外の他の予約が進められている場合には、前記第一の予約要求を拒絶するものであることを特徴とする請求項１に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項１２】
前記受諾応答が、前記相手デバイスが第二のビーコングループ内の隣接デバイスから前記共通自由スロットに対し前記第一の予約要求以外の他の予約要求を受けたとき、所定の方法で決められた優先順位の高い場合に行われることを特徴とする請求項１に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項１３】
前記受諾応答が、前記第一の予約要求と前記他の予約要求の優先順位とが同じであっても、これらの予約要求に予め含まれた任意の数に基づいて決められた優先順位の高い場合に行われることを特徴とする請求項１２に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項１４】
前記第一の予約要求の後に、前記第一のビーコングループ内の他のデバイスから前記共通自由スロットに対し、優先順位の高い他の予約要求を受信したときに、前記相手デバイスの受諾応答にもかかわらず、前記相手デバイスとの予約を取り消すステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項１５】
前記相手デバイスが、前記受諾応答を行った後に、第二のビーコングループ内の他のデバイスから前記共通自由スロットに対して優先順位の高い他の受諾応答があったことを認識したとき、前記確認表示にもかかわらず、前記第一の予約要求を取り消すことを特徴とする請求項１に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項１６】
前記分散型無線ネットワークの前記少なくとも１つのデバイスによりそれぞれのビーコングループでのデータスロットの状態に関してブロードキャストされる予約指示情報を通じて、前記相手デバイスが前記優先順位の高い他の受諾応答があったことを認識するようになることを特徴とする請求項１５に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法。
【請求項１７】
少なくとも１つのデバイスを含む分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システムにおいて、
第一の予約要求を受信し、前記第一の予約要求のうち自己の第二のビーコングループ内で特に予約が進められていないスロットに関する予約要求に対し受諾応答を出力する相手デバイスと；
所属された第一のビーコングループ内で用いられることなく、前記第二のビーコングループにはデータのトランスミッタを有しないデータスロットである少なくとも１つの共通自由スロットに対し前記第一の予約要求を行い、前記受諾応答に応じて確認表示を行い、データを伝送するソースデバイスと；
を含むことを特徴とする分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項１８】
前記分散型無線ネットワークが、広帯域のアドホック無線パーソナルエリアネットワークであることを特徴とする請求項１７に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項１９】
前記ソースデバイスが、前記分散型無線ネットワークの前記少なくとも１つのデバイスが自己のビーコングループのデータスロットの状態に関してブロードキャストする予約指示情報を受信し、前記予約指示情報に基づいて前記少なくとも１つの共通自由スロットを決めることを特徴とする請求項１７に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項２０】
前記予約指示情報が、所定の周期になったとき、および前記少なくとも１つのデバイスによりブロードキャストされる予約指示情報を受信されたときのいずれかに該当する度に前記少なくとも１つのデバイスのそれぞれにより前記データスロットの状態に対応して更新されることを特徴とする請求項１９に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項２１】
前記予約指示情報が、当該予約指示情報をブロードキャストする前記デバイスのそれぞれが属するビーコングループ内の１つのスーパーフレームのデータスロットに関する状態情報を含み、前記少なくとも１つのデバイスのビーコンを通じてブロードキャストされることを特徴とする請求項１９に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項２２】
前記状態情報が、前記予約指示情報をブロードキャストする前記デバイスの立場から、前記各データスロットが使用できる空き状態および使用できない状態のいずれかに該当することを表示するものであることを特徴とする請求項２１に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項２３】
前記使用できない状態が、前記予約指示情報をブロードキャストする前記少なくとも１つのデバイスがユニキャストまたはマルチキャスト通信方式のトランスミッタおよびレシーバーのいずれかに該当する状態、前記ビーコングループに前記通信方式のトランスミッタおよびレシーバーのいずれかが存在する状態の一方であることを特徴とする請求項２２に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項２４】
前記予約指示情報が、前記データスロット毎に少なくとも１つのビットを用いて前記状態情報を表示することを特徴とする請求項２２に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項２５】
前記共通自由スロットが、前記第二のビーコングループ内では通信がなく空いている場合およびマルチキャスト通信方式のレシーバーだけが存在する場合のいずれかに該当し、前記第一のビーコングループ内では通信がなく空いているスロットであることを特徴とする請求項１７に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項２６】
前記第一の予約要求がユニキャスト通信のためのものである場合に、前記共通自由スロットが、前記第二のビーコングループ内で通信がなく空いているスロットであることを特徴とする請求項１７に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項２７】
前記相手デバイスが、前記少なくとも１つの共通自由スロットの全てに対し第二のビーコングループ内で前記第一の予約要求による予約以外の他の予約が進められている場合には、前記第一の予約要求を拒絶することを特徴とする請求項１７に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項２８】
前記相手デバイスが、第二のビーコングループ内の隣接デバイスから前記共通自由スロットに対し前記第一の予約要求以外の他の予約要求を受けたとき、所定の方法で決められた優先順位に基づいて高い優先順位を有する予約要求に対し受諾応答を行うことを特徴とする請求項１７に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項２９】
前記相手デバイスが、前記第一の予約要求と前記他の予約要求の優先順位とが同じであっても、これらの予約要求に予め含まれた任意の数に基づいて１つの予約要求に対し受諾応答を行うことを特徴とする請求項２８に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項３０】
前記ソースデバイスが、前記第一の予約要求の後に、前記第一のビーコングループ内の他のデバイスから前記共通自由スロットに対して優先順位の高い他の予約要求を受信したときに、前記相手デバイスの受諾応答にもかかわらず、前記相手デバイスとの予約を取り消すことを特徴とする請求項１７に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項３１】
前記相手デバイスが、前記受諾応答を行った後に、第二のビーコングループ内の他のデバイスから前記共通自由スロットに対して所定の優先順位の高い他の受諾応答があったことを認識したとき、前記確認表示にもかかわらず、前記予約要求を取り消すことを特徴とする請求項１７に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項３２】
前記相手デバイスが、前記分散型無線ネットワークの前記少なくとも１つのデバイスによりそれぞれのビーコングループでのデータスロットの状態に関してブロードキャストされる予約指示情報を通じて、前記優先順位の高い他の受諾応答があったことを認識するようになることを特徴とする請求項３１に記載の分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システム。
【請求項３３】
少なくとも１つのデバイスを含む分散型無線ネットワークにおける媒体アクセス制御方法において、
所属された第一のビーコングループ内の前記デバイスが自己のビーコングループのデータスロットの状態に関してブロードキャストする予約指示情報を受信するステップと；
前記第一のビーコングループ内で用いられることなく、前記第一のビーコングループ内の相手デバイスのビーコングループである第二のビーコングループにはデータのトランスミッタを有しないデータスロットである少なくとも１つの共通自由スロットを前記予約指示情報に基づいて決めるステップと；
を含むことを特徴とする分散型無線ネットワークにおける媒体アクセス制御方法。
【請求項３４】
前記ブロードキャストされる予約指示情報を受信したとき、および所定の周期になったときのいずれかに該当する度に前記データスロットの状態に対応して更新した前記予約指示情報をブロードキャストするステップをさらに含むことを特徴とする請求項３３に記載の分散型無線ネットワークにおける媒体アクセス制御方法。
【請求項３５】
前記予約指示情報が、当該予約指示情報をブロードキャストする前記デバイスのそれぞれが属するビーコングループ内の１つのスーパーフレームの２５６個のデータスロットに関する状態情報を含み、前記少なくとも１つのデバイスのビーコンを通じてブロードキャストされることを特徴とする請求項３３に記載の分散型無線ネットワークにおける媒体アクセス制御方法。
【請求項３６】
前記状態情報が、前記予約指示情報をブロードキャストする前記デバイスの立場から、前記各データスロットが使用できる空き状態および使用できない状態のいずれかに該当することを表示するものであることを特徴とする請求項３５に記載の分散型無線ネットワークにおける媒体アクセス制御方法。
【請求項３７】
前記予約指示情報が、２５６個の前記状態情報を含み、前記状態情報が、それぞれ１ビットであることを特徴とする請求項３６に記載の分散型無線ネットワークにおける媒体アクセス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線モバイルアドホックネットワークに基づく無線パーソナルネットワーク（ＷＰＡＮ）における媒体アクセス制御のうちチャンネルタイム予約のためのシステムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷＰＡＮは、約１０ｍ前後の個人的な領域で動作するものと定義される。米国電気電子学会（ＩＥＥＥ；Institute of Electrical and Electronics Engineers）が、そのようなＷＰＡＮの標準を規定した。広帯域（ＵＷＢ）通信技術は、前記個人的領域で数百Ｍｂｐｓを超える伝送率を提供することができる。ＷＰＡＮにおいて、媒体は、相互間の通信のための全てのデバイス間で共有される。これは、これらのデバイスの媒体へのアクセスを制御するための媒体アクセス制御方法を必要とする。これは、広義ではどのようにしてネットワークにアクセスできるか、どのようにして所望の伝送率で他のデバイスへデータが伝送できるか、どのようにすれば媒体が好適に使用できるかを含んでいる。
【０００３】
ＷＰＡＮ向けの媒体アクセス制御は、集中型（centralized）と分散型（distributed）の２通りのアクセス方法にて設計できる。集中型アクセスでは、１つのデバイスが全てのデバイスのためのコーディネーターとして媒体アクセスを管理し調整すべく、全体のネットワークのために動作する。全てのデバイスは、ネットワークへの参加やチャンネルタイムの割り当てといった媒体アクセスのために集中型コーディネーターの支援を要求する。分散型アクセスでは、媒体アクセスがネットワークの全てのデバイスに対し均一に分散される。そして、全てのデバイスは、互いの媒体アクセスを管理する負担を共有する。
【０００４】
図１は、従来の集中型コーディネーターを有するＷＰＡＮの一例を示す図である。
【０００５】
図１に示すネットワークは、ＩＥＥＥ８０２.１５.３に基づく集中型媒体アクセス制御方式を支援しながら、ピコネットと呼ばれる集中型ネットワークを含む。ピコネットにおいて１つのデバイスは、ＰＮＣ（Piconet Coordinator）１０といい、コーディネーターとして動作し得る。ＰＮＣ１０は、デバイスのネットワークへの接続の許容、他のデバイスへデータを伝送するチャンネル（タイムスロット）の割り当て、同期のための機能を提供する。これが、集中型アドホックＷＰＡＮシステムである。
【０００６】
図２は、集中型コーディネーターを有しないＷＰＡＮを示す図である。
【０００７】
図２に示すように、点で示される複数のデバイスを含む。各デバイスを中心に描かれた円は、当該デバイスの通信可能範囲を示す。
【０００８】
図２に示すネットワークは、分散型媒体アクセス制御方式を支援する。全てのデバイスは協同し、新規なデバイスのネットワークへの参加許容、他のデバイスへのデータの伝送のための各デバイスへのチャンネルタイムの割り当て、同期方法、および省電力化などのような媒体アクセス制御を行うのに必要な情報を互いに共有する。したがって、ネットワークに含まれたいずれのデバイスも専用コーディネーターではない。これが分散型アドフックＷＰＡＮシステムである。
【０００９】
分散型媒体アクセス制御方式は、‘スーパーフレーム（superframe）’と呼ばれるタイミング概念に依存する。スーパーフレームは、固定長の時間を有し、‘タイムスロット（time slot）’と呼ばれる多数の時間窓に分割される。また、タイムスロットは、媒体アクセススロット（ＭＡＳ；Medium Access Slot）とも呼ばれる。一部のタイムスロットは、デバイス間でビーコンを送るのに用いられる。そして、残りのスロットは、データを送るのに用いられる。ビーコンが送られるスロットは‘ビーコンスロット’と呼ばれ、データが送られるスロットは‘データスロット’と呼ばれる。ビーコン区間（ＢＰ；Beacon Period）長は、データ区間長より小さくてもよい。ビーコンスロットは、スーパーフレームのスロット間にわたって割り当てるか、またはスーパーフレームの立ち上がり部分にともに割り当ててもよい。しかも、ビーコンとビーコンスロットの数は、固定であってもよく、可変であってもよい。
【００１０】
図３は、従来のスーパーフレームの構造の一例を示す図である。
【００１１】
図３に示すスーパーフレームの構造は、多帯域ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Modulation）Ａｌｌｉａｎｃｅ  ＭＡＣ（Medium Access Control)ｄｒａｆｔ  ｖ０．５により定義されたものに基づく。これは、２５６個の媒体アクセススロット（ＭＡＳ；Medium Access Solt）（ａ１１、ａ１２、ａ２１を含む）を含む。一部の媒体アクセススロット（ａ１１、ａ１２を含む）は、複数のデバイス間で一致するビーコンスロットで構成されるビーコン区間ａ１０から構成され、残りの媒体アクセススロット（ａ２１を含む）は、ネットワークの他のデバイスへのデータの伝送のためにネットワークの他のデバイスにより用いられ得る媒体アクセススロットから構成されるデータ区間ａ２０を形成する。
【００１２】
各媒体アクセススロット（ａ１１、ａ１２、ａ２１を含む）は、６４ｍｓ（ミリ秒）のスーパーフレームを形成し、各媒体アクセススロット（ａ１１、ａ１２、ａ２１を含む）は２５６μｓ（マイクロ秒）である。
【００１３】
スーパーフレームに関する情報は、ビーコン区間で各デバイスによりブロードキャストされたビーコン内でブロードキャストされている。そこで、あるデバイスの隣接デバイスが次の処理のためにその情報を用いることができる。スーパーフレームの立ち上がり時間は、ビーコン区間の立ち上がりにより決められ、これは、ビーコン区間立ち上がり時間（ＢＰＳＴ；Beacon Period Start Time）で定義される。
【００１４】
デバイスは、ビーコンを送るためにビーコンスロットから自由スロットを探し出す必要がある。正規的に自分のビーコンを送るデバイスは、ネットワークの一部分としてみなされる。さらには、デバイスは、相互間で通信するために自由データスロット（free data slot）が必要である。このようなデータスロットを予約するためには、送信デバイスと受信デバイスが、ある特定のデータスロットが自由であることを知る必要がある。データスロットの予約は、情報を共有し相互間のスロット予約を助けるデバイス間で完璧に分散された方法で行われる。ここで、集中型ＷＰＡＮとは異なって、いずれのデバイスも様々な媒体アクセス作業のために中心コーディネーターとして動作しないことに注目すべきである。
【００１５】
一応、ビーコンスロットが予約されれば、当該デバイスがネットワークの一部分である限り、ビーコンを送るために当該デバイスにより用いられる。当該デバイスは、ビーコンを送るスロットを変更することもできる。逆に、データスロットは、デバイスがその使用を中止すれば自由になる。このようにして自由になったデータスロットは、自由データスロットプールへ送られる。そして、他のデバイスの予約に供され得る。いずれのデバイスも他のデバイスにより予約済みのスロットを予約することはできない。
【００１６】
従来のシステムでは、同じデータスロットを同時に予約するために待っている２つのデバイス間で起こり得る予約争いを検出し解決することができなかった。結論として、分散型ＷＰＡＮにおいて、より効率よく且つ確実にスロット予約を行い得る方法が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで、本発明は前記の問題点を解決するためのもので、その目的は、分散型ネットワークトポロジーでのアドネットワーク基盤の広帯域ＷＰＡＮにおいて完璧に分散された方法のスロット予約が可能な分散型ＷＰＡＮにおけるチャンネルタイム予約システムおよびその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するために、本発明に係る少なくとも１つのデバイスを含む分散型無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約のための方法は、所属された第一のビーコングループ内で用いられることなく、前記第一のビーコングループ内の相手デバイスの第二のビーコングループにはデータのトランスミッタを有しないデータスロットである少なくとも１つの共通自由スロットに対し、前記相手デバイスへ第一の予約要求を行うステップと、前記共通自由スロットに対する前記第一の予約要求のうち前記第二のビーコングループ内で特に予約が進められていないスロットに関する予約要求に対する前記相手デバイスの受諾応答を受けこの応答に応じて確認表示を行い、データを伝送するステップと、を含む。
【００１９】
好ましくは、前記分散型無線ネットワークが、広帯域のアドホック無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）である。
【００２０】
好ましくは、前記分散型無線ネットワーク内の前記少なくとも１つのデバイスが自己のビーコングループのデータスロットの状態に関してブロードキャストする予約指示情報を受信するステップと、前記予約指示情報に基づいて前記少なくとも１つの共通自由スロットを決めるステップと、をさらに含む。
【００２１】
好ましくは、前記予約指示情報が、所定の周期になったとき、および前記少なくとも１つのデバイスによりブロードキャストされる予約指示情報が受信されたときのいずれかに該当する度に前記少なくとも１つのデバイスのそれぞれにより前記データスロットの状態に対応して更新される。
【００２２】
好ましくは、前記予約指示情報が、当該予約指示情報をブロードキャストする前記デバイスのそれぞれが属するビーコングループ内の１つのスーパーフレームのデータスロットに関する状態情報を含み、前記少なくとも１つのデバイスのビーコンを通じてブロードキャストされる。
【００２３】
好ましくは、前記状態情報が、前記予約指示情報をブロードキャストする前記デバイスの立場から、前記各データスロットが使用できる空き状態および使用できない状態のいずれかに該当することを表示するものである。また、好ましくは、前記使用できない状態が、前記予約指示情報をブロードキャストする前記少なくとも１つのデバイスがユニキャストまたはマルチキャスト通信方式のトランスミッタおよびレシーバーのいずれかに該当する状態、前記ビーコングループに前記通信方式のトランスミッタおよびレシーバーのいずれかが存在する状態の一方である。
【００２４】
前記予約指示情報が、前記データスロット毎に少なくとも１つのビットを用いて前記状態情報を表示することができ、前記少なくとも１つのビットが、１ビットとして２５６個のデータスロットを含むスーパーフレームに対し２５６ビットの状態情報を含むことが好ましい。
【００２５】
好ましくは、前記第二のビーコングループ内では、前記共通自由スロットが、通信がなく空いている場合およびマルチキャスト通信方式のレシーバーだけが存在する場合のいずれかに該当し、前記第一のビーコングループ内では、前記共通自由スロットが、通信がなく空いているスロットである。
【００２６】
また、前記第一の予約要求がユニキャスト通信のためのものである場合に、前記共通自由スロットが、前記第二のビーコングループ内で通信がなく空いているスロットである。
【００２７】
好ましくは、前記受諾応答が、前記少なくとも１つの共通自由スロットの全てに対し前記第二のビーコングループ内で前記第一の予約要求による予約以外の他の予約が進められている場合には、前記第一の予約要求を拒絶する。
【００２８】
また、前記受諾応答が、前記相手デバイスが第二のビーコングループ内の隣接デバイスから前記共通自由スロットに対し前記第一の予約要求以外の他の予約要求を受けたとき、所定の方法で決められた優先順位の高い場合に行われる。
【００２９】
さらに、前記受諾応答が、前記第一の予約要求と前記他の予約要求の優先順位とが同じであっても、これらの予約要求に予め含まれた任意の数に基づいて決められた優先順位の高いに場合に行われる。
【００３０】
好ましくは、前記第一の予約要求の後に、前記第一のビーコングループ内の他のデバイスから前記共通自由スロットに対し、所定の優先順位の高い他の予約要求を受信したときに、前記相手デバイスの受諾応答にもかかわらず、前記相手デバイスとの予約を取り消すステップをさらに含む。
【００３１】
好ましくは、前記相手デバイスが、前記受諾応答を行った後に、第二のビーコングループ内の他のデバイスから前記共通自由スロットに対して所定の優先順位の高い他の受諾応答があったことを認識したとき、前記確認表示にもかかわらず、前記第一の予約要求を取り消す。
【００３２】
前記分散型無線ネットワークの前記少なくとも１つのデバイスによりそれぞれのビーコングループでのデータスロットの状態に関してブロードキャストされる予約指示情報を通じて、前記相手デバイスが前記優先順位の高い他の受諾応答があったことを認識するようになることが好ましい。
【００３３】
また、本発明に係る少なくとも１つのデバイスを含む分散型ＷＰＡＮ無線ネットワークにおけるチャンネルタイム予約システムは、第一の予約要求を受信し、前記第一の予約要求のうち自己の第二のビーコングループ内で特に予約が進められていないスロットに関する予約要求に対し受諾応答を出力する相手デバイスと、所属された第一のビーコングループ内で用いられることなく、前記第二のビーコングループにはデータのトランスミッタを有しないデータスロットである少なくとも１つの共通自由スロットに対し前記第一の予約要求を行い、前記受諾応答に応じて確認表示を行い、データを伝送するソースデバイスと、を含む。
【００３４】
好ましくは、前記分散型無線ネットワークが、広帯域のアドホック無線パーソナルエリアネットワークである。
【００３５】
好ましくは、前記ソースデバイスが、前記分散型無線ネットワークの前記少なくとも１つのデバイスが自己のビーコングループのデータスロットの状態に関してブロードキャストする予約指示情報を受信し、前記予約指示情報に基づいて前記少なくとも１つの共通自由スロットを決める。
【００３６】
好ましくは、前記予約指示情報が、所定の周期になったとき、および前記少なくとも１つのデバイスによりブロードキャストされる予約指示情報を受信されたときのいずれかに該当する度に前記少なくとも１つのデバイスのそれぞれにより前記データスロットの状態に対応して更新される。
【００３７】
好ましくは、前記予約指示情報が、当該予約指示情報をブロードキャストする前記デバイスのそれぞれが属するビーコングループ内の１つのスーパーフレームのデータスロットに関する状態情報を含み、前記少なくとも１つのデバイスのビーコンを通じてブロードキャストされる。
【００３８】
好ましくは、状態情報が、前記予約指示情報をブロードキャストする前記デバイスの立場から、前記各データスロットが使用できる空き状態および使用できない状態のいずれかに該当することを表示するものである。また、好ましくは、前記使用できない状態が、前記予約指示情報をブロードキャストする前記少なくとも１つのデバイスがユニキャストまたはマルチキャスト通信方式のトランスミッタおよびレシーバーのいずれかに該当する状態、前記ビーコングループに前記通信方式のトランスミッタおよびレシーバーのいずれかが存在する状態の一方であることが好ましい。
【００３９】
さらに、前記予約指示情報が、前記データスロット毎に少なくとも１つのビットを用いて前記状態情報を表示することができる。
【００４０】
好ましくは、前記共通自由スロットが、前記第二のビーコングループ内では通信がなく空いている場合およびマルチキャスト通信方式のレシーバーだけが存在する場合のいずれかに該当し、前記第一のビーコングループ内では通信がなく空いているスロットである。
【００４１】
また、前記第一の予約要求がユニキャスト通信のためのものである場合に、前記共通自由スロットが、前記第二のビーコングループ内で通信がなく空いているスロットである。
【００４２】
好ましくは、前記相手デバイスが、前記少なくとも１つの共通自由スロットの全てに対し第二のビーコングループ内で前記第一の予約要求による予約以外の他の予約が進められている場合には、前記第一の予約要求を拒絶する。
【００４３】
さらに、前記相手デバイスが、第二のビーコングループ内の隣接デバイスから前記共通自由スロットに対し前記第一の予約要求以外の他の予約要求を受けたとき、所定の方法で決められた優先順位に基づいて高い優先順位を有する予約要求に対し受諾応答を行う。
【００４４】
また、前記相手デバイスが、前記第一の予約要求と前記他の予約要求の優先順位とが同じであっても、これらの予約要求に予め含まれた任意の数に基づいて１つの予約要求に対し受諾応答を行う。
【００４５】
好ましくは、前記ソースデバイスが、前記第一の予約要求の後に、前記第一のビーコングループ内の他のデバイスから前記共通自由スロットに対して優先順位の高い他の予約要求を受信したときに、前記相手デバイスの受諾応答にもかかわらず、前記相手デバイスとの予約を取り消す。
【００４６】
さらに、前記相手デバイスが、前記受諾応答を行った後に、第二のビーコングループ内の他のデバイスから前記共通自由スロットに対して所定の優先順位の高い他の受諾応答があったことを認識したとき、前記確認表示にもかかわらず、前記第一の予約要求を取り消す。
【００４７】
前記相手デバイスが、前記分散型無線ネットワークの前記少なくとも１つのデバイスによりそれぞれのビーコングループでのデータスロットの状態に関してブロードキャストされる予約指示情報を通じて、前記優先順位の高い他の受諾応答があったことを認識するようになることが好ましい。
【００４８】
そして、本発明に係る少なくとも１つのデバイスを含む分散型無線ネットワークにおける媒体アクセス制御方法は、所属された第一のビーコングループ内の前記デバイスが自己のビーコングループのデータスロットの状態に関してブロードキャストする予約指示情報を受信するステップと、前記第一のビーコングループ内で用いられることなく、前記第一のビーコングループ内の相手デバイスのビーコングループである第二のビーコングループにはデータのトランスミッタを有しないデータスロットである少なくとも１つの共通自由スロットを前記予約指示情報に基づいて決めるステップと、を含む。
【００４９】
好ましくは、前記ブロードキャストされる予約指示情報を受信したとき、および所定の周期になったときのいずれかに該当する度に前記データスロットの状態に対応して更新した前記予約指示情報をブロードキャストするステップをさらに含む。
【００５０】
好ましくは、前記ブロードキャストされる予約指示情報を受信したとき、および所定の周期になったときのいずれかに該当する度に前記データスロットの状態に対応して更新した前記予約指示情報をブロードキャストするステップをさらに含む。
【００５１】
好ましくは、状態情報が、前記予約指示情報をブロードキャストする前記デバイスの立場から、前記各データスロットが使用できる空き状態および使用できない状態のいずれかに該当することを表示するものである。また、好ましくは、前記予約指示情報が、２５６個の前記状態情報を含み、前記状態情報が、それぞれ１ビットである。
【発明の効果】
【００５２】
以上説明したように、本発明によれば、分散型ＷＰＡＮにおいてデータの伝送のためのデータスロットを予約するにあたって、中心コーディネーターデバイスの助けや支援を必要とすることなく完璧に分散された方法でＷＰＡＮ内の全てのデバイスがそれら間の通信に必要なデータスロットでチャンネルタイムを予約することができる。
【００５３】
また、既に起こった争いを検出する次元でなく、データスロットの予約過程で起こり得る予約争いを検出し解決することができる。
【００５４】
このために、本発明のシステムは、ソースデバイスと相手デバイスとの間で共通する自由スロットを決めることができる。なお、このような決定手続きは、システム内のデバイスがマルチキャスト通信を試みるか、またはユニキャスト通信を試みるかによって変わり得る。
【００５５】
また、本発明の予約争いの解決方法によりデバイス間の通信のためのスロットの予約をより短時間内に行うことができる。これは、システム全体の効率を高め、省電力化を図り、これによるデバイスの長寿命化を達成することができる。
【００５６】
さらには、本発明は、物理的媒体が同じ空間領域で共同チャンネル干渉（co-channel interference）を起こすことなく多重予約を同時に形成させるとき、チャンネルを空間的に再使用する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明に係る分散型ＷＰＡＮにおけるチャンネルタイム予約システムおよびその方法の好適な実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００５８】
図４は、本発明に係る分散型ＷＰＡＮにおけるチャンネルタイム予約システムを含むネットワークを示す図である。
【００５９】
図４に示す無線ネットワークは、モバイル無線アドホックネットワークを基盤にし、別に中心コーディネーターを有しない分散型ＷＰＡＮである。
【００６０】
図４に示すネットワークは、広帯域ＷＰＡＮであることが好ましい。
【００６１】
本発明のシステムは、タイムスロットからなるスーパーフレームを含む分散型媒体アクセス制御（ＭＡＣ；Medium Access Control）手段を含み、ネットワークに属するデバイス間の通信のためのスロットでチャンネルタイムを予約する方法を提供する。
【００６２】
図４に示すように、本発明のシステムは、デバイスＳとデバイスＤを含め複数のデバイスを含む。各デバイスを中心に描く円は、当該デバイスの通信可能範囲であり、その円内にあるデバイスが当該デバイスのビーコングループを示す。
【００６３】
デバイスＳ（ソースデバイス）は、本発明のデータスロット予約手続きを通じてビーコングループ内のデバイスとの通信のためのデータスロットを予約することができる。デバイスＳがデバイスＤと通信する場合を想定すると、マルチキャストまたはユニキャスト方式でデータを伝送することができる。前記デバイスＤを‘相手デバイス’と呼ぶ。
【００６４】
本発明のシステムは、チャンネルタイム予約のために、予約指示情報（ＤＳＲＩ；Data Slot Reservation Indicator）、予約要求情報（ＤＳ−Ｒｅｑ  ＩＥ；Data Slot Request Information Element）、予約応答情報（ＤＳ−Ｒｅｓ  ＩＥ；Data Slot Response Information Element）、予約確認情報（ＤＳ−ＡＣＫ  ＩＥ；Data Slot Acknowledge Information Element）および予約否認情報（ＤＳ−ＮＡＣＫ  ＩＥ；Data Slot Negative Acknowledge Information Element)のいずれかをビーコンを通じて伝送する過程を行う。以下、まず、これらの情報を説明し、これに基づいてシステム全体の動作を説明する。
【００６５】
本発明のシステムは、分散型ＷＰＡＮ内における媒体アクセス制御手段の一種であって、データスロットが空き状態であるか占有済み状態であるか、または通信のために割り当てられたかどうかなどに関する情報をネットワーク内の各デバイスが共有する方法を提供する。このために、‘予約指示情報’という情報（information element frame）を含む。予約指示情報を用いて、本発明のシステムはデータスロットを予約することができる。
【００６６】
予約指示情報は、この情報（ＤＳＲＩ）を伝送するデバイスの観点からデータスロット予約の可能性に関する全てのデータスロットの状態情報を含む。各デバイスは、予約指示情報を用いて相手デバイスと予約したいスロットを決める。このような予約は、後述するデータスロット予約手続きにより行われる。
【００６７】
図５は、本発明に係る予約指示情報の一例を示す図である。
【００６８】
図５に示すように、予約指示情報は、データスロットの状態を示す３ビット単位の状態情報（ｂ０１、ｂ０２を含む）を含む。例えば、スーパーフレームが２５６個のデータスロットを有すれば、予約指示情報の大きさは、図５に示すように９６バイトになる。スーパーフレームが１２８個のデータスロットを有すれば、予約指示情報の大きさは４８バイトに減少する。なお、ここでは、このような‘予約指示情報のＩＤ（Ｅｌｅｍｅｎｔ  ＩＤ（エレメント ＩＤ））’フィールドと前記予約指示情報の長さを示す‘長さ（Ｌｅｎｇｔｈ）’フィールドを省略する。
【００６９】
予約指示情報は、各デバイスによりビーコングループに送られたビーコンに含まれている。予約指示情報は、当該予約指示情報をブロードキャストするデバイスのビーコングループ内のデバイス（以下、‘隣接デバイス’という）によるデータスロットの占領および通信状態に関する情報に基づく、全てのデータスロットの情報を含む。
【００７０】
下記表１は、１つのスロットのための予約指示情報の３ビットの状態情報の一例を表す。
【００７１】
【表１】
2005323375.tif 000003
【００７２】
表１において‘１００’は、隣接してマルチキャスト通信方式のレシーバーとして動作中の隣接デバイスだけが存在することを意味する。
【００７３】
２つ以上の隣接デバイスがビーコングループに存在する場合には、より大きな値の状態情報を用いる。例えば、予約指示情報を送るデバイスが隣接してトランスミッタを有し（状態情報１０１）、自分はユニキャストデータのためのレシーバーである場合（状態情報１１１）には、より大きな値の状態情報である１１１を当該データスロットの状態を表すための値として用いることができる。
【００７４】
予約指示情報は、デバイス間の予約のための自由スロットを決めるのに用いられる。
【００７５】
各スロットに該当する状態情報を求める過程（以下、‘予約指示情報の計算’という）は周期的に行われ、また、隣接デバイスからビーコンを受信する度に行われる。予約指示情報の計算は、各デバイスのビーコンフレーム処理の主な過程となる。各デバイスは、自分のビーコンの一部として予約指示情報を送り、他のデバイスの予約指示情報の更新に助力する。
【００７６】
すなわち、予約指示情報は、該スロットにおいて該デバイスにより進められる作業を含むスロットの有用性状態を表す。予約指示情報は、空間的再使用のために多重チャンネルのための情報を含むために拡張してもよい。これは、かかる規定が物理階層により可能になる場合に限る。
【００７７】
また、予約指示情報の計算は、‘予約指示情報の形成’とも呼ばれるが、予約指示情報のビット値は、本発明の表１に表すそれと異なることがあり、用いられるビットの数によっても異なることがある。
【００７８】
予約指示情報は、各スロットのための２ビットの状態情報を有すればよい。このような場合、状態情報により１つのチャンネルのデータスロットの予約に対するデバイスの可用性を表してもよい。下記表２は、２ビットの状態情報の一例を表す。
【表２】
2005323375.tif 000004
【００７９】
また、予約指示情報は、各スロットのために１ビットの状態情報を有すればよい。この場合、状態情報は、１つのチャンネルのスロットでのデバイスの可用性を表す。下記表３と図６は、１ビットの状態情報の一例とこの場合の予約指示情報を示す。
【表３】
2005323375.tif 000005
【００８０】
表３において、‘０’は、当該予約指示情報をブロードキャストするデバイスの立場から当該スロットが使用可能であることを意味し、‘１’は、当該スロットが使用不可能であることを表す。本発明の要旨を逸脱しない限り、表３において用いられた‘０’と‘１’の意味が入れ替わっても本発明の目的と同様な目的が達成できることは、本発明の技術分野では妥当である。
【００８１】
図６は、本発明に係る１ビット単位の状態情報を含む予約指示情報を示す図である。
【００８２】
図６に示す予約指示情報は、２５６個のデータスロットを有するスーパーフレームに関するものであって、データスロットの状態を表す１ビット単位の状態情報、２５６個を含む。なお、図６には、図５とは異なって、‘エレメント  ＩＤ’フィールドと‘長さ（Ｌｅｎｇｔｈ）’フィールドを示した。
【００８３】
予約指示情報は、スーパーフレーム毎、または一部のスーパーフレームから当該デバイスにより自発的に、または一部のデバイスからの要求により送ればよい。また、情報要素の形態でビーコンを通じて、または他の形態で他のフレームを通じて送ればよい。
【００８４】
本発明によれば、ソースデバイスと相手デバイスとの間の通信のためのデータスロット予約は、ソースデバイスにより開始される。ソースデバイスは、予約が必要になる度にビーコンを通じて予約要求情報を相手デバイスへ送る。
【００８５】
以下、図７に基づいて、本発明の予約要求情報を説明する。
【００８６】
予約要求情報は、ソースデバイスにより相手デバイスと自由スロットに対する予約を開始するのに用いられる。予約要求情報は、相手デバイスＩＤ、スロット、優先順位、およびストリームＩＤを含む予約のために要求された全ての情報を含む。
【００８７】
図７は、本発明に係る予約要求情報の一例を示す図である。
【００８８】
予約要求情報は、あて先ＩＤフィールドｃ０１、スロット数フィールドｃ０２、オプション数フィールドｃ０３、スロット番号フィールドｃ０４、フォーマットフィールドｃ０５、優先順位フィールドｃ０６、ランダム番号フィールドｃ０７、およびストリームＩＤフィールドｃ０８を含む。各フィールドは、少なくとも１つのビットからなることが好ましい。
【００８９】
あて先ＩＤフィールドｃ０１は、予約を目的とする相手デバイスのＩＤである。
【００９０】
スロット数フィールドｃ０２は、予約を要求したスロットの数を表す。
【００９１】
オプション数フィールドｃ０３は、ソースデバイスがスロットの選択のために相手デバイスへ提供したオプションの数を表す。選択されるように要求されるスロットの数は、スロット数フィールドｃ０２により与えられる。ソースデバイスは、予約のための複数個のスロットを選択することができる。多重選択は、相手デバイスがより早期に予約争いを解決するためにソースデバイスによって提供されればよい。例えば、ソースデバイスが１つのスロットの予約を希望し、複数個のスロットが予約のための自由スロットとして決められたならば、ソースデバイスは、予約するスロットの数を１で表す必要がある。
【００９２】
スロット番号フィールドｃ０４は、ソースデバイスが相手デバイスとの予約のために自由であると決めたスロットのリストである。リストされたスロットの全数は、オプション数フィールドｃ０３により与えられる。
【００９３】
フォーマットフィールドｃ０５は、予約のフォーマットを表す。下記表４は、フォーマットフィールドｃ０５の一例を表す。
【表４】
2005323375.tif 000006
【００９４】
前記表４に表すフォーマットフィールドｃ０５は一例に過ぎず、必ずしも前記表４に提示する値および意味に限定されることではない。なお、他の形態やビット値により他の目的をもって他の形態の予約をしてもよい。
【００９５】
優先順位フィールドｃ０６は、０〜７段階の予約の優先順位を表すフィールドである。高い番号は、高い優先順位を表す。高い優先順位を有するストリームを予約争いの際に優先して選択すればよい。予約の優先順位はＱｏＳパラメーターであり、上位階層により定義される。
【００９６】
ランダム番号フィールドｃ０７は、同じ優先順位間の多重予約による予約争いを解決するのに用いられる。高いランダム番号を有する予約が優先される。
【００９７】
ストリームＩＤフィールドｃ０８は、ソースデバイスと相手デバイスとの間のこのような予約のための唯一の証明として用いられる。ソースデバイスと相手デバイスとの間に多くのストリームのための予約が同時に進められている場合、特別な予約要求を証明するのに用いればよい。
【００９８】
全てのデバイスがネットワーク内にある全ての隣接デバイスのビーコンを聞く（入力する）ため、相手デバイスを含む全てのデバイスは、ソースデバイスからのスロット予約のための予約要求情報を受信する。予約要求情報の１フィールドとして含まれたあて先ＩＤフィールドｃ０１により定義された相手デバイスは、要求に対し応答することが求められる。相手デバイスを除く他の全てのデバイスは、予約争いの検出と解決のために予約要求情報に注目する必要がある。
【００９９】
予約要求情報は、ビーコンの一部分として送ればよく、または、同じ目的のために別の名前をもって他のフレームの一部として伝送してもよい。
【０１００】
以下、ソースデバイスからの予約要求情報を通じてのスロット予約の要求に応答するために用いる予約応答情報について説明する。
【０１０１】
予約応答情報は、予約要求のためにソースデバイスから送られた予約要求情報に応答するために相手デバイスで用いられる。予約応答情報は、相手デバイスの応答であって受諾と拒絶を含む。相手デバイスが要求を受諾する場合、相手デバイスＩＤ、スロット、優先順位、およびストリームフォーマットなどを含む応答が求められる。
【０１０２】
図８は、本発明に係る予約応答情報の一例を示す図である。
【０１０３】
図８を参照すれば、予約応答情報は、あて先ＩＤフィールドｄ０１、応答フィールドｄ０２、許諾したスロット数フィールドｄ０３、スロット番号フィールドｄ０４、フォーマットフィールドｄ０５、優先順位フィールドｄ０６、ランダム番号フィールドｄ０７、およびストリームＩＤフィールドｄ０８を含む。各フィールドは、少なくとも１つのビットからなることが好ましい。
【０１０４】
あて先ＩＤフィールドｄ０１は、予約を要求したデバイスのＩＤである。
【０１０５】
応答フィールドｄ０２は、相手デバイスのソースデバイスに対する応答を含む。下記表５は、応答フィールドｄ０２の一例を表す。
【表５】
2005323375.tif 000007
【０１０６】
前記表５に表した応答値はその一例に過ぎず、他の目的の応答のための表示として他の値を有してもよい。
【０１０７】
許諾したスロット数フィールドｄ０３は、相手デバイスが予約を受け入れたスロットの数を表す。相手デバイスは、各種の理由にてソースデバイスから要求された数より小さい数のスロットを選択してもよい。応答フィールドｄ０２が、要求受諾０ｘ００他の値を有する場合、許諾したスロットの数は０であるため、許諾したスロット数フィールドｄ０３の値は０ｘ００であることが好ましい。
【０１０８】
スロット番号フィールドｄ０４は、ソースデバイスが相手デバイスとの予約のために自由であると決めたスロットのリストである。リストされたスロットの全数は、許諾したスロット数フィールドｄ０３により与えられる。
【０１０９】
フォーマットフィールドｄ０５は、予約のフォーマットを表す。このフィールドは、対応する予約要求情報のフォーマットフィールドｃ０５と同じ値を有する必要がある。
【０１１０】
優先順位フィールドｄ０６は、０〜７段階の予約の優先順位を表す。高い番号は、高い優先順位を表す。高い優先順位を有するストリームを予約争いの際に優先して選択すればよい。予約の優先順位はＱｏＳパラメーターであり、上位階層により定義される。
【０１１１】
ランダム番号フィールドｄ０７は、同じ優先順位間の多重予約による予約争いを解決するのに用いられる。高いランダム番号を有する予約が優先される。
【０１１２】
ストリームＩＤフィールドｄ０８は、対応する予約要求情報の一部分として送られたストリームＩＤフィールドｃ０８と同じく唯一の証明である。ソースデバイスと相手デバイスとの間に多くのストリームのための予約が同時に進められている場合、特別な予約要求を証明するために求められる。
【０１１３】
予約応答情報は、一部のソースデバイスからの予約要求情報を受信した後、次のスーパーフレームにおいて相手デバイスのビーコンの一部分として送られる。前記したように、全てのデバイスがネットワーク内にある全ての隣接デバイスのビーコンを聞く。したがって、以前のスーパーフレームにおいて予約要求情報を送ったソースデバイスを含む全てのデバイスがスロットの予約のための応答を受信する。予約応答情報に含まれたあて先ＩＤフィールドｄ０１により定義されるデバイスは、予約要求情報に対応しなければならない。該デバイスを除く他のデバイスは、予約争いの検出と解決のために予約応答情報に注目する必要がある。
【０１１４】
予約応答情報は、ビーコンの一部分として送ればよく、または、同じ目的のために別の名前をもって他のフレームの一部として伝送されてもよい。
【０１１５】
以下、ソースデバイスが相手デバイスから受信した予約応答情報に対する応答として送る確認表示である予約確認情報について説明する。
【０１１６】
ソースデバイスと相手デバイスとの間のスロット予約のための三重ハンドシェイク（three-way handshake）を完成するために、予約確認情報という確認表示を用いる。予約確認情報は、予約要求情報を送り、対応する予約応答情報を受信し、これに対し確認表示をしたいデバイスにより用いられる。したがって、スロットの予約を成功するために求められる三重ハンドシェイク方式を完成することができる。
【０１１７】
ソースデバイスから相手デバイスへ送る予約確認情報は、ソースデバイスが予約を受諾し、データの伝送を開始する準備が整ったことを定義する。予約確認情報は、単にソースデバイスが相手デバイスからの応答をもって予約を満足するときに送る必要がある。なお、該予約のイニシエーターであるソースデバイスが相手デバイスから送られた予約応答に満足しなければ、予約応答情報に対し確認表示を送る必要はない。
【０１１８】
図９は、本発明に係る予約確認情報の一例を示す図である。
【０１１９】
図９を参照すれば、予約確認情報は、あて先ＩＤフィールドｅ０１、フォーマットフィールドｅ０２、およびストリームＩＤフィールドｅ０３を含む。
【０１２０】
あて先ＩＤフィールドｅ０１は、この確認表示が向けられるデバイスのＩＤを表すフィールドである。
【０１２１】
フォーマットフィールドｅ０２は、予約のフォーマットを定義するフィールドである。
【０１２２】
ストリームＩＤフィールドｅ０３は、この応答を生成させた予約要求情報の一部分として送られたストリームＩＤフィールドｃ０８と同じく唯一の認証子を定義するフィールドである。これは、ソースデバイスと相手デバイスとの間に多くのストリームのための予約を同時に進められ得る特別な予約要求を唯一に定義するために求められる。
【０１２３】
予約応答情報を受信されたスーパーフレームに続くスーパーフレームにおける予約確認情報の伝送は、ソースデバイスによるスロット予約の完成を示す。そこで、ソースデバイスは、予約確認情報が送られた同一のスーパーフレームから始まる予約済みのスロットでデータの伝送を用意する。
【０１２４】
予約確認情報は、相手デバイスからソースデバイスへ送られた予約応答情報を受信した後、次のスーパーフレームにおいてソースデバイスのビーコンの一部として送られる。前記したように、全てのデバイスがネットワーク内にある全ての隣接デバイスのビーコンを聞く。したがって、以前のスーパーフレームにおいて予約応答情報を送ったデバイスを含む全てのデバイスは、スロット予約のための確認表示を受信する。予約確認情報のあて先ＩＤフィールドｅ０１に定義された相手デバイスは、その確認表示されたスロットでデータの受信のための用意をしなければならない。相手デバイスを除く全ての他のデバイスは、予約争いの検出と解決のために予約確認情報に注目する必要がある。
【０１２５】
予約確認情報は、ビーコンの一部分として送ればよく、または、同じ目的のために別の名前をもって他のフレームの一部として伝送してもよい。
【０１２６】
以下、予約手続きの取り消しを意味する予約否認情報について説明する。
【０１２７】
ソースデバイスと相手デバイスとの間のスロット予約の取り消しや終了を表すために、２つのデバイスのいずれでも予約否認情報を用いることができる。予約段階であるデバイスから送られてきた予約否認情報は、ある理由にて予約を取り消すことを表す。その理由には、予約争いやデバイス側面からの他の理由にて予約不可能であることを含む。
【０１２８】
また、予約の成功後にあるデバイスから送られる予約否認情報は、ストリームを終了させたい意図を表す。一般に、終了は、ソースデバイスによって開始される。予約否認情報については、如何なる確認表示も求められず、この結果、ストリームや予約が即刻的に終了する。
【０１２９】
予約否認情報が予約手続きの間に送られれば、それは、進行中の予約が取り消しされたことを表す。予約に成功し、通信が行われている間に予約否認情報が送られれば、それは、ストリームの形式的な終了を表す。
【０１３０】
図１０は、本発明に係る予約否認情報の一例を示す図である。図１０に示すように、予約否認情報は、あて先ＩＤフィールドｆ０１、ストリームＩＤフィールドｆ０２、およびフォーマットフィールドｆ０３を含む。
【０１３１】
あて先ＩＤフィールドｆ０１は、否認確認表示が送られるデバイスのＩＤを表し、ストリームＩＤフィールドｆ０２は、終了すべきストリームまたは予約がどれかを表す唯一の認証子である。フォーマットフィールドｆ０３は、予約のフォーマットを表す。
【０１３２】
予約否認情報は、予約争いに際して重要な役割を果たす。予約否認情報は、当該デバイスによりビーコンの一部として送られる。あて先ＩＤフィールドｆ０１に定義されたデバイスを含む全てのデバイスは、ネットワーク内にある隣接デバイスのビーコンを聞き、予約に対する否認確認表示を受信する。予約否認情報の１つのフィールドとして含まれたあて先ＩＤフィールドｆ０１により定義されたデバイスは、予約を取り消すか、またはストリームＩＤフィールドｆ０２に定義されたストリームを終了することが求められる。該デバイスを除く他の全てのデバイスは、単に予約否認情報を無視すればよい。
【０１３３】
予約否認情報は、ビーコンの一部分として送ればよく、または、同じ目的のために別の名前をもって他のフレームの一部として伝送してもよい。
【０１３４】
以上、各デバイスのビーコンを通じて送られる情報の形態を説明した。ネットワーク内でデータを伝送するに先立って、デバイス間で行われるデータスロットの予約は、かかる情報をやり取りする過程で行われる。
【０１３５】
以下、本発明のデータスロットの予約方法を説明する。データスロットの予約方法は、予約指示情報の計算とスロット予約過程を含む。そして、スロット予約過程は、自由スロットの決定および予約過程を含む。
【０１３６】
図１１は、本発明の予約指示情報の計算および更新方法の説明に供されるフローチャートである。
【０１３７】
全てのデバイスは、それらのビーコン内に予約指示情報を含む。各デバイスは、データスロットにおいて起こっている自分の状態情報に基づくのみならず、隣接デバイスの予約指示情報を用いて自分の予約指示情報を更新する。
【０１３８】
デバイスがデータスロットの予約に関心があるかどうかを問わず、デバイスは、自分の予約指示情報を更新し、自分のビーコンに更新した予約指示情報をブロードキャストすることが求められる。
【０１３９】
予約指示情報は、デバイス自身の観点からスーパーフレームの全てのデータスロットの状態に関する情報を含む。これは、予約指示情報の状態情報に当該デバイスが該スロットにおいてどのような状態であるかを書き込む。仮に、デバイスがいずれのデバイスとも通信していなければ、その隣接デバイスの状態が状態情報として書き込まれる。隣接デバイスも如何なる作業も行っていなければ、その状態情報の値は‘０００’になるのである。予約指示情報の計算手続きは、後記する通りである。
【０１４０】
各スロットのための予約指示情報の状態情報は、前記表１に表した状態情報のうちいずれかの値を有すればよい。
【０１４１】
デバイスは、１つのスロットのための予約指示情報の状態情報を計算するために自分が該スロットにおいてユニキャストまたはマルチキャストのトランスミッタであるか、またはユニキャストストリームのレシーバーであるかを判断する（Ｓ１１０１）。判断の結果、ユニキャストまたはマルチキャストのトランスミッタ、またはユニキャストストリームのレシーバーであれば、デバイスは、該スロットの状態情報を用いて、自分がユニキャストまたはマルチキャストのトランスミッタであるか、ユニキャストストリームのレシーバーであることを表す。好ましくは、表１によれば、１１１に更新する（Ｓ１１０３）。
【０１４２】
仮に、デバイス自身がユニキャストまたはマルチキャストのトランスミッタでなく、ユニキャストのレシーバーでもなければ、デバイスは、該スロットにおいてマルチキャストのレシーバーであるかを判断する（Ｓ１１０５）。判断の結果、レシーバーであれば、デバイスは、該スロットの状態情報を用いてマルチキャストのレシーバーであることを表す。好ましくは、表１に沿って、該スロットの状態情報を１１０に更新する（Ｓ１１０７）。
【０１４３】
Ｓ１１０５での判断の結果、仮に、デバイスがトランスミッタまたはレシーバーでない場合、デバイス自身の予約指示情報を更新するために隣接デバイスから予約指示情報を受信する（Ｓ１１０９）。
【０１４４】
まず、ビーコン区間においてビーコンを通じて受信した全ての隣接デバイスの予約指示情報から該スロットに対応する状態情報を全て把握し、全ての隣接デバイスから把握した該スロットに関する状態情報から最大値を有する状態情報を探し出す（Ｓ１１１１）。
【０１４５】
把握した状態情報を用いて、当該デバイスの観点からの該スロットに関する予約指示情報の状態情報を求めて更新する。隣接デバイスから把握した該スロットの状態情報は、当該デバイスの観点からの該スロットの状態でないので、所定のマッピングテーブルを用いてマッピングした状態情報を求める（Ｓ１１１３）。
【０１４６】
マッピングした状態情報は、このデバイスの予約指示情報にスロットｘのために書き込まれる値であって、下記表６は、所定のマッピングテーブルの一例を表す。
【表６】
2005323375.tif 000008
【０１４７】
すなわち、隣接デバイス自身がトランスミッタまたはレシーバーでない場合（０００、１００、１０１のいずれかの場合）には、当該デバイスは、隣にトランスミッタまたはレシーバーのない場合に該当するので、‘０００’とマッピングされる。
【０１４８】
前記過程を通じてネットワーク内の各デバイスによる予約指示情報の計算および更新が行われる。予約指示情報は、新規な予約指示情報が受信される度に計算され、更新される。
【０１４９】
以下、更新された予約指示情報に基づく本発明のデータスロットの予約手続きを、図４および図１２に基づいて説明する。
【０１５０】
図４のデバイスＳ（以下、‘ソースデバイスＳ’という）がデバイスＤ（以下、‘相手デバイスＤ’という）と通信をするためにデータスロットを予約する場合を仮定して説明する。
【０１５１】
データスロットの予約手続きもストリーム種によって変わることがあり、ストリームには、マルチキャストとユニキャストストリームがある。
【０１５２】
２つのマルチキャストストリームは、同一のスロットにおいて２ホップ（ｈｏｐ）領域近隣を共有し、相互間に干渉することなく存在する。これは、１つのスロット内のマルチキャストストリームが完璧に単方向であり、レシーバーからの確認表示が要求されないためである。
【０１５３】
これに対し、２つのユニキャストストリームは、同一のスロットにおいて２ホップ領域近隣に存在することができない。なぜならば、トランスミッタまたはレシーバーが干渉するためである。これは、トランスミッタがレシーバーより正常の確認表示を要求し、その確認表示がブロードキャストされるためである。したがって、２ホップ領域近隣に存在する他のユニキャストストリームとも干渉し得る。すなわち、ユニキャストストリームが双方向であるためである。
【０１５４】
データスロット予約での第一の段階は、ソースデバイスＳが伝送し、相手デバイスＤが受信できるように、双方のデバイス間で共通する自由スロット（以下、‘共通自由スロット’という）を決めることである。
【０１５５】
図１２は、本発明に係る自由スロット決定方法の説明に供されるフローチャートである。
【０１５６】
スロット予約手続きは、ソースデバイスにより開始されるので、自由スロット決定方法は、ソースデバイスでの手続きを詳述する。
【０１５７】
ソースデバイスＳは、まず、データ区間において相手デバイスＤへ伝送するために空いているスロットを決めなければならない。予約指示情報の状態情報テーブルに表すように、状態情報の値が０００であるスロットは、ソースデバイスＳによる伝送のために空いているはずである（Ｓ１２０１）。
【０１５８】
次いで、ソースデバイスＳは、相手デバイスＤが受信できない自由スロットを決める。これは、マルチキャストとユニキャストストリームの違いのため、異なって制御される。ここで、マルチキャストストリームは、同じスロットを通る承認を必要としない。
【０１５９】
仮に、ソースデバイスＳがマルチキャストストリームの開始に関心があれば、相手デバイスＤの予約指示情報の状態情報が‘０００’または‘１００’であるスロットを選択する。そして、ソースデバイスＳがユニキャストストリームの開始に関心があれば、相手デバイスＤの予約指示情報の状態情報が‘０００’であるスロットを選択する（Ｓ１２０３）。
【０１６０】
そして、前記Ｓ１２０１およびＳ１２０３段階で決められたものであって、ソースデバイスＳと相手デバイスＤともに対して空き状態のスロットを共通自由スロットとして決める。このような共通自由スロットを、ソースデバイスＳと相手デバイスＤとの間の予約のために用いればよい（Ｓ１２０５）。
【０１６１】
共通自由スロットが見つからなければ、ソースデバイスＳが相手デバイスＤとの予約のためのスロットがないのである。この場合、ソースデバイスＳは、予約のために再度試みる前に所定の時間の間待機する必要がある。
【０１６２】
前記した方法によりデータスロットの予約のために用いる自由スロットが決まれば、ソースデバイスＳは、相手デバイスＤに対し、後記するデータスロット予約手続きを行う。
【０１６３】
スーパーフレームのデータ区間でのスロットは、三重ハンドシェイクに基づく要求応答確認表示（request response acknowledge）による同期または非同期ストリームのために予約することができる。仮に、ソースデバイスＳが相手デバイスＤより予約要求情報に対し受諾の予約応答情報を受けたならば、それらのスロットは、ソースデバイスＳと相手デバイスＤとの間で予約されるべきであり、それらの予約指示情報を更新しなければならない。
【０１６４】
図１３は、本発明に係るデータスロット予約方法の説明に供されるフローチャートである。
【０１６５】
データスロット予約手続きは、一対のデバイス間の共通自由スロットを通信目的のために予約するのに用いる手法である。
【０１６６】
一旦、自由スロット決定手続きにより共通自由スロットが決まれば（Ｓ１３０１）、ソースデバイスＳは、それのビーコンに予約要求情報を含む（Ｓ１３０３）。
【０１６７】
相手デバイスＤは、少なくとも１つの選択可能なスロットが予約要求の一部として提供されれば、当該スロットに対し他のデバイスによる予約手続きがあったかどうかを確認する（Ｓ１３０５）。
【０１６８】
相手デバイスＤは、他のいずれの隣接デバイスもその間に同一のスロットに対するデータスロット予約手続きを行わなかったことを確認すれば、その要求を受諾する。しかし、行っていたと確認されれば、ソースデバイスにより提供される複数のオプションから他のスロットを選択しなければならない。もし、いずれのスロットも選択できるものでなければ、相手デバイスは、その要求を拒絶する。適切な応答（受諾か拒絶）が相手デバイスのビーコンの予約応答情報として送られる（Ｓ１３０７）。
【０１６９】
相手デバイスＤは、単に予約応答情報として受諾を伝送したとき、自身の予約指示情報を更新する。自身の予約指示情報にそのスロットを予約し、表１を参照して、ストリーム形態によって使用できない意味をもつ値にて表示する。これは、他のデバイス対がそのスロットを予約できないようにするためである（Ｓ１３０９）。
【０１７０】
ソースデバイスＳは、予約応答情報を通じて相手デバイスＤから受諾応答を受けると、予約に対する確認表示を行うかどうかを決める。ソースデバイスＳは、確認表示を決めると、予約指示情報を更新する（Ｓ１３１１）。
【０１７１】
ソースデバイスＳは、次のスーパーフレームにおいて予約確認情報を送ることにより、相手デバイスＤの受諾応答に対し確認表示を送れば、そこでソースデバイスＳが予約されたスロットに対しデータを送り始めることができる（Ｓ１３１３）。
【０１７２】
したがって、ソースデバイスＳから予約確認情報を受けた相手デバイスＤは、予約されたチャンネルで予約されたスロットにおいてデータが伝送されることを待つ。これは、あるソースデバイスＳや相手デバイスＤによる如何なる争いも見つからず、予約により成功的にデータの伝送が可能なときである。これをもって、データスロット予約手続きが終了する（Ｓ１３１５）。
【０１７３】
前記過程により通信のためのデータスロットの予約が行われる。しかし、様々な事情により予約が取り消しされることがあり、この場合、ソースデバイスＳまたは相手デバイスＤは、予約否認情報を送ることができる。かかる過程により予約争いが検出され解決される。
【０１７４】
以下、本発明のシステムが予約争いを検出し解決する過程について説明する。
【０１７５】
相手デバイスＤが自身に向けられた少なくとも１つの要求を有する他のデバイスからスロット予約のために複数の要求を聞くと、相手デバイスＤは、予約争いを解決するための手段を試みる。この場合、第一に、高い優先順位に基づいて全ての要求を比較する。そして、第二に、高いランダム番号に基づく。仮に、ソースデバイスＳからの予約要求がかかる比較に勝る場合、相手デバイスＤは、ソースデバイスＳの予約要求を受諾する。そうでなければ、ソースデバイスＳからの予約要求を拒絶する。また、拒絶に代えて、ソースデバイスＳがスロットのための複数のオプションを提供したならば、相手デバイスＤは、他のいずれのデバイス間でも予約がなく、比較で勝った他のスロットに対する要求を受諾すればよい。
【０１７６】
ソースデバイスＳからの予約要求情報とともに、相手デバイスＤが少なくとも１つの隣接デバイスから予約応答情報を聞けば、相手デバイスＤは、そのスロットの予約要求を受諾することができない。この規則は、同一のスロットに対する予約に対し‘先予約優先’（first-start-first-reserve）が可能になる。ソースデバイスＳから複数のオプションを提供されれば、相手デバイスＤは、他のスロットに対する予約要求を受諾するかどうかは自由である。
【０１７７】
図１４は、本発明に係る予約否認情報が生成される一例を示すフローチャートである。
【０１７８】
ソースデバイスＳ１が相手デバイスＤ１とスロットｎを予約しようとし、ソースデバイスＳ２が相手デバイスＤ２と同じスロットｎを予約しようとする場合を仮定する。
【０１７９】
ソースデバイスＳ１が相手デバイスＤ１へスロットｎに対する予約要求情報１を送る（Ｓ１４０１）。そして、ソースデバイスＳ２も相手デバイスＤ２へスロットｎに対する予約要求情報２を送る。なお、予約要求情報１が予約要求情報２より高い優先順位をもっている（Ｓ１４０３）。
【０１８０】
相手デバイスＤ１とＤ２は、それぞれ受諾を表す予約応答情報１、２を送ることができる。これらの間に予約争いやその他の状況が発生しない（Ｓ１４０５、Ｓ１４０７）。
【０１８１】
相手デバイスＤ１は、自分の予約指示情報にスロットｎの予約を表示し（Ｓ１４０９）、相手デバイスＤ２も自分の予約指示情報にスロットｎの予約を表示するはずである。そして、それぞれの予約指示情報は、それぞれのビーコンを通じて相手デバイスＤ１、Ｄ２へそれぞれ送られる（Ｓ１４１１）。
【０１８２】
ソースデバイスＳ１、Ｓ２は、相手デバイスＤ１、Ｄ２から予約応答情報１、２をそれぞれ受信し、これに対し、予約確認情報１、２を相手デバイスＤ１、Ｄ２へ送るが（Ｓ１４１３、Ｓ１４１５）、相手デバイスＤ２は、相手デバイスＤ１から受信した予約指示情報を通じてスロットｎの予約進行を認識し、その優先順位が自分の予約より優先することにより予約手続きを続行することができないことを認識する。相手デバイスＤ２は、ソースデバイスＳ２へ予約否認情報を送り、予約手続きを取り消しさせる（Ｓ１４１７）。
【０１８３】
図１５は、本発明に係る予約否認情報が生成される他の例を示すフローチャートである。
【０１８４】
図１４と同様に、ソースデバイスＳ１が相手デバイスＤ１とスロットｎを予約しようとし、ソースデバイスＳ２が相手デバイスＤ２と同じスロットｎを予約しようとする場合を仮定する。
【０１８５】
ソースデバイスＳ１が相手デバイスＤ１へスロットｎに対する予約要求情報１を送る。このような予約要求情報１は、ソースデバイスＳ１と同じビーコングループ内のソースデバイスＳ２も聞くことができる（Ｓ１５０１）。
【０１８６】
そして、ソースデバイスＳ２も相手デバイスＤ２へスロットｎに対する予約要求情報２を送る。このような予約要求情報２は、ソースデバイス１も聞くことができる。なお、予約要求情報１が予約要求情報２より高い優先順位をもっている（Ｓ１５０３）。
【０１８７】
相手デバイスＤ１とＤ２は、それぞれ受諾を表す予約応答情報１、２を送ることができる。これらの間に予約争いやその他の状況が発生しない（Ｓ１５０５、Ｓ１５０７）。
【０１８８】
ソースデバイスＳ１は、予約要求情報１とソースデバイスＳ２から受信した予約要求情報２とを比較した結果、予約要求情報１の優先順位が高いので、ソースデバイスＳ１は、相手デバイスＤ１から予約応答情報１を受信した後、予約確認情報を送ることができる（Ｓ１５０９）。
【０１８９】
しかし、ソースデバイスＳ２は、第一の予約要求情報２とソースデバイスＳ１から受信した予約要求情報１とを比較した結果、予約要求情報１の優先順位が高いので、ソースデバイスＳ２は、相手デバイスＤ２から受諾の予約応答情報２を受信しても、予約確認情報を送ることができなく、予約否認情報を送らなければならない（Ｓ１５１１）。
【０１９０】
この結果、ソースデバイスＳ１とソースデバイスＳ２との間に起こった予約争いが解決される。
【０１９１】
以上で説明した方法により分散型ＷＰＡＮにおけるデバイス間のデータスロットの予約が可能になる。また、予約過程で起こり得るような予約争いを検出し解決することができる。
【０１９２】
さらには、予約過程で起こり得る争いを解決することによりデータスロット予約過程を迅速に進めることができ、予約のために複数のスロットに対するオプションを提示することで予約過程をより迅速に進めることができる。これは、システム全体の効率を高め、省電力化を図り、それによるネットワークの長寿命化が達成できる。
【０１９３】
本発明は、方法、デバイスおよびシステムにて実現され得る。また、本発明がコンピュータに実行させるプログラムで実現されるときは、本発明の構成要素に代えて、必要な動作を行うのに要されるコードセグメントを用いればよい。プログラムやコードセグメントは、マイクロプロセッサにより処理可能な媒体に格納すればよく、伝送媒体や通信ネットワークを通じて搬送波に結合されたコンピュータデータとして伝送すればよい。
【０１９４】
マイクロプロセッサにより処理可能な媒体は、電子回路、半導体メモリ素子、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、フロッピーディスク、光学的ディスク、ハードディスク、光ファイバ、無線ネットワークなどのように情報を伝達し格納可能ないずれもを含む。また、コンピュータデータは、電気的ネットワークチャンネル、光ファイバ、電磁場、無線ネットワークなどを通じて伝送可能なデータのいずれもを含む。
【０１９５】
以上、本発明の好適な実施例について図示し説明したが、本発明は、上述した特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者により種々の変形実施が可能であることはもとより、このような変形実施は、本発明の技術的思想や見込みから別に理解されてはいけない。
【産業上の利用可能性】
【０１９６】
本発明は、分散型ネットワークトポロジーでのアドホックネットワーク基盤の広帯域ＷＰＡＮにおいて実現され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１９７】
【図１】従来のＷＰＡＮの一例を示す図である。
【図２】集中型コーディネーターを有しないＷＰＡＮを示す図である。
【図３】従来のスーパーフレームの構造の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る分散型ＷＰＡＮにおけるチャンネルタイム予約システムを含むネットワークを示す図である。
【図５】本発明に係る予約指示情報の一例を示す図である。
【図６】本発明に係る１ビット単位の状態情報を含む予約指示情報を示す図である。
【図７】本発明に係る予約要求情報の一例を示す図である。
【図８】本発明に係る予約応答情報の一例を示す図である。
【図９】本発明に係る予約確認情報の一例を示す図である。
【図１０】本発明に係る予約否認情報の一例を示す図である。
【図１１】本発明の予約指示情報の計算および更新方法の説明に供されるフローチャートである。
【図１２】本発明に係る自由スロット決定方法の説明に供されるフローチャートである。
【図１３】本発明に係るデータスロット予約方法の説明に供されるフローチャートである。
【図１４】本発明に係る予約否認情報が生成される一例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明に係る予約否認情報が生成される他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１９８】
ＤＥＶ  デバイス
ＰＮＣ  ピコネットコーディネーター
ａ１１、ａ１２、ａ１３  ＭＡＳ（Medium Access Slot）
【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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