(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  周期的にチャネルを変更することにより、ある特定のチャネルの通信状況が悪くても、他の通信チャネルでも通信する。この結果、平均的な通信状況は特定チャネルに留まる場合よりは良好になる。また、このように規則的にチャネルを変更する方法により、端末間で通信チャネルを決定、通知する仕組みが不要になりシンプルな動作となる。各端末がそれぞれビーコンを送信する自律分散型の通信環境下で、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によるパケット通信が可能になる。【選択図】  図１
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【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無線通信装置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、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所定の時間間隔で順次切り替えながら所定のビーコン周期でビーコンを送信する、
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、所定の初期チャネルを基準にした所定のチャネル選択規則に従ってビーコン送信チャネルを順次変更していく、
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】
すべての通信局においてビーコン送信チャネルを変更するチャネル選択規則を同一にする、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
各通信局は、隣接局からのビーコンの受信タイミング並びに初期チャネル情報に基づいて次のビーコン送信チャネルを求め、当該チャネル上で隣接局のビーコン送信タイミングに合わせて受信待機する、
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、自局にとっての各チャネルの通信品質を記述したチャネル品質情報を含んだビーコンを送信する、
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６】
通信局は、あるチャネル上で送信が困難と判断した場合に、前記選択規則上で次のチャネル変更をスキップし次回又は前回のチャネルを連続的に選択する、
ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
隣接局は、ビーコン送信側の通信局のビーコンに記載されているチャネル品質情報に基づいてビーコン送信側の通信局におけるチャネル変更のスキップを認識し、前記選択規則上の次回又は前回のチャネル上でビーコンの受信を待機する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
通信局は、隣接局からのビーコンに記載されているチャネル品質情報に基づいて該隣接局において受信が困難と判断されるチャネルがある場合に、前記選択規則上で当該チャネルへの変更をスキップし次回又は前回のチャネルを連続的に選択する、
ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項９】
ビーコン受信側となる隣接局では、自局のチャネル品質情報に基づいてビーコン送信側の通信局におけるチャネル変更のスキップを認識し、前記選択規則上の次回又は前回のチャネル上でビーコンの受信を待機する、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
複数のチャネルが用意されている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、
自局に関する情報を記載したビーコン信号を生成するビーコン信号生成手段と、
前記通信手段における自局のビーコン信号の送信チャネルと、周辺局からのビーコン信号の受信チャネルを設定する通信チャネル設定手段と、
前記通信チャネル設定手段により設定されたチャネル上で前記通信手段による通信動作を制御する制御手段と、
前記通信手段により隣接局から受信したビーコン信号を解析するビーコン信号解析手段と、
を備え、
前記通信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所定の時間間隔で順次切り替えていく、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項１１】
前記通信チャネル設定手段は、所定の初期チャネルを基準にした所定のチャネル選択規則に従ってビーコン送信チャネルを順次変更していく、
ことを特徴とする請求項１０に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記通信チャネル設定手段は、隣接局と同一のチャネル選択規則を使用する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
前記通信チャネル設定手段は、隣接局からのビーコンの受信タイミング並びに初期チャネル情報に基づいて次のビーコン送信チャネルを求め、
前記制御手段は、当該ビーコン送信チャネル上で隣接局のビーコン送信タイミングに合わせて受信待機する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の無線通信装置。
【請求項１４】
前記通信手段による受信信号又はその他の情報に基づいて前記複数のチャネルのそれぞれについて自局にとってのチャネル品質を取得するチャネル品質取得手段をさらに備え、
前記ビーコン信号生成手段は、各チャネルの通信品質を記述したチャネル品質情報を含んだビーコンを生成する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
前記通信チャネル設定手段は、あるチャネル上で送信が困難と判断した場合に、前記選択規則上で次のチャネル変更をスキップし次回又は前回のチャネルを連続的に選択する、
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】
前記通信チャネル設定手段は、隣接局から受信したビーコンに記載されているチャネル品質情報に基づいて当該隣接局におけるチャネル変更のスキップを認識して、前記選択規則上の次回又は前回のチャネルをビーコン受信用のチャネルに設定し、
前記制御手段は、当該チャネル上でビーコンの受信を待機する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信装置。
【請求項１７】
前記通信チャネル設定手段は、隣接局から受信したビーコンに記載されているチャネル品質情報に基づいて、該隣接局において受信が困難と判断されるチャネルがある場合に、前記選択規則上で当該チャネルへの変更をスキップし次回又は前回のチャネルを連続的に選択する、
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１８】
前記通信チャネル設定手段は、自局のチャネル品質情報に基づいて隣接局がビーコン送信する際のチャネル変更のスキップを認識して、前記選択規則上の次回又は前回のチャネルをビーコン受信用のチャネルに設定し、
前記制御手段は、当該チャネル上でビーコンの受信を待機する、
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１９】
複数のチャネルが用意されている無線通信環境下で自律分散的に通信動作を行なうための無線通信方法であって、
自局に関する情報を記載したビーコン信号を生成するビーコン信号生成ステップと、
自局のビーコン信号の送信チャネルと、周辺局からのビーコン信号の受信チャネルを設定する通信チャネル設定ステップと、
前記通信チャネル設定ステップにより設定されたチャネル上での通信動作を制御する制御ステップと、
隣接局から受信したビーコン信号を解析するビーコン信号解析ステップと、
を備え、
前記通信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所定の時間間隔で順次切り替えていく、
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項２０】
前記通信チャネル設定ステップでは、所定の初期チャネルを基準にした所定のチャネル選択規則に従ってビーコン送信チャネルを順次変更していく、
ことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信方法。
【請求項２１】
前記通信チャネル設定ステップでは、隣接局と同一のチャネル選択規則を使用する、
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】
前記通信チャネル設定ステップでは、隣接局からのビーコンの受信タイミング並びに初期チャネル情報に基づいて次のビーコン送信チャネルを求め、
前記制御ステップでは、当該ビーコン送信チャネル上で隣接局のビーコン送信タイミングに合わせて受信待機する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信方法。
【請求項２３】
受信信号又はその他の情報に基づいて前記複数のチャネルのそれぞれについて自局にとってのチャネル品質を取得するチャネル品質取得ステップをさらに備え、
前記ビーコン信号生成ステップでは、各チャネルの通信品質を記述したチャネル品質情報を含んだビーコンを生成する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信方法。
【請求項２４】
前記通信チャネル設定ステップでは、あるチャネル上で送信が困難と判断した場合に、前記選択規則上で次のチャネル変更をスキップし次回又は前回のチャネルを連続的に選択する、
ことを特徴とする請求項２３に記載の無線通信方法。
【請求項２５】
前記通信チャネル設定手ステップ、隣接局から受信したビーコンに記載されているチャネル品質情報に基づいて当該隣接局におけるチャネル変更のスキップを認識して、前記選択規則上の次回又は前回のチャネルをビーコン受信用のチャネルに設定し、
前記制御ステップは、当該チャネル上でビーコンの受信待機を行なわせる、
ことを特徴とする請求項２４に記載の無線通信方法。
【請求項２６】
前記通信チャネル設定ステップは、隣接局から受信したビーコンに記載されているチャネル品質情報に基づいて、該隣接局において受信が困難と判断されるチャネルがある場合に、前記選択規則上で当該チャネルへの変更をスキップし次回又は前回のチャネルを連続的に選択する、
ことを特徴とする請求項２３に記載の無線通信方法。
【請求項２７】
前記通信チャネル設定ステップでは、自局のチャネル品質情報に基づいて隣接局がビーコン送信する際のチャネル変更のスキップを認識して、前記選択規則上の次回又は前回のチャネルをビーコン受信用のチャネルに設定し、
前記制御ステップでは、当該チャネル上でビーコンの受信を待機する、
ことを特徴とする請求項２６に記載の無線通信方法。
【請求項２８】
複数のチャネルが用意されている無線通信環境下での自律分散的な通信動作を行なう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、
自局に関する情報を記載したビーコン信号を生成するビーコン信号生成ステップと、
自局のビーコン信号の送信チャネルと、周辺局からのビーコン信号の受信チャネルを設定する通信チャネル設定ステップと、
前記通信チャネル設定ステップにより設定されたチャネル上での通信動作を制御する制御ステップと、
隣接局から受信したビーコン信号を解析するビーコン信号解析ステップと、
を備え、
前記通信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所定の時間間隔で順次切り替えていく、
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や隣接局からのビーコン受信チャネルを好適に選択し、制御局の介在やチャネル変更を通知する特別な機構なしに自律分散制御によるマルチチャネル通信動作を実現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】
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。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）の導入が検討されている。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並びに無線通信装置が規定されている。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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、端末同士が直接非同期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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｈなどの標準規格では、チャネルを動的に変更する仕組み（ＤＦＳ：Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｅｌｅｃｔ）が検討されている。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２を例にとると、複数の周波数チャネルを使い分けるために、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主導で決定される。判断する上での情報は、以下に示すような処理手順を踏むことで集積している。すなわち、
【００１５】
（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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
このように従来の方法では、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為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。
【００２０】
また、端末により使用される場所は異なるため、受ける干渉も端末毎に異なることが予想される。この場合、すべての端末が一斉に１つの共通チャネルに移動する方式では、ある端末にとっては干渉が多くて不都合なチャネルが選択されている可能性もある。
【００２１】
例えば、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。
【００２２】
また、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。
【００２３】
【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】
【００２４】
本発明の目的は、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
本発明のさらなる目的は、各通信局が自己のビーコン送信用チャネルや隣接局からのビーコン受信チャネルを好適に選択し、制御局の介在やチャネル変更を通知する特別な機構なしに自律分散制御によるマルチチャネル通信動作を実現することができる、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無線通信装置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、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所定の時間間隔で順次切り替えながら所定のビーコン周期でビーコンを送信する、
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】
各通信局は、初期チャネルを基準にして所定の選択規則に従ってビーコン送信チャネルを変更していく。ここで、すべての通信局においてビーコン送信チャネルを変更するチャネル選択規則を同一にすることにより、各通信局は、自律分散制御により隣接局のビーコン送信時刻、ビーコン送信チャネルを把握することができる。すなわち、各通信局は、隣接局からのビーコンの受信タイミングと初期チャネル情報に基づいて次のビーコン送信チャネルを求め、当該チャネル上で隣接局のビーコン送信タイミングに合わせて受信待機するようにすればよい。
【００３１】
したがって、本発明によれば、あるチャネルでの通信が干渉などにより困難な場合でも、定期的にチャネルが変化することで通信が可能になる。また、通信するチャネルを通信局間で取り決める手続きが不要なためシンプルな動作が実現でき、余分な通信が減るので、システム全体のスループットも向上する。
【００３２】
ここで、各通信局は、自局にとっての各チャネルの通信品質を記述したチャネル品質情報を含んだビーコンを送信するようにしてもよい。
【００３３】
また、通信局は、ある特定のチャネル上で送信が困難と判断した場合に、前記選択規則上で次回又は前回のチャネルを連続的に選択するようにしてもよい。このような場合、隣接局は、ビーコン送信側の通信局のビーコンに記載されているチャネル品質情報に基づいてビーコン送信側の通信局におけるチャネル変更のスキップを認識し、前記選択規則上の次回又は前回のチャネル上でビーコンの受信を待機するようにすればよい。
【００３４】
また、通信局は、隣接局からのビーコンに記載されているチャネル品質情報に基づいて該隣接局において受信が困難と判断されるチャネルがある場合に、前記選択規則上で当該チャネルへの変更をスキップし（すなわち隣接局で受信が困難なチャネル上でのビーコン送信を回避し）、次回又は前回のチャネルを連続的に選択するようにしてもよい。また、ビーコン受信側となる隣接局においても、これに合わせて、自局のチャネル品質情報に基づいてビーコン送信側の通信局におけるチャネル変更のスキップを認識し、前記選択規則上の次回又は前回のチャネル上でビーコンの受信を待機する。
【００３５】
この結果として、送受信双方の端末局において通信品質のよくないチャネルを互いに避けて通信を行なうことにより、平均的なスループットの低下を防止することができる。
【００３６】
また、本発明の第２の側面は、複数のチャネルが用意されている無線通信環境下での自律分散的な通信動作を行なう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、
自局に関する情報を記載したビーコン信号を生成するビーコン信号生成ステップと、
自局のビーコン信号の送信チャネルと、周辺局からのビーコン信号の受信チャネルを設定する通信チャネル設定ステップと、
前記通信チャネル設定ステップにより設定されたチャネル上での通信動作を制御する制御ステップと、
隣接局から受信したビーコン信号を解析するビーコン信号解析ステップと、
を備え、
前記通信チャネル制御ステップでは、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所定の時間間隔で順次切り替えていく、
ことを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００３７】
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】
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
本発明によれば、あるチャネルでの通信が干渉などにより困難な場合でも、定期的にチャネルが変化することで通信が可能になる。また、通信するチャネルを通信局間で取り決める手続きが不要なため簡素な動作が実現でき、余分な通信が減るので、システム全体のスループットも向上する。
【００４２】
また、本発明に係る無線通信ネットワークでは、各通信局は、自律分散制御で隣接局のビーコン送信時刻、ビーコン送信チャネルを把握して、ビーコンを受信することができる。
【００４３】
また、本発明によれば、次回の通信チャネルの選択規則をすべての通信局で同一にすることで、初期ビーコンのチャネルの情報があれば、端末間でお互いの変化するビーコンチャネルを知ることができ、送信側と受信側のチャネルを一致させることができる。
【００４４】
また、本発明によれば、各通信局は、ビーコン情報の中に自局のチャネル品質情報を含ませて送信する。したがって、あるチャネル上での送信が困難と判断される場合には、送信局側ではチャネルの変更をスキップして次回又は前回と同じチャネルでビーコンの送信を行ない、これに応じて、受信局側では送信局からのビーコンに記述されているチャネル品質情報を基にチャネル変更のスキップを認識し変更先のチャネル上で受信を待機する。また、送信局側では、受信局側からのビーコンに記述されているチャネル情報を基にチャネルの変更先を選択して送信を行ない、これに応じて、受信局側ではこの変更先のチャネル上で受信を待機する。この結果として、送受信双方の端末局において通信品質のよくないチャネルを互いに避けて通信を行なうことにより、平均的なスループットの低下を防止することができる。
【００４５】
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】
【００４６】
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。
【００４７】
Ａ．システム構成
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、各通信局は適宜選択されるビーコン送信チャネル上で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。
【００５０】
ここで、マルチチャネル通信環境下では、各通信装置が特定のチャネル上しかビーコンの送信を行なわない場合、ビーコンを送信することができない通信局が出現するという問題がある。例えば、通信局が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ビーコン送信チャネルを選択する場合、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。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。
【００５１】
そこで、本実施形態では、各無線通信装置は、用意されている複数のチャネルのうち１つを初期チャネルとして決定し、この初期チャネルを基準にして所定の選択規則に従ってビーコン送信チャネルを変更していくようにした。ここで、すべての通信局においてビーコン送信チャネルを変更するチャネル選択規則を同一にすることにより、各通信局は、自律分散制御で隣接局のビーコン送信時刻、ビーコン送信チャネルを把握して、ビーコンを受信することができるので、デッドロック状態が回避される。この仕組みの詳細については後述に譲る。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、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、チャネル品質測定部１１１と、ビーコン解析部１１２と、情報記憶部１１３とで構成される。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。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自己のビーコン送信スロット位置や、各チャネルにおける自己の受信スロット位置、各チャネルにおける近隣の通信装置からのビーコン受信スロット位置、各チャネルにおける自己のスキャン動作周期などを規定する。これらの情報は、情報記憶部１１３に格納されるとともに、ビーコン信号の中に記載して周囲の無線通信装置に報知する。また、本実施形態では、自局において測定された各チャネルの通信品質に関するチャネル品質情報や、さらには隣接局のビーコン信号から取り出されたチャネル品質情報も、ビーコン中に記載するようになっている。ビーコン信号の構成については後述する。無線通信装置１００は、伝送フレーム周期の先頭でビーコンを送信するので、無線通信装置１００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ことになる。
【００６２】
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信号を無線送信するために、所定の変調処理を行なう。
【００６３】
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。
【００６４】
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、比較的近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（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）方式、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）方式などを採用することができる。
【００６５】
チャネル品質測定部１１１は、例えば隣接局から受信した信号を解析して、自局における各チャネルの通信品質を測定し、測定結果をチャネル品質情報として情報記憶部１１３に格納する。
【００６６】
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際における利用チャネルを選択する。例えば、ビーコン信号の送信時には、初期チャネルを基準にして所定の選択規則に従ってビーコン送信チャネルを変更していく。
【００６７】
ここで、すべての通信局においてビーコン送信チャネルを変更するチャネル選択規則を同一にすることにより、各通信局は、自律分散制御で隣接局のビーコン送信時刻、ビーコン送信チャネルを把握して、ビーコンを受信することができる（後述）。また、自局あるいは隣接局のチャネル品質情報を基に、あるチャネル上での送受信が困難であると判断した場合には、上記の選択規則上でチャネルの変更のスキップを行ない、次回又は前回のチャネルを連続的に選択するようにする（後述）。
【００６８】
タイミング制御部１０７は、チャネル設定部１０８において設定されたチャネル上で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、ビーコン送信チャネルにおける伝送フレーム周期の先頭における自己のビーコン送信タイミングや、各チャネルにおける他の通信装置からのビーコン受信タイミング、各チャネルにおけるスキャン動作周期などを制御する。
【００６９】
ビーコン解析部１１２は、隣接局から受信でき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、隣接局のビーコンの受信タイミングや初期チャネル情報、近隣ビーコン受信タイミング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。また、ビーコンに記述されているチャネル品質情報も情報記憶部１１３に格納される。
【００７０】
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、他の通信局のビーコン送信タイミングや、チャネル品質情報、近隣装置情報などを蓄えておく。
【００７１】
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、特定の制御局を配置しない通信環境下で、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。
【００７２】
各通信局は、初期チャネルを基準にして所定の選択規則に従ってビーコン送信チャネルを変更していきながら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。
【００７３】
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、ここではまず単一チャネル上で各通信局のビーコンが配置されている場合について説明する。
【００７４】
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。
【００７５】
各通信局は、周辺で発振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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
例えば、図３中の最上段に示すように、通信局０１のみが存在するチャネル上において、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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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、最小のビーコン間隔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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。高い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。
【００８５】
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。
【００８６】
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）と定義され、、通信局間ではＣＳＭＡ／ＣＡ方式により通信が行なわれる。図７には、伝送フレーム周期（Ｔ＿ＳＦ）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。
【００８７】
ここで、１チャネル上の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、本実施形態の構成によれば、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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。勿論、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。
【００９１】
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。
【００９２】
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）
【００９３】
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。その他のフィールド（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けるチャネル品質情報として、例えば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。
【００９４】
ＮＢＯＩは、チャネル上の伝送フレーム内における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（オフセット）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。
【００９５】
図９には、利用チャネル数を１つとした場合における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。ＮＢＯＩフィールドの最上位ビットを自局のビーコン送信位置に割り当てられ、この位置を基準として受信可能な隣接局の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。本実施形態では、利用可能な各周波数チャネルについてのビーコン配置を記述したＮＢＯＩ情報が必要であるが、この点について後述に譲る。
【００９６】
各通信局は、あるチャネル上でお互いのビーコン信号を受信すると、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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
Ｂ．マルチチャネル環境下での干渉とデッドロックの回避
上述したように、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。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）。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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
既に述べたように、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、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ということを想定している。ここで、図１９に示すような干渉環境下で２台の通信局が配置されている状態について考察してみる。
【０１０７】
通信局＃１は、チャネルＣＨ１では干渉を受けているがチャネルＣＨ２では干渉を受けていない（クリアである）という左斜線が付された通信環境に配置されており、チャネルＣＨ２を自局のビーコン送信チャネルとして設定している。また、通信局＃２は、チャネルＣＨ２では干渉を受けているがチャネルＣＨ１では干渉を受けていない（クリアである）という右斜線が付された通信環境に配置されており、チャネルＣＨ１を自局のビーコン送信チャネルとして設定している。このままの状況では、お互いの干渉チャネルでビーコンを送信しているため、永遠に双方の存在に気づくことができない。
【０１０８】
そこで、本実施形態では、各通信局は、初期チャネルを基準にして所定の選択規則に従ってビーコン送信チャネルを変更していく。ここで、すべての通信局においてビーコン送信チャネルを変更するチャネル選択規則を同一にすることにより、各通信局は、自律分散制御で隣接局のビーコン送信時刻、ビーコン送信チャネルを把握して、ビーコンを受信することができる。
【０１０９】
自律分散型のマルチチャネル無線通信環境下において、通信局として動作する無線通信装置は、隣接局からのビーコンの受信タイミングと初期チャネル情報に基づいて次のビーコン送信チャネルを求め、当該チャネル上で隣接局のビーコン送信タイミングに合わせて受信待機する。
【０１１０】
したがって、あるチャネルでの通信が干渉などにより困難な場合でも、定期的にチャネルが変化することで通信が可能になる。また、通信するチャネルを通信局間で取り決める手続きが不要なためシンプルな動作が実現でき、余分な通信が減るので、システム全体のスループットも向上する。
【０１１１】
以下では、無線通信装置において使用チャネルを変更する動作例について説明する。
【０１１２】
Ｂ−１．チャネル変更方法１
図１３には、チャネル１〜チャネル４の４チャネルからなるマルチチャネル通信システムにおいて、通信局Ａ〜Ｄが各チャネル上でビーコン送信タイミングを配置している様子を示している。同図に示すように、各通信局Ａ〜Ｄは、ビーコン送信タイミングが他局のビーコンと衝突しないように互いにずらして配置している。また、ビーコンが送受信されるチャネルも、通信局毎に区々に設定される。
【０１１３】
仮に、各端末のビーコン間隔の最小ステップをＴ＿ＳＦ／８とすると、図１３に示したようなビーコン送信時刻、相対的なチャネル配置の場合には、図１４のように記述されるビーコン位置情報として把握することができる。
【０１１４】
図１４に示す例では、ビーコン位置情報は、伝送フレーム周期Ｔ＿ＳＦ内に配置可能なビーコンの個数だけカラムが用意されている。その先頭カラムは、自局のビーコン送信位置に割り当てられ、ビーコン送信チャネル（初期チャネル）が書き込まれる。そして、以降の各カラムは、自局のビーコン送信位置を基準としたＴ＿ＳＦ／８毎の送信時刻に割り当てられており、自局のビーコン送信位置から対応する相対位置（オフセット）において受信することができたビーコンのチャネル情報が書き込まれる。
【０１１５】
図１４に示したようなビーコン位置情報は、それぞれのカラムに該当する送信時刻のビーコンの有無、ビーコンがある場合はそのチャネルが記録されており、マルチチャネル通信環境下における近隣通信装置情報ＮＢＯＩに相当する。各通信局は、自局が各チャネル上で受信できたビーコンに基づいてビーコン位置情報を作成するとともに、ビーコン内にこれを書き込んで周辺局に報知し合うようにする。また、受信したビーコンからビーコン位置情報を取り出して、自局のビーコン位置情報の内容を更新する。
【０１１６】
通信局は、このようなビーコン位置情報の記載内容に基づいて、各伝送フレーム周期において、ビーコン送信チャネルを求め、ビーコン送受信時刻になったら該当のチャネルに切り替えて、送受信を試みる。
【０１１７】
ビーコンの相対的なチャネル配置は、各ビーコンの送信時刻が互いにできる限り離れるように配置するのが望ましい。何故ならば、ビーコン送受信後に獲得する優先送信期間ＴＧＰにおけるデータ通信はビーコンのチャネルで行なわれるため、できる限りビーコンが離れている方がそれぞれの通信可能時間を長くできるからである（同上）。図１５には、マルチチャネル上における各通信局のビーコン配置例を示している。
【０１１８】
本実施形態では、各通信局は、初期チャネルを基準にして所定の選択規則に従ってビーコン送信チャネルを変更していく。ここでは、伝送フレーム周期毎に、すなわちビーコン送信ごとにビーコン送信チャネルを変更していくものする。また、ビーコン送信チャネルの選択基準として、チャネル１→チャネル２→チャネル３→チャネル４→チャネル１→…という順に、ラウンドロビン方式の選択規則がすべての通信局において共通しているものとする。
【０１１９】
このような場合、図１３に示したような伝送フレーム周期Ｔ＿ＳＦ後の次の伝送フレーム周期における各通信局のビーコンのチャネル配置は、図１６に示すようになる。
【０１２０】
通信局は、図１４に示したように、ビーコン位置情報すなわちマルチチャネル通信環境におけるＮＢＯＩを参照することで、隣接局のビーコン時刻や、ビーコン・チャネル（初期チャネル）を把握することができる。チャネルの選択順序は、先に示したようにチャネル１→チャネル２→チャネル３→チャネル４→チャネル１→…という順であることがあらかじめ分かっている。したがって、隣接局がビーコン送信チャネルをＴ＿ＳＦ毎に変更しても、次のビーコン受信タイミングにおけるチャネルを予測することができる。すなわち、通信局は、隣接局のビーコン時刻の到来に合わせて、その予測されるチャネルでビーコンの受信を待ち受けるようにする。
【０１２１】
本実施形態では、通信局間ではＣＳＭＡ／ＣＡ方式により通信が行なわれるとする。各通信局は、ビーコン送信の初期チャネル及びチャネル選択規則に基づいて隣接局のビーコン送信タイミング並びにその送信チャネルを予測する。そして、ビーコン時刻に予測されたチャネルで待ち受けていると、ビーコンのパケットを受信できる次第である。受信したビーコンを解析することにより、ビーコン送信端末の存在を把握するとともに、そのビーコン送信局の置かれている干渉状況（チャネル品質情報）、周辺局（隠れ端末）などの情報を把握する。その後、ビーコンに引き続いて、この送信端末とその他の端末とのデータ通信が行なわれる。ビーコン送信側の隣接局との通信区間は次のビーコン受信時刻まで続く。
【０１２２】
このようにして、各通信局がそれぞれビーコンを送信する自律分散制御の無線通信システムにおいて、周期的なチャネル変更をしつつも、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によるパケット通信が可能になる。すなわち、周期的にチャネルを変更することにより、ある特定のチャネルの通信状況が悪くても、他の通信チャネルでも通信することが可能になる。この結果、平均的な通信状況は特定チャネルに留まる場合よりは良好になる。また、このように規則的にチャネルを変更する方法により、通信局間で通信チャネルを決定し通知する仕組みが不要になるので、制御局の介在なしに、簡素な動作でマルチチャネル通信方式を実現することができる。
【０１２３】
Ｂ−２．チャネル変更方法２
ここでは、上述と同様、チャネル１〜チャネル４という複数のチャネルが用意され、各通信局が各チャネル上でビーコン送信タイミングを配置するマルチチャネル通信システムを想定する。各通信局からのビーコンには、自己が各チャネル上で受けている干渉度レベルなどを記述したチャネル品質情報が記述されている（前述）。
【０１２４】
ここで、通信局は、ある特定のチャネル上では通信品質が劣悪で送信が困難と判断した場合に、チャネル選択規則上でこのような通信品質のよくないチャネルへの変更を避けて、次回又は前回のチャネルを連続的に選択するようにする。このような操作のことを、本明細書では「チャネル変更のスキップ」と呼ぶ。そして、隣接局側では、ビーコン送信側の通信局のビーコンに記載されているチャネル品質情報に基づいて、ビーコン送信側の通信局におけるチャネル変更のスキップを認識することができ、チャネル選択規則上の次回又は前回のチャネル上でビーコンの受信を待機する。
【０１２５】
例えば、ビーコンを受信した通信局側では、ビーコン送信側の通信局においてチャネル３の通信品質が悪くて通信ができないことを検知すると、チャネル３での受信待ち受けを避けて、チャネル選択規則上でその前のチャネルであるチャネル２（あるいはチャネル４）で待ち受ける。送信側でも、同様にして通信品質のよくないチャネル３での送信を避けて、チャネル変更スキップによりチャネル２（あるいはチャネル４）でビーコンを送信する。
【０１２６】
このようにして、ビーコン情報の報知により通信局同士がにチャネル品質を通知し合うことで、互いにそのチャネルでの通信を避けて、チャネル選択順序の１つ前（又は１つ先）のチャネルでの通信を継続する。
【０１２７】
図１７には、通信チャネルにおける通信品質すなわち干渉状況に応じてチャネル変更スキップを行なう動作例を示している。ここでは、チャネル１→チャネル２→チャネル３→チャネル４→チャネル１→…という順序でビーコン送信チャネルを変更していくというチャネル選択規則が、各通信局において共有しているものとする。
【０１２８】
同図の最左側では、通信局がすべての利用チャネルにおいて干渉がなく通信品質が良好である場合の実際のチャネル変更動作を示している。この場合、規定のチャネル選択規則に従って、チャネル１→チャネル２→チャネル３→チャネル４→チャネル１→…という順序でビーコン送信チャネルを変更していく
【０１２９】
また、同図の左から２番目では、チャネル３の通信品質が悪くて通信ができないために、チャネル３での通信を避けて、チャネル変更スキップにより、チャネル選択規則上でその前のチャネルであるチャネル２で通信を行なう。
【０１３０】
また、通信状態が劣悪なチャネルが複数あった場合でも、同様にして、ビーコンの送信側及び受信側双方の通信局においてチャネル変更スキップを行ない、チャネル選択順序の１つ前（又は１つ先）のチャネル上で通信を行なう。
【０１３１】
図１７の左から３番目では、干渉を受けているチャネル３及びチャネル４を避ける場合には、チャネル１に続いてチャネル２での通信が３回連続することになる。さらに、同図の最右側では、チャネル２〜４において干渉を受けているために、チャネル１での通信のみが連続して行なわれる。
【０１３２】
上述の説明では、送信局側において通信チャネルの品質が悪かった場合を説明したが、同様にして受信局側において通信チャネルの品質が悪い場合の動作も考えられる。
【０１３３】
受信局側における各通信チャネルの干渉情報は、この通信局がこれまでに送信したビーコンに記載されている。送信局側では、このビーコンを既に受信しているので、受信局側の通信チャネルの品質情報を把握できている。
【０１３４】
したがって、送信側の通信局は、受信側の局において受信が困難と判断されるチャネルがある場合に、チャネル変更スキップにより、次回又は前回のチャネルを連続的に選択する。また、受信側の局においても、これに合わせて、自局のチャネル品質情報に基づいて送信局におけるチャネル変更のスキップを認識し、前記選択規則上の次回又は前回のチャネル上でビーコンの受信を待機する。この結果、送受信局では、都合の悪いチャネルでの通信を互いに避け合って通信を行なうことになる。
【０１３５】
Ｂ−３．チャネル変更方法３
ここでは、上述と同様、チャネル１〜チャネル４という複数のチャネルが用意され、各通信局が各チャネル上でビーコン送信タイミングを配置するマルチチャネル通信システムを想定する。各通信局からのビーコンには、自己が各チャネル上で受けている干渉度レベルなどを記述したチャネル品質情報が記述されている（前述）。
【０１３６】
各通信局のビーコン送信時刻は、他のビーコンとの衝突を避けるように、図１３に示したように互いにずれて配置されている。また、ビーコンが送信されるチャネル（初期チャネル）も通信局毎に設定する。
【０１３７】
ここで、伝送フレームＴ＿ＳＦにおける最小のビーコン間隔ＢｍｉｎをＴ＿ＳＦ／８とすると、図１３に示したようなビーコン送信時刻、相対的なチャネル配置は、図１４に示したようなビーコン位置情報（マルチチャネル方式における近隣ビーコン配置情報）として把握することができる。同図に示す例では、ビーコン位置情報は、伝送フレーム周期Ｔ＿ＳＦ内に配置可能なビーコンの個数だけカラムが用意されている。その先頭カラムは、自局のビーコン送信位置に割り当てられ、ビーコン送信チャネル（初期チャネル）が書き込まれる。そして、以降の各カラムは、自局のビーコン送信位置を基準としたＴ＿ＳＦ／８毎の送信時刻に割り当てられており、自局のビーコン送信位置から対応する相対位置において受信することができたビーコンのチャネル情報が書き込まれる。
【０１３８】
各通信局は、図１４に示したようなビーコン位置情報を基に、今回のビーコン送信チャネルを求め、ビーコン送受信時刻になったら該当のチャネルに切り替えて、送受信を試みる。
【０１３９】
ビーコンの送信チャネルの選択規則は、同一ネットワーク内のすべての通信局で同じであるようにする。これを実現するために、通信システム全体であらかじめ限定数の送信チャネルの選択パターンを決めておき、例えばビーコンにその選択パターンの番号を記述する。新規参入局は、周辺局からビーコンを受信しその初期チャネルとビーコン送信タイミングを取得することにより、自らのビーコンの送信位置、チャネルを決定する。さらに、受信したビーコンを解析してチャネル選択パターン番号を得ることにより、当該ネットワークでのチャネル選択規則を知ることができる。以後は、そのチャネル選択規則に従い、周辺局のビーコンの次回送信チャネルを求めてビーコンの受信待機動作を行なうことができる。また、新規参入局は、自局のビーコンの送信チャネルも、このチャネル選択規則に従ってチャネル変更していく。
【０１４０】
このようにして、ネットワーク内のすべての通信局でビーコンのチャネル選択規則を同一にすることにより、ネットワーク動作を好適に実現することができる。これにより、初期ビーコン位置とそのチャネルの情報があれば、互いに現在の送受信チャネルを求めることができるようになり、制御局の介在やチャネル変更を通知する特別な機構なしに、自律分散制御によるビーコン送信チャネル移動動作すなわちマルチチャネル通信動作を実現することができる。
【０１４１】
図１８には、本実施形態に係る自律分散型マルチチャネル無線通信ネットワークにおいて、通信局がビーコンを送信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。この動作は、実際には、通信局として動作する無線通信装置１００において、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。
【０１４２】
通信局は、自局のビーコン送信準備時間が到来すると（ステップＳ１）、まず、規定のチャネル選択規則に基づいて、利用チャネルＲｏｔａｔｅＣＨを次チャネルに移動する（ステップＳ２）。
【０１４３】
次いで、現在のチャネルＲｏｔａｔｅＣＨが送信先の局において干渉が大きくないかどうかを、既に受信している送信先のビーコンに記載されているチャネル品質情報に基づいて判断する（ステップＳ３）。
【０１４４】
ここで、当該チャネルＲｏｔａｔｅＣＨが送信先において干渉が大きくない場合には、ＲｏｔａｔｅＣＨをビーコン送信チャネルＢｃｎＣＨに設定して（ステップＳ４）、ビーコンの送信を行なう。
【０１４５】
一方、当該チャネルＲｏｔａｔｅＣＨが送信先において干渉が大きい場合には、ＢｃｎＣＨが示す前回のチャネルをビーコン送信チャネルに設定して（ステップＳ５）、ビーコンの送信を行なう。
【０１４６】
［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】
【０１４７】
【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た図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る各通信局のビーコン送信手順を示した図である。
【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示した図である。
【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（Ｔ＿ＳＦ）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、利用チャネル数を１つとした場合における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様子を示した図である。
【図１２】図１２は、マルチチャネル構成の無線通信システムの構成を模式的に示した図である。
【図１３】図１３は、チャネル１〜チャネル４の４チャネルからなるマルチチャネル通信システムにおいて、通信局Ａ〜Ｄが各チャネル上でビーコン送信タイミングを配置している様子を示した図である。
【図１４】図１４は、ビーコン位置情報の構成を模式的に示した図である。
【図１５】図１５は、各通信局のビーコン間隔が離れるように送信時刻チャネルを配置した様子を示した図である。
【図１６】図１６は、図１３に示した伝送フレーム周期Ｔ＿ＳＦ後の次の伝送フレーム周期における各通信局のビーコンのチャネル配置を示した図である。
【図１７】図１７は、通信チャネルにおける通信品質すなわち干渉状況に応じてチャネル変更スキップを行なう動作例を示した図である。
【図１８】図１８は、本発明に係る自律分散型マルチチャネル無線通信ネットワークにおいて、通信局がビーコンを送信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、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のデッドロック状態を示した図である。
【符号の説明】
【０１４８】
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
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…チャネル品質測定部
１１２…ビーコン解析部
１１３…情報記憶部
【図１】
2005079985.tif 000003
【図２】
2005079985.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005079985.tif 000007
【図６】
2005079985.tif 000008
【図７】
2005079985.tif 000009
【図８】
2005079985.tif 000010
【図９】
2005079985.tif 000011
【図１０】
2005079985.tif 000012
【図１１】
2005079985.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2005079985.tif 000015
【図１４】
2005079985.tif 000016
【図１５】
2005079985.tif 000017
【図１６】
2005079985.tif 000018
【図１７】
2005079985.tif 000019
【図１８】
2005079985.tif 000020
【図１９】
2005079985.tif 000021