(57)【要約】【課題】  自律分散型のマルチチャネル無線ネットワークにおいて、各通信局が効率よく周波数配置を行なう。【解決手段】  各通信局は自分の受信に最適なチャネル上で他局のビーコンと重ならないようにビーコンを送信する。ビーコン送信後、優先送信権を得た通信局は、受信側の最適チャネルへ移行し、送信を開始する。優先送信期間ＴＧＰ中に他局のビーコン送信タイミングが近づくとビーコン受信のためビーコン送信予定チャネルへ移行する。現在自局が利用しているチャネルが他局のＴＧＰで利用するチャネルと異なれば、ビーコン受信後も引き続きそのチャネルを利用できる。【選択図】  図１３
2005051522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチャネルが用意されている通信環境下において、制御局を配置せずに複数の通信局により自律分散型のネットワークを形成する無線通信システムであって、
各通信局は、自己の受信に最適となるビーコン送信チャネル上でビーコンを送信するとともに、データ送信先の通信局のビーコン送信チャネルを利用してデータ送信を行なう、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
各通信局は、自己の受信に最適として決定したビーコン送信チャネル上で既存の局のビーコン送信タイミングが既に設定されている場合には、時間的に重ならないように自己のビーコン送信タイミングを決定する、
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３】
各通信局は、他局のビーコン送信タイミングの到来に伴い該他局のビーコン送信チャネルに移行してビーコンの受信を行なう、
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】
各通信局は、自局のビーコン送信に伴い優先送信期間を獲得する、
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】
各通信局は、他局のビーコン送信タイミングに伴い該他局のビーコン送信チャネルに移行してビーコンの受信を行なった後、当該他局に与えられている優先送信期間中であっても、当該他局がデータ送信を行なうチャネル以外のチャネル上でのデータ送信動作が許容される、
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６】
データ送信元の通信局はデータ送信先の通信局のビーコン送信チャネル上で送信要求パケットＲＴＳを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳを受信したことに応答してデータ送信を開始する、
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】
データ送信元の通信局は、自局のビーコン送信チャネル上で、データ送信先の通信局とそのビーコン送信チャネルを明記したビーコンを送信し、
該ビーコンを受信した周辺局は所定期間の当該ビーコン送信チャネル上でのデータ送信を差し控える、
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８】
データ送信元の通信局は、自局のビーコン送信チャネルとデータ送信先の通信局のビーコン送信チャネルが一致する場合には、送信要求パケットＲＴＳの送信を省略し、
データ送信先の通信局は、データ送信先の通信局とそのビーコン送信チャネルを明記したビーコンを受信したことに応答して確認通知パケットＣＴＳを送信する、
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】
複数のチャネルが用意され、特定の制御局を配置しない無線通信環境下で自律分散的に動作する無線通信装置であって、
各チャネルにおいて無線データを送受信する通信手段と、
前記通信手段におけるデータ送受信用のチャネルを設定するチャネル設定手段と、
前記通信手段におけるデータ送受信のタイミングを制御する通信制御手段と、
前記通信手段を介して送信する自局のビーコン信号を生成するビーコン生成手段と、
前記通信手段により受信した周辺局のビーコン信号を解析するビーコン解析手段とを備え、
前記チャネル設定手段は、前記複数のチャネルの中から自己のビーコン送信チャネルを決定するとともに、データ送信時にはデータ送信先の通信局のビーコン送信チャネルをデータ送信チャネルとして設定する、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項１０】
前記チャネル設定手段は、前記複数のチャネルのうち自局にとって最も通信品質のよい又は受信に適したチャネルを自局のビーコン送信チャネルとして決定する、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記通信制御手段は、自局のビーコン送信チャネル上で既存の局のビーコン送信タイミングが既に設定されている場合には、時間的に重ならないように自己のビーコン送信タイミングを決定する、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記チャネル設定手段は、自局のビーコン送信タイミングが近づいたことに応答して、該自局のビーコン送信チャネルを送信チャネルに設定し、
前記通信制御手段は、該自局のビーコン送信タイミングの到来に応答してビーコン送信動作の制御を行なう、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
前記チャネル設定手段は、周辺局のビーコン送信タイミングが近づいたことに応答して、該周辺局のビーコン送信チャネルを受信チャネルに設定し、
前記通信制御手段は、該周辺局のビーコン送信タイミングの到来に応答してその受信動作の制御を行なう、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１４】
前記通信制御手段は、自局のビーコン送信に伴い優先送信期間を獲得する、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
前記通信制御手段は、他局のビーコン送信タイミングに伴い該他局のビーコン送信チャネルに移行してビーコンの受信を行なった後、当該他局に与えられている優先送信期間中であっても、当該他局がデータ送信を行なうチャネル以外のチャネル上でのデータ送信動作を行なう、
ことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信装置。
【請求項１６】
前記通信制御手段は、データ送信先の通信局のビーコン送信チャネル上で送信要求パケットＲＴＳを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳを受信したことに応答してデータ送信を開始する、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１７】
前記ビーコン生成手段はデータ送信先の通信局とそのビーコン送信チャネルを明記したビーコンを生成し、
前記通信制御手段は該ビーコンを自局のビーコン送信チャネル上で送信する、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１８】
前記通信制御手段は、自局のビーコン送信チャネル上で、自局宛の送信要求パケットＲＴＳ又は自局を送信先として明記したビーコンを受信したことに応答して、確認通知パケットを返す、
ことを特徴とする請求項１７に記載の無線通信装置。
【請求項１９】
前記通信制御手段は、他局宛の送信要求パケットＲＴＳ又は他局を送信先として明記したビーコンを受信したことに応答して、当該受信チャネル上で所定時間のデータ送信を差し控える、
ことを特徴とする請求項１７に記載の無線通信装置。
【請求項２０】
複数のチャネルが用意され、特定の制御局を配置しない無線通信環境下で自律分散的に動作する無線通信方法であって、
データ送受信用のチャネルを設定するチャネル設定ステップと、
データ送受信のタイミングを制御する通信制御ステップと、
自局のビーコン信号を生成するビーコン生成ステップと、
周辺局からの受信ビーコン信号を解析するビーコン解析ステップとを備え、
前記チャネル設定ステップでは、前記複数のチャネルの中から自己のビーコン送信チャネルを決定するとともに、データ送信時にはデータ送信先の通信局のビーコン送信チャネルをデータ送信チャネルとして決定する、
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項２１】
前記チャネル設定ステップでは、前記複数のチャネルのうち自局にとって最も通信品質のよい、又は受信に適したチャネルを自局のビーコン送信チャネルとして決定する、
ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信方法。
【請求項２２】
前記通信制御ステップでは、自局のビーコン送信チャネル上で既存の局のビーコン送信タイミングが既に設定されている場合には、時間的に重ならないように自己のビーコン送信タイミングを決定する、
ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信方法。
【請求項２３】
前記チャネル設定ステップでは、自局のビーコン送信タイミングが近づいたことに応答して、該自局のビーコン送信チャネルを送信チャネルに設定し、
前記通信制御ステップでは、該自局のビーコン送信タイミングの到来に応答してビーコン送信動作の制御を行なう、
ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信方法。
【請求項２４】
前記チャネル設定ステップでは、周辺局のビーコン送信タイミングが近づいたことに応答して、該周辺局のビーコン送信チャネルを受信チャネルに設定し、
前記通信制御ステップでは、該周辺局のビーコン送信タイミングの到来に応答してその受信動作の制御を行なう、
ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信方法。
【請求項２５】
前記通信制御ステップでは、自局のビーコン送信に伴い優先送信期間を獲得する、
ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信方法。
【請求項２６】
前記通信制御ステップでは、他局のビーコン送信タイミングに伴い該他局のビーコン送信チャネルに移行してビーコンの受信を行なった後、当該他局に与えられている優先送信期間中であっても、当該他局がデータ送信を行なうチャネル以外のチャネル上でのデータ送信動作を行なう、
ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信方法。
【請求項２７】
前記通信制御ステップでは、データ送信先の通信局のビーコン送信チャネル上で送信要求パケットＲＴＳを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳを受信したことに応答してデータ送信を開始する、
ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信方法。
【請求項２８】
前記ビーコン生成ステップではデータ送信先の通信局とそのビーコン送信チャネルを明記したビーコンを生成し、
前記通信制御ステップでは該ビーコンを自局のビーコン送信チャネル上で送信する、
ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信方法。
【請求項２９】
前記通信制御ステップでは、自局のビーコン送信チャネル上で、自局宛の送信要求パケットＲＴＳ又は自局を送信先として明記したビーコンを受信したことに応答して、確認通知パケットを返す、
ことを特徴とする請求項２８に記載の無線通信方法。
【請求項３０】
前記通信制御ステップでは、他局宛の送信要求パケットＲＴＳ又は他局を送信先として明記したビーコンを受信したことに応答して、当該受信チャネル上で所定時間のデータ送信を差し控える、
ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信方法。
【請求項３１】
複数のチャネルが用意され、特定の制御局を配置しない無線通信環境下で自律分散的に動作するための処理をコンピュータ・システム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、
データ送受信用のチャネルを設定するチャネル設定ステップと、
データ送受信のタイミングを制御する通信制御ステップと、
自局のビーコン信号を生成するビーコン生成ステップと、
周辺局からの受信ビーコン信号を解析するビーコン解析ステップとを備え、
前記チャネル設定ステップでは、前記複数のチャネルの中から自己のビーコン送信チャネルを決定するとともに、データ送信時にはデータ送信先の通信局のビーコン送信チャネルをデータ送信チャネルとして決定する、
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）のように複数の無線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、制御局となる装置を特に配置せずにアドホック（Ａｄ−ｈｏｃ）通信により無線ネットワークが構築され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、複数のチャネルが用意されている通信環境下において、近隣の無線システムが干渉し合うことなく特定の制御局の介在なしに自律分散型の無線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・プログラムに係り、特に、各通信局が自己のビーコン送信用チャネルとデータ送信用のチャネルを適宜決定してマルチチャネル自律分散型の無線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。
【背景技術】
【０００３】
複数のコンピュータを接続してＬＡＮを構成することにより、ファイルやデータなどの情報の共有化、プリンタなどの周辺機器の共有化を図ったり、電子メールやデータ・コンテンツの転送などの情報の交換を行なったりすることができる。
【０００４】
従来、光ファイバーや同軸ケーブル、あるいはツイストペア・ケーブルを用いて、有線でＬＡＮ接続することが一般的であったが、この場合、回線敷設工事が必要であり、手軽にネットワークを構築することが難しいとともに、ケーブルの引き回しが煩雑になる。また、ＬＡＮ構築後も、機器の移動範囲がケーブル長によって制限されるため、不便である。
【０００５】
そこで、有線方式によるＬＡＮ配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。
【０００６】
近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入の検討が行なわれている。例えば、２．４ＧＨｚ帯や、５ＧＨｚ帯など、監督官庁の免許が不要な周波数帯域を利用して、異なった無線通信システムが規定されている。
【０００７】
無線ネットワークに関する標準的な規格の１つにＩＥＥＥ（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１（例えば、非特許文献１を参照のこと）や、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２（例えば、非特許文献２又は非特許文献３を参照のこと）やＩＥＥＥ３０２．１５．３、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信などを挙げることができる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格については、無線通信方式や使用する周波数帯域の違いなどにより、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格…などの各種無線通信方式が存在する。
【０００８】
無線技術を用いてローカル・エリア・ネットワークを構成するために、エリア内に「アクセス・ポイント」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。
【０００９】
アクセス・ポイントを配置した無線ネットワークでは、ある通信装置から情報伝送を行なう場合に、まずその情報伝送に必要な帯域をアクセス・ポイントに予約して、他の通信装置における情報伝送と衝突が生じないように伝送路の利用を行なうという、帯域予約に基づくアクセス制御方法が広く採用されている。すなわち、アクセス・ポイントを配置することによって、無線ネットワーク内の通信装置が互いに同期をとるという同期的な無線通信を行なう。
【００１０】
ところが、アクセス・ポイントが存在する無線通信システムで、送信側と受信側の通信装置間で非同期通信を行なう場合には、必ずアクセス・ポイントを介した無線通信が必要になるため、伝送路の利用効率が半減してしまうという問題がある。
【００１１】
これに対し、無線ネットワークを構成する他の方法として、端末同士が自律的に無線通信を行なう「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、特定のアクセス・ポイントを利用せずに、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。
【００１２】
ところで、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの情報機器が普及し、オフィス内に多数の機器が混在する作業環境下では、通信局が散乱し、複数のネットワークが重なり合って構築されていることが想定される。このような状況下では、単一チャネルを使用した無線ネットワークの場合、通信中に他のシステムが割り込んできたり、干渉などにより通信品質が低下したりしても、事態を修復する余地はない。
【００１３】
このため、従来の無線ネットワーク・システムでは、他のネットワークとの共存のために周波数チャネルをあらかじめ複数用意しておき、アクセス・ポイントとなる無線通信装置において利用する周波数チャネルを１つ選択して動作を開始する方法が一般に採用されている。
【００１４】
このようなマルチチャネル通信方式によれば、通信中に他のシステムが割り込んできたり、干渉などにより通信品質が低下したりしたときに、利用する周波数チャネルを切り替えることにより、ネットワーク動作を維持し、他のネットワークとの共存を実現することができる。
【００１５】
例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．３の高速無線ＰＡＮシステムにおいても、システムで利用可能な周波数チャネルが複数用意され、無線通信デバイスは電源投入後に周囲にピコネット・コーディネータ（ＰＮＣ）としてビーコン信号を送信しているデバイスの有無を確認するため、すべての利用可能なチャネルにわたってスキャン動作を行なうことで利用する周波数チャネルを選択する、というアルゴリズムが採用されている。
【００１６】
制御局を配置しない自律分散型のアドホック・ネットワークにおいては、近隣で稼動中の異なる無線ネットワークとの干渉を極力抑えるために、周波数チャネルに関するリソース管理は重要である。しかしながら、ネットワークで使用する周波数チャネルを一斉に切り替えるためには、コーディネータあるいはアクセス・ポイントと呼ばれる代表局が各端末局に利用チャネルの指示を行なう必要がある。言い換えれば、アドホック・ネットワークにおいて周波数チャネルを切り替えることは困難である。
【００１７】
複数の周波数チャネルを使い分けるために、 ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２を例にとると、一斉にチャネルを切り替える方法が考えられている。例えば、中央制御局であるＡＰ（基地局）が、周波数チャネルを変更する旨を繰り返し報知し、あるタイミングで、ＡＰと、ＡＰに接続しているＭＴ（移動局）が一斉にチャネルを切り替える。切り替えるべきか否かの判断はＡＰ主導により決定される。判断する上での情報は、具体的には、（１）ＡＰの指示により、接続中のＭＴが通信を一時的に休止し、別の周波数チャネルをスキャンしてチャネル品質評価をし、その結果をＡＰに報告する、（２）ＡＰの指示により、ＡＰが一時的に報知チャネルの送信を停止し、接続中のＭＴが現在使用中の周波数チャネルをスキャン並びにチャネル品質評価をし、その結果をＡＰに報告するなどの処理手順を踏むことで集積している。
【００１８】
また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信においては、マスターと呼ばれる中央制御局が基準となってランダムに周波数ホッピングすることで各周波数チャネルを公平に利用する方法が採られている。ネットワークを構成するためにはマスターと呼ばれる中央制御局の存在が必須で、周波数チャネルのホッピング・パターンと時間軸方向の同期の基準になっている。マスターが消失した場合は、それまで形成されたネットワークは一旦切断状態となり、新たなマスターを選択する処理が必要になる。
【００１９】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１系の無線ＬＡＮシステムにおいては、最初にアクセス・ポイントが設定した周波数チャネルを利用してネットワークが形成されるので、基地局を配置せずにアドホック・ネットワークを構築することが困難である。他の周波数チャネルで動作するＡＰに収容されている無線通信装置（端末）と通信を行なう場合には、ＡＰ同士を例えば有線ＬＡＮのケーブルなどで接続しておかなければならない。つまり、収容されたＡＰ同士が接続されていなければ、物理的に隣接して存在する無線通信装置（端末）同士が異なるＡＰに収容されていても通信が行なえない。
【００２０】
また、ＩＥＥＥ８０２．１５．３の高速無線ＰＡＮシステムにおいても、最初にすべての周波数チャネルのスキャンを行ない、周辺に存在するコーディネータの探索を行なうことは可能であるが、一旦特定の周波数チャネルでの運用が開始されてしまうと、他の周波数チャネルの利用状況を把握することができない。このため、近隣に利用している周波数チャネルの異なるピコネットが存在しても、そのピコネットに接続されている無線通信装置との通信が行なえない。
【００２１】
このように従来の無線通信方式では、周波数チャネル切り替えのタイミング、参入している端末が相互に同期して周波数チャネル切り替え動作を開始するためにメッセージ交換などによって実現するセットアップ処理、周波数チャネル切り替えを決定するための調停処理などといった複雑な機構が必要になる。また、制御を主体的に行なう、ＩＥＥＥ８０２．１１やＨｉｐｅｒＬＡＮ／２におけるＡＰ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信におけるマスターといった中央制御局の存在が必須である。仮にＡＰやマスターなどの中央制御局が消失した場合には、その代わりになる中央制御局を選択する何らかのプロトコル処理若しくは人為的な設定変更作業が必要になり、その処理の間は通信が途絶えるという問題点がある。
【００２２】
また、自チャネルの干渉は測定だけでなく隣接チャネルを使用した場合の干渉を測定して周波数チャネルを決定する無線通信システムについても提案がなされているが（例えば、特許文献１を参照のこと）、これは基地局の介在によりマルチチャネルが実現されるシステムである。
【００２３】
例えば、通信局が自局にとって最適なチャネルでビーコンを送信することによって、トラフィック受信チャネルを指定するという方法が考えられる。しかしながら、自局にとって最適なチャネルでも、そのビーコンを受信する通信局にとっては干渉を受けているチャネルである可能性がある。例えば、一方の局のビーコン送信チャネルが他方の局では干渉チャネル若しくは通信品質が劣化し使用不能なチャネルであった場合には、これらの通信局は、仮に他のチャネル上では通信し合うことができたとしても、お互いの存在を永遠に認識することができないというデッドロックの状態に陥ってしまう。
【００２４】
【特許文献１】特開平６−３７７６２号公報
【非特許文献１】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２−１１：１９９９（Ｅ） ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１， １９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｐａｒｔ１１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ
【非特許文献２】ＥＴＳＩ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−１ V１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ１： Ｂａｓｉｃ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ
【非特許文献３】ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−２ V１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ(ＤＬＣ) Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ２： Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ(ＲＬＣ) ｓｕｂｌａｙｅｒ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明のさらなる目的は、複数のチャネルが用意されている通信環境下において、通信局同士が干渉し合うことなく適当なアドホック・ネットワークを好適に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。
【００２６】
本発明のさらなる目的は、特定の制御局を必要としない自律分散型の無線ネットワークにおいて、複数の周波数チャネルを効果的に利用してチャネル・アクセスを行なうことができる、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。
【００２７】
本発明のさらなる目的は、各通信局が互いの存在を認識できないというデッドロック状態を回避して、自律分散型のマルチチャネル無線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。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
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、複数のチャネルが用意されている通信環境下において、制御局を配置せずに複数の通信局によりアドホック通信に基づくネットワークを形成する無線通信システムであって、
各通信局は、自己の受信に最適となるビーコン送信チャネル上でビーコンを送信するとともに、データ送信先の通信局のビーコン送信チャネルを利用してデータ送信を行なう、
ことを特徴とする無線通信システムである。
【００２９】
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。
【００３０】
自律分散型の無線通信システムでは、各通信局は伝送フレーム周期内でビーコン情報を報知するとともに、他局からのビーコン信号のスキャン動作を行なうことによりネットワーク構成を認識することができる。ところが、マルチチャネルを利用する自律分散型ネットワークの場合、伝送フレームが周波数軸上に利用チャネル数分だけ多重化された構成となっているため、通信局は他の通信のビーコン送信タイミングにおいて同じチャネル上に移行していなければビーコンを受信することはできず、新規参入局は自局のビーコン送信タイミングや送信チャネルを決定することが困難である。
【００３１】
また、通信局が自局にとって最適なチャネルであっても、通信相手となる他局にとっては干渉を受けているチャネルである可能性がある。例えば、一方の局のビーコン送信チャネルが他方の局では干渉チャネル若しくは通信品質が劣化し使用不能なチャネルであった場合には、これらの通信局は、仮に他のチャネル上では通信し合うことができたとしても、お互いの存在を永遠に認識することができないというデッドロックの状態に陥ってしまう。
【００３２】
本発明では、各通信局は、自局にとって最も通信品質の良いチャネルをビーコン送信チャネルに選択し、このチャネル上で自局のビーコン送信タイミングを配置してビーコン送信を行なうようにする。自己のビーコン送信チャネル上で既存の局のビーコン送信タイミングが既に設定されている場合には、時間的に重ならないように自己のビーコン送信タイミングを決定する。ビーコン情報には、例えば各チャネルにおいて被っている干渉情報などが記載される。また、通信局は、他局のビーコン送信タイミングに伴い該他局のビーコン送信チャネルに移行してビーコンの受信を行なう。
【００３３】
一方、通信局かデータを送信するときには、自局のビーコン送信チャネルとは無関係に、データ送信先となる通信局において良好な通信品質を持ち受信に適したチャネルを利用してデータ送信を行なう。各通信局においてどのチャネルの通信品質がよいかは、その局がどのチャネルを用いてビーコン送信を行なっているかによって簡単に判別することができる。
【００３４】
このように各通信局は自己の干渉状況のみに依存してビーコン送信チャネルを決定し、これが自局のトラフィックを受信するためのチャネルとして周知化されることから、マルチチャネル自律分散型の通信環境下における各通信局における制御が容易となる。
【００３５】
ここで、各通信局は、自局のビーコン送信タイミングに伴い優先送信期間を獲得するようにしてもよい。
【００３６】
また、各通信局は、他局のビーコン送信タイミングに伴い該他局のビーコン送信チャネルに移行してビーコンの受信を行なった後、当該ビーコン送信チャネル上で当該他局に与えられている優先送信期間中であっても、それ以外のチャネル上でのデータ送信動作が許容される。
【００３７】
例えば、ある通信局がビーコン送信後に獲得した優先送信期間を利用して、送信先の通信局のビーコン送信チャネルを利用してデータ送信を行なう。そして、優先期間中に、他局のビーコン受信タイミングが近づくと、送信を一時停止し、そのビーコン送信予定チャネルへ移行する。移行先のチャネルでは他局が優先送信期間を利用するが、自局が利用していたチャネルと異なる場合には元のチャネルに戻ってデータ送信動作を引き続き行なうことができる。
【００３８】
したがって、本発明によれば、各通信局は自律分散的に通信チャネルを決定し、干渉を効率的に避けることができる他、複数チャネルを有効利用することにより大幅に通信容量を向上することができる。
【００３９】
また、本発明に係る自律分散型の無線通信システムでは、各チャネル上においてビーコン送信タイミング直後に配置される優先送信期間以外の期間ではＣＳＭＡ／ＣＡに基づくランダム・アクセスが行なうことができる。このとき、衝突を回避し通信品質を向上させる手段としてＲＴＳ／ＣＴＳ方式を採用することができる。
【００４０】
このような場合、データ送信元の通信局はデータ送信先の通信局のビーコン送信チャネル上で送信要求パケットＲＴＳを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳを受信したことに応答してデータ送信を開始するようにすればよい。
【００４１】
また、データ送信元の通信局は、データ送信先の通信局からは隠れ端末となる通信局が存在することを想定して、ＲＴＳ信号の送信に先駆けて、自局のビーコン送信チャネル上で、データ送信先の通信局とそのビーコン送信チャネルを明記したビーコンを送信するようにしてもよい。このようなビーコンを受信した周辺局は、データ送信先の通信局のビーコン送信チャネル、すなわちＲＴＳ／ＣＴＳ手続に基づくデータ伝送が行なわれるチャネル上で所定時間のデータ送信を差し控えることにより、干渉を回避するようにする。
【００４２】
このとき、データ送信元のビーコン送信チャネルとデータ送信先の通信局のビーコン送信チャネルが一致する場合には、データ送信先の通信局とそのビーコン送信チャネルを明記したビーコンを擬似的なＲＴＳ信号であるとみなす。また、データ送信先の通信局は、データ送信先の通信局とそのビーコン送信チャネルを明記したビーコンを受信したことに応答してＣＴＳ信号を返すことにより、データ送信を開始することができる。このようにして、ＲＴＳ信号の送信手続（ＲＴＳ信号の再送）を省略することにより、マルチチャネルにおけるＲＴＳ／ＣＴＳ手続のオーバーヘッドを軽減することができる。
【００４３】
また、本発明の第２の側面は、複数のチャネルが用意され、特定の制御局を配置しない無線通信環境下で自律分散的に動作するための処理をコンピュータ・システム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、
データ送受信用のチャネルを設定するチャネル設定ステップと、
データ送受信のタイミングを制御する通信制御ステップと、
自局のビーコン信号を生成するビーコン生成ステップと、
周辺局からの受信ビーコン信号を解析するビーコン解析ステップとを備え、
前記チャネル設定ステップでは、前記複数のチャネルの中から自己のビーコン送信チャネルを決定するとともに、データ送信時にはデータ送信先の通信局のビーコン送信チャネルをデータ送信チャネルとして決定する、
ことを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００４４】
本発明の第２の側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム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の側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによってコンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、無線通信装置として動作する。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】
【００４５】
本発明によれば、複数のチャネルが用意されている通信環境下において、通信局同士が干渉し合うことなく適当なアドホック・ネットワークを好適に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。
【００４６】
また、本発明によれば、特定の制御局（アクセス・ポイント、基地局、マスター局など)を必要としない自律分散型の無線ネットワークにおいて、複数の周波数チャネルを効果的に利用してチャネル・アクセスを行なうことができる、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。
【００４７】
また、本発明によれば、各通信局が互いの存在を認識できないというデッドロック状態を回避して、自律分散型のマルチチャネル無線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。
【００４８】
また、本発明によれば、自律分散型のマルチチャネル無線ネットワークにおいて、各通信局が効率よく周波数配置を行ない柔軟な干渉回避を行なうことによりシステム全体のスループットが向上するとともに、近隣の他の無線システムへの影響を低減することができる。また、複数チャネルを同時に利用することができるので、この点でもシステム全体のスループットを向上させることができる。
【００４９】
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】
【００５０】
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。
【００５１】
本発明において想定している通信の伝搬路は無線であり、且つ複数の周波数チャネルからなる伝送媒体を用いて、複数の通信局間でネットワークを構築する。また、本発明で想定している通信は蓄積交換型のトラヒックであり、パケット単位で情報が転送される。
【００５２】
本発明に係る無線ネットワーク・システムは、コーディネータを配置しない自律分散型のシステム構成であり、緩やかな時分割多重アクセス構造を持った伝送（ＭＡＣ）フレームにより複数のチャネルを効果的に利用した伝送制御が行なわれる。また、各通信局は、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：キャリア検出多重接続）に基づくアクセス手順に従い直接非同期的に情報を伝送するアドホック通信を行なうこともできる。
【００５３】
このように制御局を特に配置しない無線通信システムでは、各通信局はビーコン情報を報知することにより、近隣（すなわち通信範囲内）の他の通信局に自己の存在を知らしめるとともに、ネットワーク構成を通知する。また、ある通信局の通信範囲に新規に参入する通信局は、ビーコン信号を受信することにより、通信範囲に突入したことを検知するとともに、ビーコンに記載されている情報を解読することによりネットワーク構成を知ることができる。また、通信局は伝送フレーム周期の先頭でビーコンを送信するので、各通信局が利用する各チャネルにおける伝送フレーム周期はビーコン間隔によって定義される。
【００５４】
各無線通信装置は、利用可能なチャネルのうち１つを自己のビーコン信号の送信に用いる基準チャネルとして任意に決定し、基準チャネル上で所定の伝送フレーム周期を規定する。この基準チャネルは、自局にとって通信品質が良好であるなど自局を基準にしてマルチチャネルの中から選択される。このような場合、自局にとって最適なチャネルでも、そのビーコンを受信する通信局にとっては干渉を受けているチャネルである可能性がある。本実施形態では、各通信局のビーコン送信チャネルが最も受信に適していることから、データ送信先の通信局のビーコン送信チャネルを利用してデータ送信を行なうことで、干渉を回避し、良好な通信品質を得るようにしている。この仕組みの詳細については後述に譲る。
【００５５】
以下に説明する各通信局での処理は、基本的に、本発明に係るアドホック・ネットワークに参入するすべての通信局で実行される処理である。但し、場合によっては、ネットワークを構成するすべての通信局が、以下に説明する処理を実行するとは限らない。
【００５６】
図１には、本発明の一実施形態に係る無線通信システムを構成する通信装置の配置例を示している。この無線通信システムでは、特定の制御極を配置せず、各通信装置が自立分散的に動作し、アドホック・ネットワークが形成されている。同図では、通信装置＃０から通信装置＃６までが同一空間上に分布している様子を表わしている。
【００５７】
また、同図において、各通信装置の通信範囲を破線で示してあり、その範囲内にある他の通信装置と互いに通信ができるのみならず、自己の送信した信号が干渉する範囲として定義される。すなわち、通信装置＃０は近隣にある通信装置＃１、＃４、と通信可能な範囲にあり、通信装置＃１は近隣にある通信装置＃０、＃２、＃４、と通信可能な範囲にあり、通信装置＃２は近隣にある通信装置＃１、＃３、＃６、と通信可能な範囲にあり、通信装置＃３は近隣にある通信装置＃２、と通信可能な範囲にあり、通信装置＃４は近隣にある通信装置＃０、＃１、＃５、と通信可能な範囲にあり、通信装置＃５は近隣にある通信装置＃４、と通信可能な範囲にあり、通信装置＃６は近隣にある通信装置＃２、と通信可能な範囲にある。
【００５８】
ある特定の通信装置間で通信を行なう場合、通信相手となる一方の通信装置からは聞くことができるが他方の通信装置からは聞くことができない通信装置、すなわち「隠れ端末」が存在する。
【００５９】
図２には、本発明の一実施形態に係る無線ネットワークにおいて通信局として動作する無線通信装置の機能構成を模式的に示している。図示の無線通信装置は、複数のチャネルが用意されている通信環境下において、同じ無線システム内では効果的にチャネル・アクセスを行なうことにより、他の無線システムと干渉し合うことなく適当なアドホック・ネットワークを形成することができる。
【００６０】
無線通信装置１００は、インターフェース１０１と、データ・バッファ１０２と、中央制御部１０３と、ビーコン生成部１０４と、制御信号生成部１０５と、無線送信部１０６と、タイミング制御部１０７と、チャネル設定部１０８と、アンテナ１０９と、無線受信部１１０と、制御信号解析部１１１と、ビーコン解析部１１２と、情報記憶部１１３とで構成される。
【００６１】
インターフェース１０１は、この無線通信装置１００に接続される外部機器（例えば、パーソナル・コンピュータ（図示しない）など）との間で各種情報の交換を行なう。
【００６２】
データ・バッファ１０２は、インターフェース１０１経由で接続される機器から送られてきたデータや、無線伝送路経由で受信したデータをインターフェース１０１経由で送出する前に一時的に格納しておくために使用される。
【００６３】
中央制御部１０３は、無線通信装置１００における一連の情報送信並びに受信処理の管理と伝送路のアクセス制御（マルチチャネルにおけるスキャン設定やチャネル設定など）を一元的に行なう。
【００６４】
ビーコン生成部１０４は、近隣にある無線通信装置との間で周期的に交換されるビーコン信号を生成する。
【００６５】
無線通信装置１００が無線ネットワークを運用するためには、各チャネルにおける通信品質を確認し、自局にとって最も良好なチャネルをビーコン送信用の基準チャネルに設定する。そして、自局のビーコン送信チャネル上で、既存の局がある場合には時間的に重ならないように、既存の局がない場合には任意のタイミングで自己のビーコン送信スロット位置を決定する。各チャネルの通信品質や、自局のビーコン送信チャネルやその他のビーコン送信に関する情報は、情報記憶部１１３に格納される。ビーコン信号の構成については後述する。
【００６６】
制御信号生成部１０５は、データ送信に先立ち、必要に応じて送信要求（ＲＴＳ：Ｒｅｑｕｅｓｔ  ｔｏ  Ｓｅｎｄ）信号や確認通知（ＣＴＳ：Ｃｌｅａｒ  ｔｏ  Ｓｅｎｄ）信号などの制御情報（後述）を生成する。マルチチャネル通信環境下でのＲＴＳ／ＣＴＳ通信方式については後に詳解する。
【００６７】
無線送信部１０６は、データ・バッファ１０２に一時格納されているデータやビーコンを無線送信するために、所定の変調処理を行なう。
【００６８】
アンテナ１０９は、他の無線通信装置宛に信号を選択された周波数チャネル上で無線送信し、あるいは他の無線通信装置から送られる信号を収集する。本実施形態では、単一のアンテナを備え、送受信をともに並行しては行なえないものとする。また、同時刻に複数の周波数チャネルをハンドルすることはできないものとする。
【００６９】
無線受信部１１０は、所定の時間に他の無線通信装置から送られてきた情報やビーコンなどの信号を受信処理する。無線送信部１０６及び無線受信部１１０における無線送受信方式は、例えば無線ＬＡＮに適用可能な、比較的期オ距離の通信に適した各種の通信方式を適用することができる。具体的には、ＵＷＢ方式、ＯＦＤＭ方式、ＣＤＭＡ方式などを採用することができる。
【００７０】
タイミング制御部１０７は、無線信号を送信並びに受信するためのタイミングの制御を行なう。例えば、自局のビーコン送信チャネル上で規定した伝送フレーム周期の先頭における自局のビーコン送信タイミングや、各チャネルにおけるスキャン動作周期、各チャネルにおける周辺局からのビーコン受信タイミングなどを制御する。
【００７１】
チャネル設定部１０８は、マルチチャネル方式の無線信号を実際に送受信するチャネルを選択する。具体的には、用意されている複数の周波数チャネルのうち、最も良好なチャネル干渉を自局のビーコン送信用チャネルとして設定するとともに、データ送信時には送信先となる通信局が受信に適したチャネル（すなわち当該受信局のビーコン送信チャネル）をデータ送信用チャネルとして逐次的に設定する。
【００７２】
どのチャネルが自局においてトラフィックの受信に最適であるかどうかは、例えば各チャネルをスキャン動作する際などに通信品質を計測することによって判断することができる。また、各チャネルの状態は時々刻々と変動することから、チャネル設定部１０８は、チャネルの状態が所定値以上変化したとき、あるいは所定の周期毎に自局のビーコン送信チャネルを再設定するようにしてもよい。なお、チャネルの通信品質の計測方法やビーコン送信チャネルの再設定は本発明の要旨には直接関連しないので、本明細書中ではこれ以上説明しない。
【００７３】
制御信号解析部１１１は、周辺の無線通信装置から送られてきたＲＴＳ信号やＣＴＳ信号などの制御情報を解析する。
【００７４】
ビーコン解析部１１２は、周辺局から受信したビーコン信号を解析し、近隣の無線通信装置の存在などを解析する。例えば、周辺局のビーコン送信チャネルやその受信タイミングや、受信ビーコンに記載されているチャネル干渉情報などの情報は近隣装置情報として情報記憶部１１３に格納される。
【００７５】
情報記憶部１１３は、中央制御部１０３において実行される一連のアクセス制御動作などの実行手順命令（スキャン設定やチャネル設定などを行なうプログラム）や、自己のビーコン送信タイミングやビーコン送信チャネル、他の通信局のビーコン送信タイミングやビーコン送信チャネルなどのマルチチャネル情報、近隣装置情報、自局や周辺局の各チャネルにおける干渉情報などを蓄えておく。
【００７６】
本実施形態では、通信局として動作する無線通信装置１００は、複数のチャネルが用意されている通信環境下において、特定の制御局を配置せずにアドホック・ネットワーク環境下で、緩やかな時分割多重アクセス構造を持った伝送（ＭＡＣ）フレームにより複数のチャネルを効果的に利用した伝送制御、又はＣＳＭＡ／ＣＡに基づくランダム・アクセスなどの通信動作を行なう。
【００７７】
各通信局は、自局の通信品質に基づいてビーコン送信用のチャネルを決定し、ビーコン情報を報知することにより、近隣（すなわち通信範囲内）の他の通信局に自己の存在を知らしめるとともに、ネットワーク構成を通知する。また、ある通信局の通信範囲に新規に参入する通信局は、ビーコン信号を受信することにより、通信範囲に突入したことを検知するとともに、ビーコンに記載されている情報を解読することによりネットワーク構成を知ることができる。
【００７８】
本実施形態に係る各通信局のビーコン送信手順について、図３を参照しながら説明する。但し、ここではまず特定のチャネル上での動作に限定して言及する。
【００７９】
ビーコンで送信される情報が１００バイトであるとすると、送信に要する時間は１８マイクロ秒となる。４０ミリ秒に１回の送信なので、通信局毎のビーコンのメディア占有率は２２２２分の１と十分小さい。
【００８０】
各通信局は、周辺で発信されるビーコンを聞きながら、ゆるやかに同期する。新規に通信局が現われた場合、新規通信局は既存の通信局のビーコン送信タイミングと衝突しないように、自分のビーコン送信タイミングを設定する。
【００８１】
周辺に通信局がいない場合、通信局０１は適当なタイミングでビーコンを送信し始めることができる。ビーコンの送信間隔は４０ミリ秒である（前述）。図２中の最上段に示す例では、Ｂ０１が通信局０１から送信されるビーコンを示している。
【００８２】
以降、通信範囲内に新規に参入する通信局は、既存のビーコン配置と衝突しないように、自己のビーコン送信タイミングを設定する。このとき、各通信局はビーコン送信の直後に優先利用領域（ＴＧＰ）を獲得することから、１つのチャネル上では各通信局のビーコン送信タイミングは密集しているよりも伝送フレーム周期内で均等に分散している方が伝送効率上より好ましい。したがって、本実施形態では、基本的に自身が聞こえる範囲でビーコン間隔が最も長い時間帯のほぼ真中でビーコンの送信を開始するようにしている。但し、各通信局のビーコン送信タイミングを集中して配置し、残りの伝送フレーム周期では受信動作を停止して装置の消費電力を低減させるという利用方法もある。
【００８３】
例えば、図３中の最上段に示すように、通信局０１のみが存在するネットワーク状態において、新たな通信局０２が現われたとする。このとき、通信局０２は、通信局０１からのビーコンを受信することによりその存在とビーコン位置を認識し、図３の第２段目に示すように、通信局０１のビーコン間隔のほぼ真中に自己のビーコン送信タイミングを設定して、ビーコンの送信を開始する。
【００８４】
さらに、新たな通信局０３が現われたとする。このとき、通信局０３は、通信局０１並びに通信局０２のそれぞれから送信されるビーコンの少なくとも一方を受信し、これら既存の通信局の存在を認識する。そして、図３の第３段に示すように、通信局０１及び通信局０２から送信されるビーコン間隔のほぼ真中のタイミングで送信を開始する。
【００８５】
以下、同様のアルゴリズムに従って近隣で通信局が新規参入する度に、ビーコン間隔が狭まっていく。例えば、図３の最下段に示すように、次に現われる通信局０４は、通信局０２及び通信局０１それぞれが設定したビーコン間隔のほぼ真中のタイミングでビーコン送信タイミングを設定し、さらにその次に現われる通信局０５は、通信局０２及び通信局０４それぞれが設定したビーコン間隔のほぼ真中のタイミングでビーコン送信タイミングを設定する。
【００８６】
但し、帯域（伝送フレーム周期）内がビーコンで溢れないように、ミニマムのビーコン間隔Ｂｍｉｎを規定しておき、Ｂｍｉｎ内に２以上のビーコン送信タイミングを配置することを許容しない。例えば、４０ミリ秒の伝送フレーム周期でミニマムのビーコン間隔Ｂｍｉｎを２．５ミリ秒に規定した場合、電波の届く範囲内では最大で１６台の通信局までしか収容できないことになる。
【００８７】
図４には、１チャネル上におけるビーコン送信タイミングの一例を示している。但し、同図に示す例では、４０ミリ秒からなる伝送フレーム周期における時間の経過を、円環上で時針が右回りで運針する時計のように表している。
【００８８】
図４に示す例では、通信局０から通信局Ｆまでの合計１６台の通信局がネットワークのノードとして構成されている。図３を参照しながら説明したように、既存の通信局が設定したビーコン間隔のほぼ真中のタイミングで新規参入局のビーコン送信タイミングを順次設定していくというアルゴリズムに従って、ビーコン配置が行なわれたものとする。Ｂｍｉｎを２．５ミリ秒と規定した場合には、これ以上の通信局は該ネットワークに参入できない。
【００８９】
ＩＥＥＥ８０２．１１方式などの場合と同様に、本実施形態においても複数のパケット間隔を定義する。ここでのパケット間隔の定義を、図５を参照して説明する。ここでのパケット間隔は、Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ（ＳＩＦＳ） とＬｏｎｇ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ（ＬＩＦＳ）を定義する。プライオリティが与えられたパケットに限りＳＩＦＳのパケット間隔で送信を許容し、それ以外のパケットはＬＩＦＳ＋ランダムに値を得るランダムバックオフのパケット間隔だけメディアがクリアであることを確認した後に送信を許容する。ランダムバックオフ値の計算方法は既存技術で知られている方法を適用する。
【００９０】
さらに本実施形態においては、上述したパケット間隔である「ＳＩＦＳ」と「ＬＩＦＳ＋バックオフ」の他、「ＬＩＦＳ」と「ＦＩＦＳ＋ バックオフ」（ＦＩＦＳ：Ｆａｒ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）を定義する。通常は「ＳＩＦＳ」と「ＬＩＦＳ＋バックオフ」のパケット間隔を適用するが、ある通信局に送信の優先権が与えられている時間帯においては、他局は「ＦＩＦＳ＋バックオフ」のパケット間隔を用い、優先権が与えられている局はＳＩＦＳあるいはＬＩＦＳでのパケット間隔を用いるというものである。
【００９１】
各通信局はビーコンを一定間隔で送信しているが、ビーコンを送信した後しばらくの間は、該ビーコンを送信した局に送信の優先権を与えられる。図６には、ビーコン送信局に優先権が与えられる様子を示している。この優先区間をＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｐｅｒｉｏｄ（ＴＧＰ）と定義する。また、ＴＧＰ以外の区間をＦａｉｒｌｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ（ＦＡＰ）と定義する。図７には、伝送フレーム周期の構成を示している。同図に示すように、各通信局からのビーコンの送信に続いて、そのビーコンを送信した通信局のＴＧＰが割り当てられ、ＴＧＰの長さ分だけ時間が経過するとＦＡＰになり、次の通信局からのビーコンの送信でＦＡＰが終わる。なお、ここではビーコンの送信直後からＴＧＰが開始する例を示したが、これには限定されるものではなく、例えば、ビーコンの送信時刻から相対位置（時刻）でＴＧＰの開始時刻を設定してもよい。
【００９２】
ここで、パケット間隔について再度考察すると、下記のようになる。各通信局は、ＦＡＰにおいてはＬＩＦＳ＋バックオフの間隔での送信を行なう。また、ビーコン並び自局のＴＧＰ内でのパケットの送信に関しては、ＳＩＦＳ間隔での送信を許容する。また、自局のＴＧＰ内でのパケットの送信に関してはＬＩＦＳの間隔での送信をも許容する。さらに、他局のＴＧＰ内でのパケットの送信に関してはＦＩＦＳ＋バックオフの間隔での送信とするということになる。ＩＥＥＥ８０２．１１方式においては、常にパケット間隔としてＦＩＦＳ＋バックオフがとられていたが、本例の構成によれば、この間隔を詰めることができて、より効果的なパケット伝送が可能となる。
【００９３】
上記では、ＴＧＰ中の通信局にのみ優先送信権が与えられるという説明を行なったが、ＴＧＰ中の通信局に呼び出された通信局にも優先送信権を与える。基本的にＴＧＰにおいては、送信を優先するが、自通信局内に送信するものはないが、他局が自局宛てに送信したい情報を保持していることが判っている場合には、その「他局」宛てにページング（Ｐａｇｉｎｇ）メッセージあるいはポーリング（Ｐｏｌｌｉｎｇ）メッセージを投げたりしてもよい。
【００９４】
逆に、ビーコンを送信したものの、自局には何も送信するものがない場合でかつ他局が自局宛てに送信したい情報を保持していることを知らない場合、このような通信局は、何もせず、ＴＧＰで与えられた送信優先権を放棄し、何も送信しない。すると、ＬＩＦＳ＋バックオフあるいはＦＩＦＳ＋バックオフ経過後に他局がこの時間帯でも送信を開始する。
【００９５】
図７に示したようにビーコン送信した直後にＴＧＰが続くという構成を考慮すると、各通信局のビーコン送信タイミングは密集しているよりも伝送フレーム周期内で均等に分散している方が伝送効率上より好ましい。したがって、本実施形態では、基本的に自身が聞こえる範囲でビーコン間隔が最も長い時間帯のほぼ真中でビーコンの送信を開始するようにしている。但し、各通信局のビーコン送信タイミングを集中して配置し、残りの伝送フレーム周期では受信動作を停止して装置の消費電力を低減させるという利用方法もある。
【００９６】
図８には、ビーコン信号フォーマットの構成例を示している。同図に示すように、ビーコン信号は、当該信号の存在を知らしめるためのプリアンブルに、ヘディング、ペイロード部ＰＳＤＵが続いている。ヘディング領域において、該パケットがビーコンである旨を示す情報が掲載されている。また、ＰＳＤＵ内にはビーコンで報知したい以下の情報が記載されている。
【００９７】
ＴＸ．ＡＤＤＲ：送信局（ＴＸ）のＭＡＣ アドレス
ＴＯＩ：ＴＢＴＴオフセット・インジケータ（ＴＢＴＴ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ）
ＮＢＯＩ：近隣ビーコンのオフセット情報（Ｎｅｉｇｈｂｏｒ Ｂｅａｃｏｎ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）
ＴＩＭ：トラフィック・インジケーション・マップ（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｍａｐ）
ＰＡＧＥ：ページング（Ｐａｇｉｎｇ）
【００９８】
ＴＩＭとは、現在この通信局がどの通信局宛てに情報を有しているかの報知情報であり、ＴＩＭを参照することにより、受信局は自分が受信を行なわなければならないことを認識することができる。また、Ｐａｇｉｎｇは、ＴＩＭに掲載されている受信局のうち、直後のＴＧＰ において送信を予定していることを示すフィールドであり、このフィールドで指定された局はＴＧＰ での受信に備えなければならない。
【００９９】
ビーコンには上記以外のフィールド（ＥＴＣフィールド）も用意されている。ＥＴＣフィールドは、用意されている各周波数チャネルにおいて干渉を受けている度合いすなわち干渉度レベル（ＩｎｔＬＣＨ）を記述するフィールドを含んでいてもよい。
【０１００】
また、通信局は、これからＲＴＳ／ＣＴＳ手続に基づいてデータ送信を行なおうとする際に、ＥＴＣフィールドを使ってデータ送信先の通信局とそのビーコン送信チャネルを明記するようにしてもよい。ＣＳＭＡ／ＣＡに基づくランダム・アクセスを行なう際にＲＴＳ／ＣＴＳ手続により通信品質を維持することができるが、この点については後述に譲る。
【０１０１】
ＮＢＯＩは、近隣の通信局のビーコン配置を記述した情報である。本実施形態では、各チャネルにおいて伝送フレーム周期内に最大１６個のビーコンを配置することができることから、ＮＢＯＩを各ビーコン位置に相当する１６ビット長のフィールドとして構成し、受信できたビーコンの配置に関する情報をビットマップ形式で記述する。そして、自局のビーコン送信タイミングを基準として、各通信局からのビーコン受信タイミングの相対位置に対応するビットに１を書き込み、ビーコンを受信しないタイミングの相対位置に対応するビット位置は０のままとする。本実施形態では、利用可能な周波数チャネル毎にＮＢＯＩ情報が用意される。
【０１０２】
図９には、ＮＢＯＩの記述例を示している。同図に示す例では、図３に示した通信局０が、「通信局１並びに通信局９からのビーコンが受信可能である」旨を伝えるＮＢＯＩフィールドが示されている。受信可能なビーコンの相対位置に対応するビットに関し、ビーコンが受信されている場合にはマーク、受信されていない場合にはスペースを割り当てる。なお、これ以外の目的で、ビーコンが受信されていないタイミングに対応するビットに関してマークを行なうようにしてもよい。
【０１０３】
各通信局はお互いのビーコン信号を受信し、その中に含まれるＮＢＯＩの記述に基づいて、使用可能な各周波数チャネル上でビーコンの衝突を回避しながら自己のビーコン送信タイミングを配置したり他局からのビーコン受信タイミングを検出したりすることができる。
【０１０４】
図１０には、ある周波数チャネル上において、新規参入局がＮＢＯＩの記述に基づいて既存のビーコンとの衝突を回避しながら自己のビーコン送信タイミングを配置する様子を示している。同図の各段では、通信局ＳＴＡ０〜ＳＴＡ２の参入状態を表している。そして、各段の左側には各通信局の配置状態を示し、その右側には各局から送信されるビーコンの配置を示している。
【０１０５】
図１０上段では、通信局ＳＴＡ０のみが存在している場合を示している。このとき、ＳＴＡ０はビーコン受信を試みるが受信されないため、適当なビーコン送信タイミングを設定して、このタイミングの到来に応答してビーコンの送信を開始することができる。ビーコンは４０ミリ秒（伝送フレーム）毎に送信されている。このとき、ＳＴＡ０から送信されるビーコンに記載されているＮＢＯＩフィールドのすべてのビットが０である。
【０１０６】
図１０中段には、通信局ＳＴＡ０の通信範囲内でＳＴＡ１が参入してきた様子を示している。ＳＴＡ１は、ビーコンの受信を試みるとＳＴＡ０のビーコンが受信される。さらにＳＴＡ０のビーコンのＮＢＯＩフィールドは自局の送信タイミングを示すビット以外のビットはすべて０であることから、上述した処理手順に従ってＳＴＡ０のビーコン間隔のほぼ真中に自己のビーコン送信タイミングを設定する。
【０１０７】
ＳＴＡ１が送信するビーコンのＮＢＯＩフィールドは、自局の送信タイミングを示すビットとＳＴＡ０からのビーコン受信タイミングを示すビットに１が設定され、それ以外のビットはすべて０である。また、ＳＴＡ０も、ＳＴＡ１からのビーコンを認識すると、ＮＢＯＩフィールドの該当するビット位置に１を設定する。
【０１０８】
図１０の最下段には、さらにその後、通信局ＳＴＡ１の通信範囲にＳＴＡ２が参入してきた様子を示している。図示の例では、ＳＴＡ０はＳＴＡ２にとって隠れ端末となっている。このため、ＳＴＡ２は、ＳＴＡ１がＳＴＡ０からのビーコンを受信していることを認識できず、右側に示すように、ＳＴＡ０と同じタイミングでビーコンを送信し衝突が生じてしまう可能性がある。
【０１０９】
ＮＢＯＩフィールドはこの現象を回避するために用いられる。まず、ＳＴＡ１のビーコンのＮＢＯＩフィールドは自局の送信タイミングを示すビットに加え、ＳＴＡ０がビーコンを送信しているタイミングを示すビットにも１が設定されている。そこで、ＳＴＡ２は、隠れ端末であるＳＴＡ０が送信するビーコンを直接受信はできないが、ＳＴＡ１から受信したビーコンに基づいてＳＴＡ０のビーコン送信タイミングを認識し、このタイミングでのビーコン送信を避ける。
【０１１０】
そして、図１１に示すように、このときＳＴＡ２は、ＳＴＡ０とＳＴＡ１のビーコン間隔のほぼ真中にビーコン送信タイミングを定める。勿論、ＳＴＡ２の送信ビーコン中のＮＢＯＩでは、ＳＴＡ２とＳＴＡ１のビーコン送信タイミングを示すビットを１に設定する。このようなＮＢＯＩフィールドの記述に基づくビーコンの衝突回避機能により、隠れ端末すなわち２つ先の隣接局のビーコン位置を把握しビーコンの衝突を回避することができる。
【０１１１】
このように、自律分散型の無線通信システムでは、各通信局は伝送フレーム周期内でビーコン情報を報知するとともに、他局からのビーコン信号のスキャン動作を行なうことにより１チャネル上でのネットワーク構成を認識することができる。
【０１１２】
ところが、本実施形態に係るマルチチャネル自律分散型ネットワークの場合、図４に示したような伝送フレームが周波数軸上に利用チャネル数分だけ配置された構成となっている（図１２を参照のこと）。また、本実施形態では、各通信局は、単一のアンテナを備え、送受信をともに並行しては行なえず、且つ、同時刻に複数の周波数チャネルをハンドルすることはできないということを想定している（前述）。このため、通信局は他の通信のビーコン送信タイミングにおいて同じチャネル上に移行していなければビーコンを受信することはできず、すべてのチャネル上においてネットワーク構成を把握することは困難である。
【０１１３】
また、通信局が自局にとって最適なチャネルであっても、通信相手となる他局にとっては干渉を受けているチャネルである可能性がある。例えば、一方の局のビーコン送信チャネルが他方の局では干渉チャネル若しくは通信品質が劣化し使用不能なチャネルであった場合には、これらの通信局は、仮に他のチャネル上では通信し合うことができたとしても、お互いの存在を永遠に認識することができないというデッドロックの状態に陥ってしまう。
【０１１４】
そこで、本実施形態では、各通信局は、自局にとって最も通信品質の良いチャネルをビーコン送信チャネルに選択する一方、データを送信するときには、自局のビーコン送信チャネルとは無関係に、データ送信先となる通信局において良好な通信品質を持ち受信に適したチャネルを利用してデータ送信を行なう。
【０１１５】
各通信局においてどのチャネルの通信品質がよいかは、その局がどのチャネルを用いてビーコン送信を行なっているかによって簡単に判別することができる。各通信局は自己の干渉状況のみに依存してビーコン送信チャネルを決定し、これが自局のトラフィックを受信するためのチャネルとして周知化されることから、マルチチャネル自律分散型の通信環境下における各通信局における制御が容易となる。
【０１１６】
ここで、図１３に示すような干渉環境下で２台以上の通信局が配置されている状態について考察してみる。
【０１１７】
各通信局は、自局における干渉状況のみを考慮して、最も通信品質の良いチャネルを自局のビーコン送信チャネルとして設定する。図示の例では、通信局＃２はチャネル＃４で、通信局＃３はチャネル＃１でそれぞれ干渉を受けている。そこで、データ受信時の干渉を避けるために、通信局＃２はチャネル＃３で、通信局＃３はチャネル＃２でそれぞれビーコンを送信することによって、自局宛てにトラフィックを送信する場合はそれらのチャネルで送るように周辺局に指示することができる。
【０１１８】
さらに、通信局＃１はチャネル＃１での干渉は受けていないので、チャネル＃１を利用して自局ビーコンを送信し、周波数の効率的な再利用を行なっている。同様に、通信局＃４はチャネル＃４での干渉は受けていないので、チャネル＃４を利用して自局ビーコンを送信し、周波数の効率的な再利用を行なっている。トラフィックを受信するチャネルでビーコンを送信することによって、その帯域を利用することを宣言し、他システムからの干渉を低減させる効果も期待できる。
【０１１９】
図１４には、各チャネル上において各通信局がビーコン送信並びにデータ送信を行なう様子を示している。但し、図示の例では、各通信局は自局のビーコン送信タイミングの直後に優先送信期間ＴＧＰを獲得するものとする。
【０１２０】
各通信局は、自局において最も通信品質の良いチャネルを自局のビーコン送信チャネルとして設定する。図示の例では、通信局＃１はチャネル＃１を、通信局＃２はチャネル＃３を、通信局＃３はチャネル＃２を、通信局＃４はチャネル＃４を、それぞれ時局のビーコン送信チャネルとして設定している。
【０１２１】
各通信局は、自局のビーコン送信チャネル上で自局のフレーム周期の先頭でビーコンを送信するので、伝送フレーム周期はビーコン間隔によって定義されることになる。伝送フレーム周期は複数（図示の例では５個）のスロットで構成され、自局のビーコン送信チャネル上では先頭のビーコン送信スロットが配置される他に、他のチャネル上では自己の受信スロットや周辺局からのビーコン受信スロットなどが配置される。
【０１２２】
各通信局は、それぞれ時局のビーコン送信チャネル上で決まったビーコン・スロットに、時間的に他のビーコンとは重ならないようなタイミングで、ビーコンを送信する。また、各通信局は、他局のビーコン送信タイミングの到来に伴い、当該他局のビーコン送信チャネルに移行してビーコンの受信を行なう。
【０１２３】
通信局は、例えば起動時におけるスキャン動作により、各チャネル上で他局のビーコン信号を受信し、これらのビーコン送信チャネルやビーコン送信タイミングを獲得することができる。また、通信局は、自局のビーコン送信チャネルやそれ以外の通信可能な（干渉を受けていない）チャネル上で所定の間隔でスキャン動作を行ない、他局のビーコン送信チャネルやビーコン送信タイミングなどの近隣情報を常時更新するようにしてもよい。なお、スキャン動作の手順自体は本発明の要旨に直接関連しないので、本明細書中ではこれ以上説明しない。
【０１２４】
各通信局はビーコン送信に引き続いて、優先送信期間ＴＧＰを獲得することができる（図７を参照のこと）。優先送信権を得た通信局は、受信側の最適チャネル（すなわち受信側のビーコン送信チャネル）へ移行し、トラフィックの送信を開始する。
【０１２５】
データ送信中の通信局は、優先送信期間中に他局のビーコン送信タイミングが近づくと、データ送信動作を一旦停止し、そのビーコンの受信のためにビーコン送信予定チャネルへ移行する。そして、ビーコンを送信した他局が引き続いて優先送信期間ＴＧＰを獲得することになる。
【０１２６】
本実施形態では、ある通信局の優先送信期間中であっても、この優先送信に利用されている以外のチャネル上では、その他のデータ送信動作が許容される。すなわち、ビーコンを送信した通信局がＴＧＰとして利用するチャネルが、現在自通信局が利用しているチャネルと異なれば、ビーコン受信後も引き続きそのチャネルを利用できる。
【０１２７】
図１４に示す例では、通信局＃１は、ビーコン送信に伴って獲得した自己の優先送信期間において、データ送信先の通信局＃２のビーコン送信チャネルであるチャネル＃３を利用してデータ送信動作を行なう。
【０１２８】
その後、送信データを送り終わる前に、他の通信局＃３のビーコン送信タイミングが近づいてきたので、データ送信動作を一旦停止して、ビーコン送信予定チャネルであるチャネル＃２に移行して、通信局＃３のビーコンを受信する。通信局＃３は、ビーコン送信に伴って獲得した優先送信期間において、データ送信先の通信局＃４のビーコン送信チャネルであるチャネル＃４を利用してデータ送信動作を行なう。
【０１２９】
このとき、通信局＃１は、通信局＃３が優先送信期間として利用するチャネル＃４が、現在自局が利用しているチャネル＃３と異なることから、ビーコン受信後も引き続きそのチャネルを利用することができる。すなわち、通信局＃１は、通信局＃３のビーコンを受信した後、チャネル＃３上で引き続き優先送信期間を得て、通信局＃２へのデータ送信動作を再開する。
【０１３０】
他局のビーコン送信チャネルに移行してビーコンの受信を行なった後、他局がデータ送信を行なうチャネル以外であればどのチャネルであっても、データ送信動作が継続されることになる。本実施形態では、図１４に示したように、他局のビーコン受信前に使用していたチャネルをそのまま使う場合は、特に通信局間で新たなネゴシエーションを行なうことなしにデータ送信が可能となる。但し、他局のビーコン受信前に使用していたチャネル以外を使う場合は、通信が可能なチャネルが複数ある場合、事前に送信側受信側が同じチャネルを利用する必要があり、送信前に何らかの形で利用チャネルをネゴシエーションする必要がある。
【０１３１】
したがって、本発明によれば、各通信局は自律分散的に通信チャネルを決定し、干渉を効率的に避けることができる他、複数チャネルを有効利用することにより大幅に通信容量を向上することができる。
【０１３２】
また、本発明に係る自律分散型の無線通信システムでは、各チャネル上においてビーコン送信タイミング直後に配置される優先送信期間以外の期間ではＣＳＭＡ／ＣＡに基づくランダム・アクセスが行なうことができる。このとき、衝突を回避し通信品質を向上させる手段としてＲＴＳ／ＣＴＳ方式を採用することができる。
【０１３３】
この場合、正味の情報の送信に先立ち、送信元通信局はＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ Ｓｅｎｄ：送信要求）を送信し、受信先通信局がこのＲＴＳを受信してデータを受信可能であれば、その応答としてＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｓｅｎｄ：受信準備完了）を返す。そして、ＲＴＳ／ＣＴＳの情報交換により送受信局間でコネクションが確立した後にデータ伝送を実行する。
【０１３４】
ここで、ＲＴＳ／ＣＴＳの情報交換を利用した一般的なデータ送受信シーケンスについて図１５を参照しながら説明する。但し、同図に示す例は、特定のチャネル上で送信元通信局＃１から受信先通信局＃２へデータ伝送が行なわれる場合のシーケンスである。また、通信局＃０は通信局＃２にとって隠れ端末であり、通信局＃３は通信局＃１にとって隠れ端末となる。
【０１３５】
まず、通信局＃１から通信局＃２へデータを送信するに先立ち、通信局＃１においてチャネルが空き状態であることを検出した後に、所定のプリアンブル信号Ｐ（１３１）と、ＲＴＳ信号（１３２）を送信する。
【０１３６】
ここで、ＲＴＳ信号には、ＣＴＳを受信するまでの時間情報が記載され、このＲＴＳ信号を受信できた周辺局は、その期間は信号の送信を停止することで衝突回避動作を行なう。図示の例では、通信局＃０は通信局＃１のＲＴＳ信号を受信したことによって、その受信時刻情報から、自己からの送信を控える時間（送信待機期間）を設定する動作を行なう。一方、通信局＃３は隠れ端末であるからＲＴＳ信号を受信することはできない。
【０１３７】
さらに、通信局＃２はＲＴＳ信号を受信できて、なお且つその後のデータ受信が可能であれば、所定のプリアンブル信号Ｐ（１３３）と、ＣＴＳ信号（１３４）を返信する。
【０１３８】
ＣＴＳ信号には、データの受信が終了するまでの時間情報が記載され、このＣＴＳ信号を受信できた周辺局は、その期間は信号の送信を停止することで衝突回避動作を行なう。図示の例では、通信局＃３は通信局＃２のＣＴＳ信号を受信したことによって、その受信時刻情報から、自己からの送信を控える時間（送信待機期間）を設定する動作を行なう。
【０１３９】
このように送受信局の一方にとって隠れ端末となる通信局であっても、ＲＴＳ又はＣＴＳ信号のうちいずれかを受信することによって所定時間だけ送信動作を行なわないことにより、干渉が回避され、通信品質が維持される。
【０１４０】
そして、このＣＴＳ信号を受信できた通信局＃１では、ＣＴＳ信号で記載された時間にわたり、所定のプリアンブル信号Ｐ（１３５）とデータＤａｔａ（１３６）の送信処理を行なうとともに、通信局＃２では、同時にデータＤａｔａ（１３６）の受信動作を行なう。
【０１４１】
このとき、通信局＃０では、通信局＃１からのデータ通信が行なわれることを、データＤａｔａ（１３６）のヘッダ情報Ｈｅａｄ（図示しない）から把握し、このデータ通信持続時間にわたり、通信局＃１宛ての送信が行なわない制御を行なうようにしても良い。
【０１４２】
この他に必要に応じて、データの受信が正しく行なわれたか否かをＡＣＫ情報（図示しない）として、無線通信装置＃２から無線通信装置＃１に返送するようにしても良い。
【０１４３】
次いで、本実施形態に係るマルチチャネル自律分散型の無線ネットワークへのＲＴＳ／ＣＴＳ方式の適用例について、図１６を参照しながら説明する。
【０１４４】
既に述べたように、本実施形態では、データ送信元の通信局は、データ送信先の通信局のビーコン送信チャネルに移行してデータ送信動作を行なう。このため、データ送信先の通信局にとって隠れ端末となる周辺局が移行先のチャネルが干渉チャネルとなっている場合には、移行先のチャネルで送信するＲＴＳ信号を聞きとれないという、マルチチャネル固有の隠れ端末問題が生じる。
【０１４５】
そこで、データ送信元の通信局は、データ送信先の通信局からは隠れ端末となる通信局が存在することを想定して、ＲＴＳ信号の送信に先駆けて、自局のビーコン送信チャネル上で、データ送信先の通信局とそのビーコン送信チャネルを明記したビーコンを送信する。
【０１４６】
このビーコン信号は擬似的にＲＴＳ信号としての役割を果たす。隠れ端末は、元のチャネル上で擬似ＲＴＳ信号を受信したことに応答して、所定時間だけデータ送信動作を差し控えることにより、干渉を回避することができる。
【０１４７】
その後、データ送信元の通信局は、データ送信先の通信局のビーコン送信チャネルに移行して送信要求パケットＲＴＳを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳを受信したことに応答してデータ送信を開始する。
【０１４８】
図１７には、本実施形態に係るマルチチャネル自律分散型の無線ネットワークへＲＴＳ／ＣＴＳ方式を適用した他の例を示している。
【０１４９】
本実施形態では、データ送信元の通信局は、データ送信先の通信局のビーコン送信チャネルに移行してデータ送信動作を行なうことに伴う隠れ端末問題を回避するために、ＲＴＳ信号の送信に先駆けて、自局のビーコン送信チャネル上で、データ送信先の通信局とそのビーコン送信チャネルを明記したビーコンとともに送信する。
【０１５０】
このとき、データ送信元のビーコン送信チャネルとデータ送信先の通信局のビーコン送信チャネルが一致する場合には、データ送信先の通信局とそのビーコン送信チャネルを明記したビーコンを擬似的なＲＴＳ信号であるとみなす。
【０１５１】
また、データ送信先の通信局は、データ送信先の通信局とそのビーコン送信チャネルを明記したビーコンを受信したことに応答して、正規のＲＴＳ信号の到来を待つことなく、ＣＴＳ信号を返すことにより、データ送信を開始することができる。
【０１５２】
このようにして、ＲＴＳ信号の送信手続（ＲＴＳ信号の再送）を省略することにより、マルチチャネルにおけるＲＴＳ／ＣＴＳ手続のオーバーヘッドを軽減することができる。
【０１５３】
図１８〜図２０には、本実施形態に係るマルチパス自律分散型の無線ネットワークにおいて、無線通信装置１００が通信局として自律動作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。但し、無線通信局１００は、図示しないスキャン動作などにより、周辺局のビーコン送信チャネルやビーコン送信タイミングなどの近隣局情報を既に獲得しているものとする。図示の通り、通信局は、送信要求に依存しない定常動作モード、ビーコン送信をトリガとした送信開始モード、並びに送信継続モードを持つ。このような処理手順は、実際には、中央制御部１０３が情報記憶部１１３に格納されている実行命令プログラムを実行するという形態で実現される。
【０１５４】
定常動作モード下では、ビーコン送信タイミングが到来するまでの間、周辺局のビーコン送信タイミングが到来すると（ステップＳ１６）、その周辺局のビーコン送信チャネルへ移行して、ビーコンの受信を行なう（ステップＳ１７）。
【０１５５】
そして、自局のビーコン送信タイミングが到来すると（ステップＳ１）、通信プロトコルの上位層（例えば、インターフェース１０１経由で接続される外部機器）からの送信要求があるかどうかをチェックする（ステップＳ２）。送信要求がない場合には、自己に最適となるビーコン送信チャネル上でビーコンの送信を行なう（ステップＳ１３）。
【０１５６】
一方、上位層からの送信要求がある場合には、ＲＴＳ／ＣＴＳ手続のために、自局のビーコン送信チャネル上で、データ送信先となる通信局とそのビーコン送信チャネルを明記したビーコンを所定のビーコン送信タイミングで送信する（ステップＳ３）。
【０１５７】
次いで、送信開始モードに遷移し、自局のビーコン送信チャネルとデータ送信先の通信局のビーコン送信チャネル（すなわちデータ伝送に用いられるチャネル）が一致するかどうかをチェックする（ステップＳ４）。
【０１５８】
ここで、互いのビーコン送信チャネルが一致しない場合には、データ送信先の通信局のビーコン送信チャネルへ移行してから（ステップＳ１４）、ＲＴＳ信号を送信する（ステップＳ１５）。一方、互いのビーコン送信チャネルが一致する場合には、データ送信先の通信局とそのビーコン送信チャネルを明記したビーコンを擬似的なＲＴＳ信号であるとみなし、正規のＲＴＳ信号の送信並びにチャネル移行動作が省略される。そして、データ送信先の通信局からＣＴＳ信号されるまで待機する（ステップＳ５）。
【０１５９】
ここで、所定時間内にＣＴＳ信号を受信することができなかった場合には（ステップＳ６）、ステップＳ１５へ進んで、ＲＴＳ信号の再送を行なう。
【０１６０】
一方、所定時間内にＣＴＳ信号を無事受信することができた場合には、上位層から要求されているデータ送信を実行する（ステップＳ７）。そして、上位層からの送信要求がさらにあるかどうかをチェックする（ステップＳ８）。送信要求が完了した場合には、ステップＳ１に戻り、定常動作モード下でのビーコン送受信動作を行なう。
【０１６１】
また、送信要求が継続する場合には、送信継続モードに遷移する。そして、自局のビーコン送信タイミングまで未だ余裕があるかどうかをチェックする（ステップＳ９）。余裕がない場合には、ステップＳ１に戻り、定常動作モード下でのビーコン送信動作を行なう。
【０１６２】
自局のビーコン送信タイミングまで未だ余裕がある場合には、さらに周辺局のビーコン送信タイミングまで未だ余裕があるかどうかをチェックする（ステップＳ１０）。余裕がない場合には、当該周辺局のビーコン送信チャネルへ移行してビーコンを受信する（ステップＳ１６）。
【０１６３】
そして、自局のビーコン送信チャネルとデータ送信先の通信局のビーコン送信チャネルが一致するかどうかをチェックする（ステップＳ１７）。互いのビーコン送信チャネルが一致しない場合には、ステップＳ１５へ進んで、ＲＴＳ信号の再送を行なう。また、互いのビーコン送信チャネルが一致する場合には、ステップＳ１に戻り、定常動作モード下でのビーコン送信動作を行なう。
【０１６４】
自局並びに周辺局のビーコン送信タイミングまで余裕がある場合には（ステップＳ１０）、ステップＳ１５へ進んで、ＲＴＳ信号の再送を行なう。
【０１６５】
また、周辺局のビーコン送信タイミングまで余裕がない場合には（ステップＳ９）、ステップＳ１に戻り、定常動作モード下でのビーコン送信動作を行なう。
【０１６６】
［追補］
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。すなわち、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、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１６７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムを構成する通信装置の配置例を示した図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置の機能構成を模式的に示した図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る各通信局のビーコン送信手順を説明するための図である。
【図４】図４は、１チャネル上におけるビーコン送信タイミングの一例を示した図である。
【図５】図５は、パケット間隔の定義を説明するための図である。
【図６】図６は、ビーコン送信局に優先権が与えられる様子を示した図である。
【図７】図７は、伝送フレーム周期の構成を示した図である。
【図８】図８は、ビーコン信号フォーマットの構成例を示した図である。
【図９】図９は、ＮＢＯＩの記述例を示した図である。
【図１０】図１０は、ある周波数チャネル上において、新規参入局がＮＢＯＩの記述に基づいて既存のビーコンとの衝突を回避しながら自己のビーコン送信タイミングを配置する様子を示した図である。
【図１１】図１１は、新規参入局が受信したビーコン情報に基づいて隠れ端末のビーコン送信タイミングを避けながら自己のビーコン送信タイミングを配置する様子を示した図である。
【図１２】図１２は、自律分散型のマルチチャネル無線通信システムの伝送フレーム構成を模式的に示した図である。
【図１３】図１３は、各通信局がトラフィックを受信するチャネルを利用して自局のビーコンを送信する様子を示した図である。
【図１４】図１４は、各チャネル上において優先送信期間ＴＧＰを利用して各通信局がビーコン送信並びにデータ送信を行なう様子を示した図である。
【図１５】図１５は、ＲＴＳ／ＣＴＳ方式の動作シーケンスを示した図である。
【図１６】図１６は、本発明に係るマルチチャネル自律分散型の無線ネットワークへＲＴＳ／ＣＴＳ方式を適用した例を示した図である。
【図１７】図１７は、本発明に係るマルチチャネル自律分散型の無線ネットワークへＲＴＳ／ＣＴＳ方式を適用した他の例を示した図である。
【図１８】図１８は、本発明に係るマルチパス自律分散型の無線ネットワークにおいて、無線通信装置１００が通信局として自律動作するための処理手順を示したフローチャートである。
【図１９】図１９は、本発明に係るマルチパス自律分散型の無線ネットワークにおいて、無線通信装置１００が通信局として自律動作するための処理手順を示したフローチャートである。
【図２０】図２０は、本発明に係るマルチパス自律分散型の無線ネットワークにおいて、無線通信装置１００が通信局として自律動作するための処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６８】
１００…無線通信装置
１０１…インターフェース
１０２…データ・バッファ
１０３…中央制御部
１０４…ビーコン生成部
１０５…制御信号生成部
１０６…無線送信部
１０７…タイミング制御部
１０８…チャネル設定部
１０９…アンテナ
１１０…無線受信部
１１１…制御信号解析部
１１２…ビーコン解析部
１１３…情報記憶部
【図１】
2005051522.tif 000003
【図２】
2005051522.tif 000004
【図３】
2005051522.tif 000005
【図４】
2005051522.tif 000006
【図５】
2005051522.tif 000007
【図６】
2005051522.tif 000008
【図７】
2005051522.tif 000009
【図８】
2005051522.tif 000010
【図９】
2005051522.tif 000011
【図１０】
2005051522.tif 000012
【図１１】
2005051522.tif 000013
【図１２】
2005051522.tif 000014
【図１３】
2005051522.tif 000015
【図１４】
2005051522.tif 000016
【図１５】
2005051522.tif 000017
【図１６】
2005051522.tif 000018
【図１７】
2005051522.tif 000019
【図１８】
2005051522.tif 000020
【図１９】
2005051522.tif 000021
【図２０】
2005051522.tif 000022