(57)【要約】【課題】  複数の通信チャネルを利用した自律分散通信システムにおいて、キャリア・センスによるアクセス制御方式を用いつつ、通信容量の増大を図る。【解決手段】  端末は、各通信チャネルでビーコン信号を受信し、ビーコン信号の送受信時刻に関する相対時刻情報と、ビーコン信号が送受信される通信チャネルに関する通信チャネル情報を把握する。新規参入端末は、各通信チャネルで把握した情報の論理和をとり、ビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と通信チャネル情報を保有する。データ送信時には、時刻情報及び通信チャネル情報を基に使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号を送信して通信を試みる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御局と被制御局の関係を有さず、複数の通信局がそれぞれ自律分散制御的に動作し、複数の通信チャネルを利用してネットワークを形成する通信システムであって、
各通信局はそれぞれ、少なくともビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とを管理し、
ビーコン信号又はデータの送信を試みようとする通信局は、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号又はデータの送信を試み、
ビーコン信号又はデータの受信を試みようとする通信局は、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号及びデータを受信する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
通信局は、使用する通信チャネルにおいて予約通信又は優先通信が可能であり、予約通信又は優先通信における送受信時刻を前記時刻情報として管理する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
各通信局は、
前記時刻情報及び前記通信チャネル情報をビーコン信号に記載して報知するとともに、
他の通信局から受信したビーコン信号に記載されている前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて、他の通信局が通信を行なっている時刻及び通信チャネルを把握する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
各通信局は、前記の把握した他の通信局が通信を行なっている時刻及び通信チャネルに基づいて、自局がビーコン信号を送信する時刻、データ通信を行なう時刻、使用する通信チャネルを決定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記ネットワークに新規参入した通信局は、
他の通信局から受信したビーコン信号に記載されている前記時刻情報及び前記通信チャネル情報を重ね合わせて、他の通信局において既に使用されている時間帯に関する周辺局使用時間帯情報を作成し、
該使用時間帯情報に基づいて、自局のビーコン信号の送信時刻及びビーコン信号の送信に使用する通信チャネルを決定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項６】
前記ネットワークに新規参入した通信局は、前記周辺局使用時間帯情報に基づいて、他の通信局におけるビーコン信号の送受信時刻との間隔が最大となる時刻を自局のビーコン信号の送信時刻として決定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通信システム。
【請求項７】
前記ネットワークに新規参入した通信局は、
前記周辺局使用時間帯情報を通信チャネル毎の周辺局使用時間帯情報に分割し、
他の通信局におけるビーコン信号の送受信時刻との間隔が最大となる時刻を通信チャネル毎に評価し、ビーコン信号が送受信される間隔が最大となる通信チャネルを自局のビーコン信号を送信する通信チャネルとして決定する、
ことを特徴とする請求項６に記載の通信システム。
【請求項８】
各通信局は、前記の把握した他の通信局が通信を行なっている時刻及び通信チャネルに基づいて、自局が予約通信又は優先通信を行なう時刻、並びに予約通信又は優先通信に使用する通信チャネルを決定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項９】
特定の通信相手とデータ通信を行なおうとする通信局は、
他の通信局から受信したビーコン信号に記載されている前記時刻情報及び前記通信チャネル情報を通信チャネル毎に重ね合わせて、通信チャネル毎の周辺局使用時間帯情報を作成し、
前記通信相手のすべての通信チャネルにおける時刻情報を前記の通信チャネル毎の周辺局使用時間帯情報に重ね合わせて、前記通信相手との通信に利用可能な時間帯に関する利用可能時間帯情報を通信チャネル毎に求め、
前記の通信チャネル毎の利用可能時間帯情報に基づいて、前記通信相手との通信に使用する通信チャネル及び通信を行なう時間帯を決定する、
ことを特徴とする請求項８に記載の通信システム。
【請求項１０】
通信局は、送信予定の通信チャネルにおいて、他の通信局のビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、送信先の通信局の他の通信チャネルでのビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報に基づいて、データを送信することができる最大の時間である最大送信可能時間を把握した後にデータの送信を試みる、
ことを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項１１】
各システムにおいて通信局は共通のプリアンブルを設けたパケットを送信し、
通信局は、受信したパケットのプリアンブル以降の情報が誤ることで他システムからのパケットが発生したことを検出し、他システムからのパケットの発生頻度に基づいて使用している通信チャネルを変更する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１２】
通信局は、他システムからのパケットの発生頻度とともに、各通信チャネルでの受信時間を併せて記録し、受信時間が所定時間を超えたときの誤り数を通信チャネルの変更の判断に用いる有効値とする、
ことを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１３】
データを受信する通信局は、干渉を検出した場合、干渉が生じている通信チャネルを使用してデータを送信する通信局に対し、ビーコン信号の送信時刻及び使用する通信チャネルの変更を要求する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１４】
データを送信する通信局は、干渉を検出した場合、データ送信先の通信局からの応答がない回数を測定し、応答がない頻度が所定値を超えたことに応答して、ビーコン信号の送信時刻及び使用する通信チャネルの変更を要求する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１５】
制御局と被制御局の関係を有さず、複数の通信局がそれぞれ自律分散制御的に動作し、複数の通信チャネルを利用してネットワークを形成する通信方法であって、
各通信局はそれぞれ、少なくともビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とを管理し、
ビーコン信号又はデータの送信を試みようとする通信局は、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号又はデータの送信を試み、
ビーコン信号又はデータの受信を試みようとする通信局は、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号及びデータを受信する、
ことを特徴とする通信方法。
【請求項１６】
通信局は、使用する通信チャネルにおいて予約通信又は優先通信が可能であり、予約通信又は優先通信における送受信時刻を前記時刻情報として管理する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の通信方法。
【請求項１７】
複数の通信チャネルが用意された通信環境下で、制御局と被制御局の関係を有さず自律分散的にネットワーク動作を行なう通信装置であって、
通信チャネル上で無線データを送受信する通信手段と、
利用する通信チャネルを設定し、前記通信手段におけるデータ送受信を制御する通信制御手段と、
ビーコン信号を生成するビーコン生成手段と、
周辺局から受信したビーコン信号を解析するビーコン解析手段を備え、
前記通信制御手段は、
少なくともビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とを管理し、
ビーコン信号又はデータの送信時には、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号又はデータの送信を試み、
ビーコン信号又はデータの受信時には、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号及びデータを受信する、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１８】
使用する通信チャネルにおいて予約通信又は優先通信が可能であり、
前記通信制御手段は、予約通信又は優先通信における送受信時刻を前記時刻情報として管理する、
ことを特徴とする請求項１７に記載の通信装置。
【請求項１９】
前記ビーコン生成手段は、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報をビーコン信号に記載し、
前記通信制御手段は、他の通信局から受信したビーコン信号に記載されている前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて、他の通信局が通信を行なっている時刻及び通信チャネルを把握する、
ことを特徴とする請求項１７に記載の通信装置。
【請求項２０】
前記通信制御手段は、前記の把握した他の通信局が通信を行なっている時刻及び通信チャネルに基づいて、自局がビーコン信号を送信する時刻、データ通信を行なう時刻、使用する通信チャネルを決定する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の通信装置。
【請求項２１】
前記通信制御手段は、前記ネットワークに新規参入したときに、
他の通信局から受信したビーコン信号に記載されている前記時刻情報及び前記通信チャネル情報を重ね合わせて、他の通信局において既に使用されている時間帯に関する周辺局使用時間帯情報を作成し、
該使用時間帯情報に基づいて、自局のビーコン信号の送信時刻及びビーコン信号の送信に使用する通信チャネルを決定する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の通信装置。
【請求項２２】
前記通信制御手段は、前記ネットワークに新規参入したときに、前記周辺局使用時間帯情報に基づいて、他の通信局におけるビーコン信号の送受信時刻との間隔が最大となる時刻を自局のビーコン信号の送信時刻として決定する、
ことを特徴とする請求項２１に記載の通信装置。
【請求項２３】
前記通信制御手段は、前記ネットワークに新規参入したときに、
前記周辺局使用時間帯情報を通信チャネル毎の周辺局使用時間帯情報に分割し、
他の通信局におけるビーコン信号の送受信時刻との間隔が最大となる時刻を通信チャネル毎に評価し、ビーコン信号が送受信される間隔が最大となる通信チャネルを自局のビーコン信号を送信する通信チャネルとして決定する、
ことを特徴とする請求項２２に記載の通信装置。
【請求項２４】
前記通信制御手段は、前記の把握した他の通信局が通信を行なっている時刻及び通信チャネルに基づいて、自局が予約通信又は優先通信を行なう時刻、並びに予約通信又は優先通信に使用する通信チャネルを決定する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の通信装置。
【請求項２５】
前記通信制御手段は、特定の通信相手とデータ通信を行なおうとするときに、
他の通信局から受信したビーコン信号に記載されている前記時刻情報及び前記通信チャネル情報を通信チャネル毎に重ね合わせて、通信チャネル毎の周辺局使用時間帯情報を作成し、
前記通信相手のすべての通信チャネルにおける時刻情報を前記の通信チャネル毎の周辺局使用時間帯情報に重ね合わせて、前記通信相手との通信に利用可能な時間帯に関する利用可能時間帯情報を通信チャネル毎に求め、
前記の通信チャネル毎の利用可能時間帯情報に基づいて、前記通信相手との通信に使用する通信チャネル及び通信を行なう時間帯を決定する、
ことを特徴とする請求項２４に記載の通信装置。
【請求項２６】
前記通信制御手段は、送信予定の通信チャネルにおいて、他の通信局のビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、送信先の通信局の他の通信チャネルでのビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報に基づいて、データを送信することができる最大の時間である最大送信可能時間を把握した後にデータの送信を試みる、
ことを特徴とする請求項１９に記載の通信装置。
【請求項２７】
前記通信手段は、各システムにおいて通信局は共通のプリアンブルを設けたパケットを送信し、
前記通信制御手段は、受信したパケットのプリアンブル以降の情報が誤ることで他システムからのパケットが発生したことを検出し、他システムからのパケットの発生頻度に基づいて使用している通信チャネルを変更する、
ことを特徴とする請求項１７に記載の通信装置。
【請求項２８】
前記通信制御手段は、他システムからのパケットの発生頻度とともに、各通信チャネルでの受信時間を併せて記録し、受信時間が所定時間を超えたときの誤り数を通信チャネルの変更の判断に用いる有効値とする、
ことを特徴とする請求項２７に記載の通信装置。
【請求項２９】
前記通信制御手段は、データを受信するときに干渉を検出した場合、干渉が生じている通信チャネルを使用してデータを送信する通信局に対し、ビーコン信号の送信時刻及び使用する通信チャネルの変更を要求する、
ことを特徴とする請求項１７に記載の通信装置。
【請求項３０】
前記通信制御手段は、データを送信するときに干渉を検出した場合、データ送信先の通信局からの応答がない回数を測定し、応答がない頻度が所定値を超えたことに応答して、ビーコン信号の送信時刻及び使用する通信チャネルの変更を要求する、
ことを特徴とする請求項１７に記載の通信装置。
【請求項３１】
複数の通信チャネルが用意された通信環境下で、制御局と被制御局の関係を有さず通信局として自律分散的なネットワーク動作を行なうための通信制御方法であって、
ビーコン信号を生成するビーコン生成ステップと、
周辺局から受信したビーコン信号を解析するビーコン解析ステップと、
少なくともビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とを管理するステップと、
ビーコン信号又はデータの送信時において、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号又はデータの送信を試みるステップと、
ビーコン信号又はデータの受信時において、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号及びデータを受信するステップと、
を具備することを特徴とする通信制御方法。
【請求項３２】
複数の通信チャネルが用意された通信環境下で、制御局と被制御局の関係を有さず通信局として自律分散的なネットワーク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、
ビーコン信号を生成するビーコン生成ステップと、
周辺局から受信したビーコン信号を解析するビーコン解析ステップと、
少なくともビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とを管理するステップと、
ビーコン信号又はデータの送信時において、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号又はデータの送信を試みるステップと、
ビーコン信号又はデータの受信時において、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号及びデータを受信するステップと、
を具備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、複数の無線通信局がそれぞれ自律分散制御的に動作して複数の通信チャネルを有する無線ネットワークを形成し、当該複数の無線通信局間でデータ通信を行う通信システム及び通信方法、並びに、これら通信システム及び通信方法にて用いられる通信装置及び通信制御方法、並びにコンピュータ・プログラムに関し、特に、いわゆる無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に適用して好適な通信システム及び通信方法、並びに通信装置及び通信制御方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、パーソナル・コンピュータや携帯情報端末機といった各種情報処理端末装置やその周辺機器を相互にワイヤレス接続するための無線通信技術が開発されており、代表的なものとしては、いわゆるＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１方式に準拠した無線ＬＡＮが普及しつつある。
【０００３】
ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮでは、データリンク層の分散制御又は集中制御などのプロトコルに関するメディア・アクセス制御（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＭＡＣ）方式の技術として、ポーリングによってメディア・アクセス制御を行なうコンテンション・フリー区間と、キャリア・センスによってメディア・アクセス制御を行なうコンテンション区間が規格化されている。このうち、キャリア・センスを行なうコンテンション区間が広く利用されている。
【０００４】
このコンテンション区間としては、いわゆるイーサネット（登録商標）で用いられている自律分散制御方式を踏襲したＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式が規格化されている。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式は、概略的には、データの送信を試みようとする通信局が、他の通信局が送信しているデータと衝突しないように、事前にキャリア・センスを行なうことによって通信チャネルの使用状況を確認し、その帯域が未使用であればデータを送信する一方で、その帯域が使用中であればアイドル状態となるまでデータの送信を延期する技術である。ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮでは、いわゆるＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）の概念に基づくネットワーキングの方法として、制御局としてのアクセス・ポイント（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ：ＡＰ）が存在して当該アクセス・ポイントの電波到達範囲内に存在する複数の端末（Ｓｔａｔｉｏｎ：ＳＴＡ）を制御するインフラストラクチャ・モードと、アクセス・ポイントが存在せずに複数の端末が自律分散制御的に動作するアドホック・モードとが規定されているが、アクセス・ポイントも、複数の端末も、このＣＳＭＡ／ＣＡ方式に準拠した手順を踏むことによって通信を行なうことになる。
【０００５】
ここで、ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮにおける具体的な通信動作について説明する。
【０００６】
まず、インフラストラクチャ・モード時における動作について説明する。
【０００７】
インフラストラクチャ・モードのＢＳＳにおいては、システム内にコーディーションを行なうアクセス・ポイントが必須である。インフラストラクチャ・モードでは、例えば図１９に示すように、アクセス・ポイントＳＴＡ０の電波到達範囲をＢＳＳとしてまとめ、いわゆるセルラー・システムにおけるセルに相当するものを構成する。これにより、アクセス・ポイントＳＴＡ０の電波到達範囲に属する端末ＳＴＡ１、ＳＴＡ２は、当該ＢＳＳのメンバとしてネットワークに参入する。そして、アクセス・ポイントＳＴＡ０は、所定の時間間隔でビーコンと称される制御信号を送信する。そして、各端末ＳＴＡ１、ＳＴＡ２は、このビーコン信号を受信することにより、アクセス・ポイントＳＴＡ０が近隣に存在することを認識し、当該アクセス・ポイントＳＴＡ０との間でコネクションの確立を行なう。
【０００８】
アクセス・ポイントＳＴＡ０は、上述したように、所定の時間間隔でビーコン信号を送信するが、次回のビーコン信号の送信時刻は、ターゲットビーコン送信時刻（Ｔａｒｇｅｔ Ｂｅａｃｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｔｉｍｅ：ＴＢＴＴ）という当該ビーコン信号内に記述されるパラメータを用いて定められる。各端末ＳＴＡ１、ＳＴＡ２は、ビーコン信号を受信してＴＢＴＴを参照することにより、次回のビーコン信号の送信時刻を把握することができる。これにより、各端末ＳＴＡ１、ＳＴＡ２は、例えば受信の必要がない場合には、次回又は複数回先のＴＢＴＴまで受信機の電源を落とし、スリープ状態に移行することもできる。
【０００９】
次に、アドホック・モード時における動作について説明する。
【００１０】
アドホック・モードでは、各端末は、他端末との間で所定のネゴシエーションを行なうことにより、自律的にＩＢＳＳ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ＢＳＳ）を定義する。アドホック・モードでは、例えば図２０に示すように、各端末ＳＴＡ１、ＳＴＡ２は、ＩＢＳＳが定義されると、ネゴシエーションの末に、所定の時間間隔毎にＴＢＴＴを定める。そして、各端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２は、自己が有するクロックを参照することによって時間がＴＢＴＴになったことを認識すると、一様乱数で決定される時間の遅延後、他端末がビーコン信号を送信していないことを認識した場合には、ビーコン信号を送信する。
【００１１】
なお、ＩＢＳＳにおいても、各端末ＳＴＡ１、ＳＴＡ２は、必要に応じて、次回又は複数回先のＴＢＴＴまで送受信機の電源を落とし、スリープ状態に移行することができる。ＩＥＥＥ８０２．１１方式においては、ＩＢＳＳでスリープ・モードが適用されている場合には、ＴＢＴＴから所定の時間帯をＡＴＩＭ（Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｍｅｓｓａｇｅ）ウィンドウとして定義している。
【００１２】
ＩＢＳＳに属するすべての端末は、ＡＴＩＭウィンドウの時間帯においては受信機を動作させており、この時間帯であれば、基本的にはスリープ・モードで動作している場合であっても受信を行なうことが可能である。各端末は、任意の端末宛の送信すべきデータを保有している場合には、このＡＴＩＭウィンドウの時間帯においてビーコン信号が送信された後に、当該任意の端末宛にＡＴＩＭパケットを送信することにより、当該任意の端末に対して送信すべきデータを保有している旨を通知する。そして、ＡＴＩＭパケットを受信した端末は、当該ＡＴＩＭパケットを送信した端末からの受信を終了するまで、受信機を動作させることになる。
【００１３】
ここで、ＡＴＩＭウィンドウを利用した通信動作について、図２１を参照しながら具体的に説明する。図２１に示す例では、３つの端末ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３がＩＢＳＳに存在している。この場合、各端末ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３は、時間がＴＢＴＴになると、一様乱数で決定される時間にわたってメディア状態を監視しながら、データの衝突回避のために設けられるバックオフのタマを動作させる。図示の例では、端末ＳＴＡ１のタイマが最も早くカウントを終了し、当該端末ＳＴＡ１がビーコン信号を送信した場合について示している。この場合、それ以外の端末ＳＴＡ２、ＳＴＡ３は、端末ＳＴＡ１がビーコン信号を送信したことを認識したため、ビーコン信号を送信することはない。
【００１４】
ここで、端末ＳＴＡ１が端末ＳＴＡ２を宛先とするデータを保有しており、且つ端末ＳＴＡ２が端末ＳＴＡ３を宛先とするデータを保有しているものとする。この場合、まず、端末ＳＴＡ１及びＳＴＡ２はそれぞれ、ビーコン信号の送受信を終了すると、再度一様乱数で決定される時間にわたってメディア状態を監視しながら、バックオフのタイマを動作させる。ここで、端末ＳＴＡ２のタイマが最も早くカウントを終了したものとすると、当該端末ＳＴＡ２は、ＡＴＩＭパケットを端末ＳＴＡ３に対して送信する。これに応じて、端末ＳＴＡ３は、ＡＴＩＭパケットを受信すると、所定の時間ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）だけ経過した後に、いわゆるＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）信号を送信する。そして、端末ＳＴＡ３からのＡＣＫ信号の送信が終了すると、端末ＳＴＡ１は、さらに一様乱数で決定される時間にわたってメディア状態を監視しながら、バックオフのタイマを動作させ、このタイマに設定された時間が経過すると、ＡＴＩＭパケットを端末ＳＴＡ２に対して送信する。これに応じて、端末ＳＴＡ２は、ＡＴＩＭパケットを受信すると、所定の時間ＳＩＦＳ後に、ＡＣＫ信号を送信する。
【００１５】
ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮにおいては、このようなＡＴＩＭパケット及びＡＣＫパケットの送受信がＡＴＩＭウィンドウの時間帯内で行なわれると、その後の区間においても、端末ＳＴＡ３は、端末ＳＴＡ２からのデータを受信するために受信機を動作させ、端末ＳＴＡ２は、端末ＳＴＡ１からのデータを受信するために受信機を動作させることになる。そして、ＡＴＩＭウィンドウの時間帯内でＡＴＩＭパケットを受信しなかった端末や送信すべきデータを保有していない端末は、次回のＴＢＴＴまで送受信機の電源を落とし、消費電力の削減を図ることができる。
【００１６】
なお、このような無線通信を行なう際のアクセス制御に関する技術としては、例えば特許文献１に記載された技術がある。同文献には、親機の電波状況問い合わせに応答して、子機が親機の制御信号送信タイミング間における他の親機の制御信号電波の有無を検出し、その電波有無情報を親機へ報告する技術が開示されている。そして、同文献には、他の親機の制御信号電波が存在する場合には、親機は、その送信タイミングと自局の送信タイミングとの時間差を検出し、検出された時間差が予め定められた値以下であるときに、当該親機の制御信号送信タイミングを変更する技術が開示されている。
【００１７】
【特許文献１】特開平８−２１７９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところで、ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮにおいては、いわゆる５．２ＧＨｚ帯や２．４ＧＨｚ帯といった免許不要バンドを用いている。これらの帯域は、さらに複数の帯域に分割されており、各通信局は、この分割された帯域のうちの１つを用いて通信を行なう。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａでは、５．２ＧＨｚの帯域を２０ＭＨｚずつの４つの帯域に分割しており、無線通信を行なう端末は、この分割された帯域のうちの１つを通信チャネルとして選択することになる。
【００１９】
ここで、ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮでは、上述したように、ＣＳＭＡ方式に準拠した手順を踏むことによって空いている通信チャネルを確認した上で通信を開始することから、無線通信を行なう端末間は、同一の通信チャネルを使用している必要がある。したがって、無線ＬＡＮにおいては、帯域が分割されて複数の通信チャネルが用意されているにもかかわらず、実際に信号の伝送に使用される通信チャネルは、実質的に１チャネル分のみである。
【００２０】
また、これらの帯域は、免許不要バンドであることから、方式の異なる無線ＬＡＮが同一の通信チャネルを使用している状況も起こり得る。このような場合、自システムの通信チャネルを変更することで、他システムからの干渉を回避することができるが、これを実現するためには、他システムの存在を検出する必要がある。
【００２１】
なお、このような複数のシステムが存在する状況下で、他システムからの干渉を回避すべく空いている通信チャネルを選択する技術としては、例えば特許文献２に記載された技術がある。
【００２２】
【特許文献２】特開２００２−１５８６６７号公報
【００２３】
特許文献２には、親局が立ち上がり時に使用可能な全無線チャネルの電波状況を判断して最適チャネルを決定するとともに、定期的に自ネットワークの送信を停止させて、子局が分散して近隣の電波状態を監視することにより、周囲状況の変化に対して最適チャネルを選択する技術が開示されている。
【００２４】
ここで、無線ＬＡＮとは異なる無線通信システムとして、いわゆるＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）といった携帯電話システムがある。これら携帯電話システムにおいては、端末の制御情報を基地局で集中的に管理し、端末毎に通信時間や通信チャネルを制御する。
【００２５】
このような携帯電話システムや、ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮにおけるインフラストラクチャ・モードのような集中制御方式を採用するシステムにおいては、集中制御を行なう基地局やアクセス・ポイントの負担が大きく、大規模のシステムとなり、システム構築に要するコストも高くなる。また、このような集中制御方式を採用するシステムにおいては、ネットワークの構築も容易には行なうことができないという問題がある。
【００２６】
これに対し、ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮにおけるアドホック・モードのような自律分散制御方式を採用するシステムであれば、各端末が独自に周辺の状況を判断し、ネットワークを容易に拡張していくことができる。
【００２７】
しかしながら、上述した特許文献２に記載された技術をはじめとする通信チャネルの選択に関する従来の技術は、基地局やアクセス・ポイントなどによる集中制御方式を想定したものであり、自律分散制御方式を採用するシステムには適用することができない。
【００２８】
このように、自律分散制御方式を採用するシステムにおいては、ＣＳＭＡ方式のようなキャリア・センスによるアクセス制御方式を用いつつ、複数の通信チャネルを同時に使用することはできず、必然的に、通信容量に限界があるという問題がある。
【００２９】
本発明は、上述したような技術的課題を勘案したものであり、その主な目的は、自律分散制御方式を採用して無線通信を行なう際に、キャリア・センスによるアクセス制御方式を用いつつ、複数の通信チャネルを同時に使用することを可能とし、通信容量の増大を図ることができる、優れた通信システム及び通信方法、並びに通信装置通信システム及び通信方法、並びに通信装置及び通信制御方法、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】
【００３０】
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、制御局と被制御局の関係を有さず、複数の通信局がそれぞれ自律分散制御的に動作し、複数の通信チャネルを利用してネットワークを形成する通信システムであって、
各通信局はそれぞれ、少なくともビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とを管理し、
ビーコン信号又はデータの送信を試みようとする通信局は、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号又はデータの送信を試み、
ビーコン信号又はデータの受信を試みようとする通信局は、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号及びデータを受信する、
ことを特徴とする通信システムである。
【００３１】
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。
【００３２】
本発明に係る通信システムにおいては、複数の通信チャネルに分散して通信を行なうことができることから、通信容量の増大化が望めるとともに、通信チャネル毎の干渉状況に応じて通信チャネルを切り替えることができる。また、本発明に係る通信システムにおいては、複数の通信チャネルを使用しつつも自律分散制御によってネットワークを形成することができることから、容易にネットワークを形成することができ、低コスト化も実現することができる。
【００３３】
ここで、ビーコン信号には、当該ビーコン信号を送信する無線通信局が把握している時刻情報及び周波数情報が記述されている。したがって、新規にネットワークに参入する無線通信局は、他の無線通信局から受信したビーコン信号に記述されている時刻情報及び周波数情報に基づいて、他の無線通信局の状況を適切に把握し、他の無線通信局が通信を行なっている時刻と通信チャネルを把握することができる。
【００３４】
そして、新規にネットワークに参入する無線通信局は、把握した時刻情報及び通信チャネル情報に基づいて、自己が送信するビーコン信号の送信時刻と使用する通信チャネルとを決定する。
【００３５】
具体的には、新規にネットワークに参入する無線通信局は、他の無線通信局から受信したビーコン信号に記述されている時刻情報及び通信チャネル情報をすべて重ね合わせて、他の通信局において既に使用されている時間帯に関する周辺局使用時間帯情報を作成する。そして、作成した周辺局使用時間帯情報に基づいて、自己が送信するビーコン信号の送信時刻と使用する通信チャネルを決定する。
【００３６】
これにより、本発明に係る通信システムにおいては、他の無線通信局がビーコン信号を受信している時刻及び通信チャネルで、ビーコン信号を送信してしまう事態を回避することができる。
【００３７】
また、新規にネットワークに参入する無線通信局は、作成した周辺局使用時間帯情報に基づいて、ビーコン信号が送受信される間隔が最大である時刻を、自己がビーコン信号を送信する送信時刻として選択する。さらに、新規にネットワークに参入する無線通信局は、作成した論理和情報を通信チャネル毎の論理和情報に分割し、選択したビーコン信号の送信時刻を通信チャネル毎に評価し、ビーコン信号が送受信される間隔が最大である通信チャネルを、自己がビーコン信号を送信する通信チャネルとして選択する。
【００３８】
これにより、本発明に係る通信システムにおいては、各無線通信局によるビーコン信号の送受信をできる限り分散させることができ、次回のビーコン信号までの時間を互いに最大化することができる。したがって、本発明に係る通信システムにおいては、各無線通信局に対して通信時間を公平に分割することができ、最も通信容量が大きくなる通信チャネルを割り当てることが可能となる。
【００３９】
さらに、複数の無線通信局は、それぞれ、送信予定の通信チャネルでの他の無線通信局のビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、送信先の無線通信局の他の通信チャネルでのビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報とに基づいて、データを送信することができる最大の時間である最大送信可能時間を把握した後、データの送信を試みる。
【００４０】
これにより、本発明に係る通信システムにおいては、送信予定の通信チャネルの空き時間を適切に把握することができ、空き時刻まで送信を試みることが可能となることから、通信チャネルを最大限利用することが可能となる。
【００４１】
さらにまた、複数の無線通信局は、それぞれ、送受信するパケットに設けられるプリアンブルを他システムで用いられるプリアンブルと共通とし、プリアンブル以降の情報が誤ることで他システムのパケットが発生したことを検出し、他システムのパケットの発生の頻度に基づいて、使用している通信チャネルを変更する。
【００４２】
これにより、本発明に係る通信システムにおいては、他システムからの干渉を検出することができ、干渉の少ない他の通信チャネルへ回避することができる。この結果、データの衝突が少なくなり、スループットの向上を図ることが可能となる。
【００４３】
また、複数の無線通信局は、それぞれ、他システムのパケットの発生の頻度とともに、各通信チャネルでの受信時間もあわせて記録し、受信時間が所定時間を超過した場合には、そのときの誤り数を通信チャネルの変更の判断に用いる有効値として更新する。
【００４４】
これにより、本発明に係る通信システムにおいては、他システムの干渉状況を通信チャネル間で公平に比較することが可能となる。また、本発明に係る通信システムにおいては、通信チャネルの変更の判断に用いる材料の更新を継続して行なうことから、干渉状況の変化を適切に考慮することが可能となる。
【００４５】
さらに、データを受信する無線通信局は、干渉を検出した場合には、干渉が生じている通信チャネルを使用してデータを送信してくる無線通信局に対して、ビーコン信号の送信時刻及び使用する通信チャネルの変更を要求する。
【００４６】
このように、本発明に係る通信システムにおいては、受信側で干渉を検出することにより、受信状況の悪い通信チャネルの使用を避け、より良好な通信チャネルに適切に変更することができる。
【００４７】
さらにまた、データを送信する無線通信局は、干渉を検出した場合には、データを受信する無線通信局からの応答がない回数を測定し、その頻度が所定値を超過した場合には、ビーコン信号の送信時刻及び使用する通信チャネルを変更する。
【００４８】
このように、本発明に係る通信システムにおいては、送信側で干渉を検出することにより、送信側で送信先の受信状況の劣化を認識することができ、自己の判断で自発的に通信チャネルを適切に変更することができる。
【００４９】
また、本発明の第２の側面は、制御局と被制御局の関係を有さず、複数の通信局がそれぞれ自律分散制御的に動作し、複数の通信チャネルを利用してネットワークを形成する通信方法であって、
各通信局はそれぞれ、少なくともビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とを管理し、
ビーコン信号又はデータの送信を試みようとする通信局は、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号又はデータの送信を試み、
ビーコン信号又はデータの受信を試みようとする通信局は、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号及びデータを受信する、
ことを特徴とする通信方法である。
【００５０】
このような本発明に係る通信方法においては、複数の通信チャネルに分散して通信を行なうことが可能となることから、通信容量の増大化が望めるとともに、通信チャネル毎の干渉状況に応じて通信チャネルを切り替えることが可能となる。また、本発明に係る通信方法においては、複数の通信チャネルを使用しつつも自律分散制御によってネットワークを容易に形成することが可能となり、低コスト化も実現することが可能となる。
【００５１】
また、本発明の第３の側面は、複数の通信チャネルが用意された通信環境下で、制御局と被制御局の関係を有さず自律分散的にネットワーク動作を行なう通信装置であって、
通信チャネル上で無線データを送受信する通信手段と、
利用する通信チャネルを設定し、前記通信手段におけるデータ送受信を制御する通信制御手段と、
ビーコン信号を生成するビーコン生成手段と、
周辺局から受信したビーコン信号を解析するビーコン解析手段を備え、
前記通信制御手段は、
少なくともビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とを管理し、
ビーコン信号又はデータの送信時には、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号又はデータの送信を試み、
ビーコン信号又はデータの受信時には、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号及びデータを受信する、
ことを特徴とする通信装置である。
【００５２】
このような本発明に係る通信装置は、データの送信を試みようとする際に、ビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とに基づいて、使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号を送信して通信を試みることにより、ビーコン信号を送信しても他のビーコン信号と衝突することがなくなる。したがって、本発明に係る通信装置を適用したシステムにおいては、キャリア・センスによるアクセス制御方式を用いた場合であっても、空間的に重複している複数の通信チャネルが同時に使用される状況を構築することが可能となり、実質的に使用できる通信容量の増大を図ることが可能となる。また、本発明に係る通信装置は、複数の通信チャネルを使用しつつも自律分散制御によってネットワークを容易に形成することが可能となり、低コスト化も実現したシステムの構築が可能となる。
【００５３】
また、本発明の第４の側面は、複数の通信チャネルが用意された通信環境下で、制御局と被制御局の関係を有さず通信局として自律分散的なネットワーク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、
ビーコン信号を生成するビーコン生成ステップと、
周辺局から受信したビーコン信号を解析するビーコン解析ステップと、
少なくともビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とを管理するステップと、
ビーコン信号又はデータの送信時において、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号又はデータの送信を試みるステップと、
ビーコン信号又はデータの受信時において、前記時刻情報及び前記通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号及びデータを受信するステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００５４】
本発明の第４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４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、通信装置として動作する。このような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】
【００５５】
本発明によれば、自律分散制御的に動作して複数の通信チャネルを有する無線ネットワークを形成する各端末が、ビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とを保有し、これら情報に基づいて、ビーコン信号を所定の時間間隔で定期的に送信することにより、キャリア・センスによるアクセス制御を行ないつつ、複数の通信チャネルを同時に使用することができ、低コストの下に、通信容量を極めて増大させるとともに干渉のある通信チャネルを避けて通信を行なうことができる無線ネットワークを構築することができる。
【００５６】
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】
【００５７】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５８】
この実施の形態に係るネットワークでは、アクセス・ポイント（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ：ＡＰ）が存在せず、無線通信局としての複数の端末（Ｓｔａｔｉｏｎ；ＳＴＡ）はそれぞれ自律分散的に動作して無線ネットワークを形成するモードで動作し、所定の時間間隔で定期的にビーコン信号を送信している。そして、この通信システムにおいては、キャリア・センスによるアクセス制御を行なういわゆるＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式を用いつつ、複数の通信チャネルを同時に使用することを可能とする。各通信局は、少なくとも、当該ビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報を保有し、データの送信を試みようとするときには、これら情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替え、ビーコン信号を送信して通信を試みる。
【００５９】
図１には、本実施形態に係る通信システムにおいて端末動作を行なう無線通信装置の構成を模式的に示している。図１に示すように、各端末は、通信手段として、アンテナ１１が共用器１２を介して送信処理部１３と受信処理部１４とに接続されるとともに、送信処理部１３及び受信処理部１４がベースバンド部１５に接続されて構成される。
【００６０】
送信処理部１３は、ベースバンド部１５から供給されたベースバンド信号に対してＡ／Ｄ変換や変調等の各種処理を施し、さらに例えばＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換した上で、このＲＦ信号を共用器１２へと供給する。なお、この送信処理部１３における送信処理方式としては、無線ＬＡＮに適用可能な比較的近距離の通信に適した各種方式を適用することができ、具体的には、いわゆるＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅｂａｎｄ）方式、直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）方式、又はＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式などを適用することができる。一方、受信処理部１４は、受信した信号をＲＦ信号に変換し、さらにＤ／Ａ変換や復調等の各種処理を施して得られたベースバンド信号を制御手段であるベースバンド部１５へと供給する。
【００６１】
ベースバンド部１５は、インターフェース部１６と、メディア・アクセス制御（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＭＡＣ）部１７と、データリンク制御（Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＤＬＣ）部１８などを有し、例えばビーコン信号を作成するといったように、この通信システムに実装されるメディア・アクセス制御方式における各層での処理を実行する。このとき、ベースバンド部１５は、少なくとも、ビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とを保有し、これら時刻情報及び通信チャネル情報に基づいて使用する通信チャネルを切り替える。
【００６２】
このような端末によってネットワークが形成される通信システムにて送受信されるパケットは、例えば図２に示すようなフォーマットからなる。図示の通り、パケットは、プリアンブル、ヘディング領域、及びペイロード部からなる。
【００６３】
プリアンブルは、当該パケットの先頭に設けられ、固有のワードで構成される。このプリアンブルは、当該パケットの存在を知らしめる目的で設けられるもの
である。
【００６４】
ヘディング領域は、プリアンブルの直後に設けられ、当該パケットの属性、データ長、及び送信電力を示す情報の他、物理レイヤがマルチ伝送レートモードである場合にはペイロード部伝送レートを示す情報を記述する。このヘディング領域は、送信される際に、ペイロード部に比べて所要ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が数ｄＢ程度低くて済むように伝送速度が落とされる。なお、このヘディング領域は、ペイロード部に格納されるいわゆるＭＡＣヘッダとは異なるものである。
【００６５】
ペイロード部は、同図において、ＰＳＤＵ（ＰＨＹ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）と記載されているものであり、ヘディング領域の直後に設けられる。このペイロード部は、制御信号やデータといった当該パケットによって送信すべき実体的な情報を記述する。このペイロード部は、ＭＡＣヘッダとＭＳＤＵ（ＭＡＣ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）とから構成され、ＭＳＤＵに上位レイヤから渡されたデータ列が記述される。
【００６６】
さて、各端末間で送受信されるビーコン信号は、ペイロード部に格納され、ヘディング領域に当該パケットがビーコン信号である旨が記述される。図３には、ビーコン信号のフォーマット例を示している。図示のビーコン信号は、少なくとも、当該パケットを送信する端末のＭＡＣアドレスを記述するＭＡＣアドレス（ＴＸ．ＡＤＤＲ）フィールドと、連続的にビーコン信号が衝突するのを回避する目的でビーコン信号の送信タイミングをターゲットビーコン送信時刻（Ｔａｒｇｅｔ Ｂｅａｃｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｔｉｍｅ：ＴＢＴＴ）から故意にずらす際のオフセット値を記述するオフセットインディケータ（ＴＢＴＴ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：ＴＯＩ）フィールドと、近隣ビーコンのオフセット情報（Ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ Ｂｅａｃｏｎ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＮＢＯＩ）フィールドと、トラフィックインディケーションマップ（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｍａｐ：ＴＩＭ）フィールドと、ページング（Ｐａｇｉｎｇ：ＰＡＧＥ）フィールドとから構成され、その他のフィールド（ＥＴＣ）も設けている。
【００６７】
ＮＢＯＩフィールドには、後に詳述するが、当該ビーコン信号を送信する端末が受信可能なビーコン信号の位置（受信時刻）を当該端末のビーコン信号の位置からの相対位置で表した情報と、通信チャネルに関する周波数情報とが記述される。
【００６８】
また、ＴＩＭフィールドには、当該ビーコン信号を送信する端末が、現在、どの通信局宛てのデータを保有しているかを示す報知情報が記述される。データを受信すべき端末は、このＴＩＭを参照することにより、受信を行なう必要があることを認識することができる。
【００６９】
さらに、ページング・フィールドには、ＴＩＭに記述されている受信端末のうち、後述する優先期間においてデータの送信を予定している受信端末が記述される。このページング・フィールドで指定された端末は、優先期間での受信に備えることができる。
【００７０】
本実施形態に係る通信システムにおいては、各端末間でこのようなパケットに格納されたビーコン信号の送受信を行なう。
【００７１】
ここで、各端末には、例えば図４に示すように、ビーコン信号を送信した後の所定の時間において、優先的に通信を行なうことが可能となる優先期間（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｐｅｒｉｏｄ：ＴＧＰ）が割り当てられる。なお、この優先期間は、同図に示すように、ビーコン信号の送信直後から開始されるものに限定されず、例えば、ビーコン信号の送信時刻から相対位置（時刻）で当該優先期間の開始時刻を設定してもよく、また、ＴＢＴＴからの時間で当該優先期間の開始時刻を設定してもよい。
【００７２】
これにより、通信システムにおいては、例えば図５に示すように、複数の端末から順次ビーコン信号が送信され、優先期間ＴＧＰが割り当てられる。なお、同図に示す例では、優先期間以外の期間については、ＦＡＰ（Ｆａｉｒｌｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ）と定義している。すなわち、通信システムに３つの端末ＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２が存在する場合には、端末ＳＴＡ０がビーコン信号を送信すると、当該端末ＳＴＡ０に優先期間ＴＧＰ０が割り当てられ、ＴＧＰ０として割り当てられた時間が経過すると、次の端末ＳＴＡ１がビーコン信号を送信するまで、期間ＦＡＰ０となる。同様に、期間ＦＡＰ０が経過すると、端末ＳＴＡ１がビーコン信号を送信し、当該端末ＳＴＡ１に優先期間ＴＧＰ１が割り当てられ、ＴＧＰ１として割り当てられた時間が経過すると、次の端末ＳＴＡ２がビーコン信号を送信するまで、期間ＦＡＰ１となる。そして、期間ＦＡＰ１が経過すると、端末ＳＴＡ２がビーコン信号を送信し、当該端末ＳＴＡ２に優先期間ＴＧＰ２が割り当てられ、ＴＧＰ２として割り当てられた時間が経過すると、端末ＳＴＡ０がビーコン信号を送信するまで、期間ＦＡＰ２となる。
【００７３】
本実施形態に係る通信システムでは、各端末は、自己がビーコン信号を送信してから自己が次回ビーコン信号を送信するまでの長い周期の中での相対的な時刻で、ビーコン信号の送信時刻を把握する。そして、各端末は、送信可能な時刻になると、他端末に対してビーコン信号を送信することになる。
【００７４】
さて、このような用途に用いられるビーコン信号には、上述したように、ＮＢＯＩフィールドに、当該ビーコン信号の送受信時刻に関する相対時刻情報と、端末が使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とが記述されている。新規にネットワークに参入する端末（以下、新規参入端末という）は、各通信チャネルについて、１周期以上分のビーコン信号を周辺局から受信し、各ビーコン信号のＮＢＯＩフィールドをそれぞれ参照することにより、例えば図６（Ａ）に示すように、受信可能なビーコン信号の送受信時刻に関する相対時刻情報と、当該ビーコン信号が送信される通信チャネルの通信チャネル情報とを把握する。なお、図６（Ａ）においては、ＣＨ１乃至ＣＨ４の４つの通信チャネルが存在する場合を示し、“Ｂ”で示す部分がビーコン信号を受信した相対時刻を示しており、“０”で示す部分が先に図５に示した優先期間以外の期間ＦＡＰを示している。したがって、図６においては、通信チャネルＣＨ１では７時刻目にビーコン信号を受信し、通信チャネルＣＨ２では１時刻目及び５時刻目にビーコン信号を受信し、通信チャネルＣＨ３では３時刻目にビーコン信号を受信し、通信チャネルＣＨ４では６時刻目にビーコン信号を受信した旨を示している。
【００７５】
各端末は、新規にネットワークに参入する際に、これら複数の通信チャネルについて把握した情報の論理和をとることにより、例えば図６（Ｂ）に示すような情報をＮＢＯＩフィールドに記述する情報として保有する。すなわち、図６（Ａ）に示した各通信チャネルについての相対時刻情報を把握した新規参入端末は、この相対時刻情報の論理和をとり、図６（Ｂ）に示すように、１時刻目では通信チャネルＣＨ２を用いてビーコン信号が送受信され、３時刻目では通信チャネルＣＨ３を用いてビーコン信号が送受信され、５時刻目では通信チャネルＣＨ２を用いてビーコン信号が送受信され、６時刻目では通信チャネルＣＨ４を用いてビーコン信号が送受信され、７時刻目では通信チャネルＣＨ１を用いてビーコン信号が送受信された旨を示す情報を保有する。
【００７６】
そして、新規参入端末は、自己が送信するビーコン信号の送信時刻と使用する通信チャネルを決定する。すなわち、受信したビーコン信号には、当該ビーコン信号を送信した端末が把握しているビーコン信号の送受信時刻に関する相対時刻情報と使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とが記述されていることから、新規参入端末は、これらの情報に基づいて、自己が送信するビーコン信号の送信時刻と使用する通信チャネルを決定し、自己が保有する図６（Ｂ）に示したような情報を更新する。
【００７７】
具体的には、新規参入端末は、図７に示すような一連の工程を経ることにより、自己が送信するビーコン信号の送信時刻と使用する通信チャネルの周波数とを決定する。
【００７８】
まず、新規参入端末は、同図に示すように、ステップＳ１において、隣接ノード、すなわち、周辺の他端末からのビーコン信号を受信することにより、当該他端末が把握しているビーコン信号を送受信する相対時刻情報と、使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とをすべて重ね合わせて論理和をとり、他の通信局において既に使用されている時間帯に関する周辺局使用時間帯情報を作成する。なお、ここでは、説明の便宜上、新規参入端末は、図８（Ａ）に示すように、１時刻目では通信チャネルＣＨ２を用いてビーコン信号が送受信され、３時刻目では通信チャネルＣＨ３を用いてビーコン信号が送受信され、５時刻目では通信チャネルＣＨ２を用いてビーコン信号が送受信され、６時刻目では通信チャネルＣＨ１を用いてビーコン信号が送受信されることを示す周辺局使用時間帯情報を作成したものとする。
【００７９】
続いて、新規参入端末は、ステップＳ２において、作成した論理和情報に基づいて、ビーコン信号が送受信される間隔が最大である位置（相対時刻）を選択する。これは、すべての通信チャネルについての情報の論理和をとった結果、ビーコン信号が送受信されていない位置であれば、ビーコン信号を送信しても他のビーコン信号と衝突することはなく、また、ビーコン信号の送受信はできる限り分散させた方が望ましいことから、間隔が最大である位置を選択することにより、次回のビーコン信号までの時間が互いに最大化され、通信時間を公平に分割することができる、という考えに基づくものである。具体的には、新規参入端末は、図８（Ａ）に示した周辺局使用時間帯情報の場合には、７時刻目から８時刻目までが、ビーコン信号が送受信される間隔が最大であることから、同図（Ｂ）中太線部で示すように、８時刻目を選択する。
【００８０】
続いて、新規参入端末は、ステップＳ３において、ステップＳ１にて作成したすべての通信チャネルにおいて論理和をとった周辺局使用時間帯情報を通信チャネル毎の論理和情報に分割し、選択したビーコン信号の送信時刻を各通信チャネル毎に評価する。そして、新規参入端末は、ステップＳ４において、すべての通信チャネルについての評価を行なったか否かを判定する。
【００８１】
ここで、新規参入端末は、すべての通信チャネルについての評価を行なっていない場合には、ステップＳ３からの処理を繰り返す。一方、すべての通信チャネルについての評価を行なった場合には、ステップＳ５へと処理を移行し、評価結果に基づいて、ビーコン信号が送受信される間隔が最大である通信チャネルを選択し、一連の処理を終了する。
【００８２】
具体的には、新規参入端末は、図８（Ａ）に示した論理和情報を通信チャネル毎に分割し、同図（Ｃ）に示すように、通信チャネルＣＨ１では６時刻目にビーコン信号が送受信され、通信チャネルＣＨ２では１時刻目及び５時刻目にビーコン信号が送受信され、通信チャネルＣＨ３では３時刻目にビーコン信号が送受信され、通信チャネルＣＨ４ではビーコン信号が送受信されないことを示す、４つの論理和からなる周辺局使用時間帯情報を作成する。そして、新規参入端末は、通信チャネル毎の評価の結果、ステップＳ２にて選択した８時刻目については、通信チャネルＣＨ４の間隔が最大であることから、同図（Ｃ）中太線部で示すように、当該通信チャネルＣＨ４を選択する。
【００８３】
新規参入端末は、このような一連の工程を経ることにより、最適なビーコン信号の送信時刻と使用する通信チャネルの周波数とを決定することができる。
【００８４】
次に、通信システムにおいて、通信局が予約通信を行なうことが許容されている場合において、通信時間帯及び通信チャネルを予約して通信をする動作について説明する。予約による通信は、図９に示すようなマルチホップ・リンクにおいて、信号衝突の抑制が可能になり、通信容量を増大させる効果を期待することができる。
【００８５】
マルチホップ・リンクでは、通信局には、お互いの存在を知らない隠れ端末が存在する。図９に示す例では、例えばＳｔａ１とＳｔａ３は隠れ端末の関係にある。しかし、Ｓｔａ１がＳｔａ２との通信のための通信時間帯及び通信チャネルの予約をする場合には、隠れ端末であり通信ができないＳｔａ３の送信時間帯及びチャネルと重ならないように配慮する必要がある。そこで、ここでも上記ビーコン時刻の決定、報知と同様にして、ＮＢＯＩを利用する。
【００８６】
このような場合、各端末は、ビーコン送受信時刻のみでなく、予約した時間帯や通信チャネルもＮＢＯＩに記載して、ビーコンで報知する。そして、帯域を予約する場合には、隣接端末のＮＢＯＩ情報から空き時間帯を探し、予約したらＮＢＯＩに記載する。
【００８７】
通信局が予約通信を行なう場合の動作手順について具体的に説明する。ここでは、図９において、Ｓｔａ１がＳｔａ２への送信のための予約をする場合を考える。
【００８８】
Ｓｔａ１は、隣接端末ａ、ｂ、cからのビーコン信号を受信し、それぞれから得られたＮＢＯＩをチャネル毎に重ね合わせる。この結果、図１０に示す２段目の隣接予約情報の結果を得ることができる。これは、Ｓｔａ１の各通信チャネルにおける空き時間帯の情報である。
【００８９】
さらに、この結果に予約通信による送信先となるＳｔａ２のＮＢＯＩを重ね合わせた結果、図１０の最下段に示す結果を得ることができる。これは、Ｓｔａ１からＳｔａ２への通信予約が可能な空き時間帯の情報を通信チャネル毎に示したものとなる。Ｓｔａ１は、この結果を基にして、所望の長さの予約が確保できる時間帯及び通信チャネルを選択する。図示の例では、２スロット連続する時間帯を確保したいとすると、ＣＨ３のみが該当するため、ＣＨ３の最後の２スロットをＳｔａ１からＳｔａ２への通信予約時間帯とする。予約の通信チャネル選択の基準としては、チャネル毎の干渉情報などを考慮することも考えられる。そして、Ｓｔａ１は、予約通信に関する情報をビーコンにおいて報知するＮＢＯＩに記載する。
【００９０】
以上の動作により、Ｓｔａ１は、Ｓｔａ２のＮＢＯＩを利用することで、実質的に隠れ端末のＳｔａ３の予約情報を知ることができ、自律分散の無線通信システムにおいても重複しない時間帯及び通信チャネルにおいて、Ｓｔａ２との通信予約をすることが可能となる。
【００９１】
図１１には、通信局が予約通信を行なうことが許容されている場合において、新規参入端末が、自己が送信するビーコン信号の送信時刻と使用する通信チャネルを決定する際の一連の工程をフローチャートの形式で示している。
【００９２】
まず、通信局は、隣接端末から受信したビーコンの通信予定時間帯情報をチャネル別に重ね合わせる（ステップＳ１１）。これによって、各通信チャネルにおける空き時間帯の情報を得る。
【００９３】
さらに通信予約相手端末の全通信チャネルにおける通信予定時間帯情報を、上記のチャネル別の空き時間帯情報に重ね合わせる（ステップＳ１２）。これによって、通信予約相手端末への通信予約が可能な空き時間帯の情報を通信チャネル毎に得ることができる。
【００９４】
そして、空きスロット間隔が最大となる時間帯及びその通信チャネルを、通信予約相手端末に対して予約通信を行なう時間帯及び通信チャネルとして選択する（ステップＳ１３）。
【００９５】
このような手順により通信予約相手端末に対する予約通信の時間帯及び通信チャネルを決定することにより、通信局は、自律分散の無線通信システムにおいても重複しない時間帯及び通信チャネルにおいて、通信予約を行なうことが可能となる。
【００９６】
次に、通信局が、自局のビーコン信号を送信する相対時刻と使用する通信チャネルとを決定した各端末間でデータを送受信する動作について説明する。
【００９７】
各端末は、他の端末がビーコン信号を送信する相対時刻と通信チャネルの周波数とを把握していることから、その時刻になったときに通信チャネルを切り替え、送信されたビーコン信号を受信する。通信システムにおいては、先に図４及び図５に示したように、ビーコン信号の送信後の所定時間が優先期間となることから、当該ビーコン信号で指定された端末間との優先的なデータの送受信が可能となる。
【００９８】
通信システムにおいては、基本的には、各端末がＣＳＭＡ方式に準拠した手順を踏むことによってアクセスを開始するが、優先期間が割り当てられた端末（以下、優先端末という）ではキャリア・センスを行なう時間（ＩＦＳ：Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）を短くすることにより、当該優先端末に対して優先権が与えられる。一方、優先権が与えられなかった端末は、通常の時間ＩＦＳにわたるキャリア・センスを用いて、ビーコン信号を送信した端末へのアクセスを試みる。
【００９９】
通信システムにおいては、同時刻において優先端末が使用する通信チャネルのビーコン信号を受信することができない端末や、アクセスの必要がないために敢えてビーコン信号を受信しない端末は、この時刻で他の通信チャネルでの通常の時間ＩＦＳにわたるキャリア・センスを用いた通信を行なうことができる。すなわち、優先端末が使用する通信チャネルとは異なる他の通信チャネルについては、長い時間にわたる通常のキャリア・センスを用いて優先順位が低い端末が使用することができる。これにより、空間的に重複している複数の通信チャネルが同時に使用される状況を構築することができる。
【０１００】
また、通信システムにおいては、各端末は、送信時に、その時刻及び使用する通信チャネルの周波数で、他端末がビーコン信号を受信していないことを確認する必要がある。そのため、各端末は、他端末がそれぞれ保有するビーコン信号の送受信時刻情報及び通信チャネル情報に基づいて、送信を行なう通信チャネルの情報のみを用い、ビーコン信号の送受信が予定されている時刻を把握する。さらに、各端末は、送信先の端末のビーコン信号の送受信時刻情報に基づいて、送信先の端末が使用する通信チャネルの周波数を切り替える時刻を把握する。これにより、各端末は、これらの結果得られた空き時刻まで、送信を試みることが可能となる。
【０１０１】
このような動作を具体的に説明するために、図１２に示すように、互いに隣接する端末まで電波が到達するように構成された４つの端末ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３、ＳＴＡ４が存在する状況を考える。すなわち、端末ＳＴＡ１は、端末ＳＴＡ２及びＳＴＡ３とデータの送受信を行なうことができ、端末ＳＴＡ２は、端末ＳＴＡ１とデータの送受信を行なうことができ、端末ＳＴＡ３は、端末ＳＴＡ１及びＳＴＡ４とデータの送受信を行なうことができ、端末ＳＴＡ４は、端末ＳＴＡ３とデータの送受信を行なうことができるものとする。
【０１０２】
このような状況下で、図１３に示すように、時刻Ｔ１において、端末ＳＴＡ２が通信チャネルＣＨ１を用いて端末ＳＴＡ１に対してデータを送信するとともに、これを端末ＳＴＡ１が受信し、また、次の時刻Ｔ２において、端末ＳＴＡ３が通信チャネルＣＨ２２を用いて端末ＳＴＡ４に対してデータを送信するとともに、これを端末ＳＴＡ４が受信するような状況を考える。なお、同図においては、“Ｂ”で示す部分がビーコン信号を送受信する時刻を示しており、このうち、斜線部で示すビーコン信号は、送信側であることを示している。また、同図においては、“０”で示す部分が先に図５に示した優先期間以外の期間ＦＡＰを示している。さらに、同図においては、“Ｔｘ”で示す部分がデータを送信していることを示し、“Ｒｘ”で示す部分がデータを受信していることを示している。
【０１０３】
また、各端末は、ビーコン信号の送受信時刻情報及び通信チャネル情報として、図１４に示すような情報を把握しているものとする。すなわち、端末ＳＴＡ２は、同図（Ａ）に示すように、時刻Ｔ１において通信チャネルＣＨ１を使用し、端末ＳＴＡ１は、同図（Ｂ）に示すように、時刻Ｔ１において通信チャネルＣＨ１を使用するとともに、時刻Ｔ２において通信チャネルＣＨ２に切り替えて使用する。また、端末ＳＴＡ３は、時刻Ｔ２において通信チャネルＣＨ２を使用し、端末ＳＴＡ４は、時刻Ｔ２において通信チャネルＣＨ２を使用するものとする。
【０１０４】
ここで、端末ＳＴＡ２に着目する。端末ＳＴＡ２は、自己に関するビーコン信号の送受信時刻情報及び通信チャネル情報として、同図（Ａ）に示す情報を保有する際には、データを送信し続けてしまうことになり、帯域を無駄に使用してしまうことになる。
【０１０５】
そこで、端末ＳＴＡ２は、ネットワークへの新規参入時に取得した他端末に関するビーコン信号の時刻情報及び通信チャネル情報から、自己が使用する通信チャネルの情報を取り出して論理和をとり、さらに、送信先の端末ＳＴＡ１の他の通信チャネルでの時刻情報についても論理和をとる。これにより、端末ＳＴＡ２は、図１５（Ａ）に示すような情報を得ることができる。すなわち、端末ＳＴＡ２は、端末ＳＴＡ１が時刻Ｔ２において通信チャネルをＣＨ１からＣＨ２に切り替えることを把握することにより、端末ＳＴＡ１に対するデータの送信を無駄に継続してしまう事態を回避することができる。
【０１０６】
同様に、端末ＳＴＡ３について着目すると、当該端末ＳＴＡ３は、端末ＳＴＡ１及びＳＴＡ４に関する情報を用いて、同図（Ｂ）に示すような情報を得ることができ、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間では、端末ＳＴＡ４との間で通信チャネルＣＨ２を用いて通信を行なってもよいことを把握することができる。
【０１０７】
このように、通信システムにおいては、各端末は、送信予定の通信チャネルでの周辺端末のビーコン信号の送受信時刻情報と、送信先の端末の他の通信チャネルでのビーコン信号の送受信時刻情報とに基づいて、送信先の端末が使用する通信チャネルの周波数を切り替える時刻を把握することにより、データを送信することができる最大の時間である最大送信可能時間を把握し、その後、データの送信を試みる。これにより、各端末は、得られた空き時刻まで、送信を試みることが可能となり、通信チャネルを最大限利用することが可能となる。
【０１０８】
最後に、このようなデータの送受信を行なう通信システムにおいて、干渉チャネルを回避する対策について説明する。
【０１０９】
通信システムにおいては、誤りが多い場合や、信号の復調はできないが受信信号レベルが大きい場合などには、そのとき使用している通信チャネルに干渉があると考え、自端末及び他端末が使用する通信チャネルの周波数を変更する。
【０１１０】
ここで、通信システムにおいては、同じ周波数帯域を使用する他システムの存在を以下のようにして検出する。
【０１１１】
ＩＥＥＥ８０２．１１方式などの無線ＬＡＮで送受信されるパケットの先頭には、図２及び図３を参照しながら既に説明したように、プリアンブルが設けられる。本実施形態では、自システムで用いるプリアンブルを他システムで用いられるプリアンブルと共通とする。この場合、パケットの発生についてはプリアンブルによって検出することができたにもかかわらず、プリアンブル以降の情報が誤った場合には、各端末は、当該情報は他システムのパケットであったものと判断することができる。
【０１１２】
各端末は、このようにして他システムのパケット発生回数を測定し、その頻度を検出する。
【０１１３】
また、各通信チャネルでの受信時間は均等ではないことから、各端末は、例えば図１６に示すように、他システムのパケット発生回数（データ誤り数）とともに、各通信チャネルでの受信時間（待ち受け時間）も併せて記録する。そして、各端末は、受信時間が所定時間を超過した場合には、そのときのデータ誤り数を通信チャネルの変更の判断に用いる有効値として用いる。なお、同図においては、待ち受け時間が“１００”となったときに有効データ誤り数としている。
【０１１４】
より具体的には、各端末は、図１７に示す一連の工程を経ることにより、データ誤り数及び受信時間に基づいて、他システムの存在を検出する。
【０１１５】
まず、各端末は、同図に示すように、ステップＳ２１において、データ誤り数と、各通信チャネルでの受信時間をカウントし、ステップＳ２２において、所定時間だけ受信したか否かを判定する。
【０１１６】
ここで、各端末は、所定時間だけ受信していないものと判定した場合には、ステップＳ２１からの処理を繰り返す。一方、所定時間だけ受信したものと判定した場合には、ステップＳ２３において、該当する通信チャネルでのデータ誤り数を有効値として更新して記録する。
【０１１７】
そして、各端末は、ステップＳ２４において、該当する通信チャネルでのデータ誤り数と受信時間とを記録するカウンタをリセットし、再度ステップＳ２１からの処理を繰り返す。
【０１１８】
各端末は、このような一連の工程を経ることにより、データ誤り数及び受信時間について、同一測定時間での比較と、一定時間毎の更新とを行なうことができ、他システムの存在を検出することができる。
【０１１９】
そして、各端末は、これら検出した他システムからの干渉も含めて何らかの干渉が大きいものと判断した場合には、使用している通信チャネルを変更する。
【０１２０】
ここで、干渉の検出が受信側で行なわれた場合には、当該受信端末は、干渉が生じている通信チャネルを使用してデータを送信してくる送信端末に対し、通信チャネルを変更するように要求メッセージを送信する。そして、送信端末は、この要求メッセージを受信すると、現在のビーコン信号の送信時刻及び通信チャネルの使用を中止し、図７を参照しながら既に説明したと同様のネットワークへの新規参入時における手順を踏むことにより、他の通信チャネルにビーコン信号の送信時刻を変更する。
【０１２１】
具体的には、通信システムにおいては、受信端末と送信端末との間で図１８に示すような一連の工程を協調して行なうことにより、ビーコン信号の送信時刻及び使用する通信チャネルを変更する。
【０１２２】
まず、受信端末は、同図に示すように、ステップＳ３１において、データ誤り数が所定の閾値を超えているか否かを判定することにより、干渉が生じているか否かを判定する。
【０１２３】
ここで、受信端末は、干渉が生じていないものと判定した場合には、測定を継続する。一方、干渉が生じているものと判定した場合には、上述した要求メッセージを送信端末に対して送信する。
【０１２４】
これに応じて、送信端末は、要求メッセージを受信すると、ステップＳ３２において、ビーコン信号を送信することが可能な空き送信時刻と通信チャネルとを選択する。この処理は、先に図７に示した処理手順に従って行なえばよい。
【０１２５】
続いて、送信端末は、選択された通信チャネルが、ステップＳ３３において、現在使用している通信チャネルと同じ通信チャネルであるか否かを判定する。
【０１２６】
ここで、送信端末は、選択された通信チャネルが同じ通信チャネルでないものと判定した場合には、ビーコン信号の送信時刻及び使用する通信チャネルを変更し、受信端末からの要求メッセージがあるまで、変更した送信時刻及び通信チャネルを使用した通信を継続する。
【０１２７】
一方、送信端末は、選択された通信チャネルが同じ通信チャネルであるものと判定した場合には、ステップＳ３４において、選択された送信時刻のビーコン信号を除外してビーコン信号の送信時刻及び使用する通信チャネルを変更せず、再度ステップＳ３２へと移行し、新たな送信時刻と通信チャネルとを選択する。
【０１２８】
通信システムにおいては、受信端末が干渉を検出した場合には、当該受信端末と送信端末との間でこのような一連の工程を行なうことにより、ビーコン信号の送信時刻及び使用する通信チャネルを変更し、干渉を回避することができる。
【０１２９】
なお、通信システムにおいては、このような方式とは別に、送信側で干渉の検出を行なうことも考えられる。この場合、送信端末は、受信端末からの応答の有無に基づいて、通信チャネルを変更する。
【０１３０】
ＩＥＥＥ８０２．１１方式などの無線ＬＡＮにおいては、いわゆる隠れ端末問題を解決するために、いわゆるＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）信号及びＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）信号を用いた制御が存在し、また、データを受信した端末はＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）信号を返信する。すなわち、ＩＥＥＥ８０２．１１方式などの無線ＬＡＮにおいては、ＲＴＳ信号やデータを送信するのに応じて、ＣＴＳ信号やＡＣＫ信号による応答がある。
【０１３１】
しかしながら、ＩＥＥＥ８０２．１１方式等の無線ＬＡＮにおいては、使用する通信チャネルに干渉があり、通信品質が悪い場合には、これらの応答が送信側に到達しない事態を生じる。
【０１３２】
そこで、送信端末は、このような応答がない回数を測定し、その頻度を検出する。そして、送信端末は、その頻度が所定値を超過した場合には、図７を参照しながら既に説明したと同様のネットワークへの新規参入時における手順を踏むことにより、ビーコン信号の送信時刻及び使用する通信チャネルを変更する。
【０１３３】
このように、送信端末が干渉を検出した場合にも、ビーコン信号の送信時刻及び使用する通信チャネルを変更し、干渉を回避することができる。
【０１３４】
以上説明したように、本発明の実施の形態として示した通信システムは、複数の端末が自律分散制御的に動作する際に、各端末が、ビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と使用する通信チャネルに関する通信チャネル情報とを保有し、これら情報に基づいて、ビーコン信号を所定の時間間隔で定期的に送信することにより、キャリア・センスによるアクセス制御を行ないつつ、複数の通信チャネルを同時に使用することができ、低コストの下に、通信容量を極めて増大させることができるネットワークの構築を容易に行なうことができる。
【０１３５】
このとき、ビーコン信号には、当該ビーコン信号を送信する端末が把握している時刻情報及び周波数情報が記述されている。そして、新規参入端末が、他端末から受信したビーコン信号に記述されている時刻情報及び周波数情報に基づいて、受信可能なビーコン信号の時刻情報と、当該ビーコン信号が送信される通信チャネルとを把握することから、他端末の状況を適切に把握することができる。
【０１３６】
そして、この通信システムにおいては、新規参入端末が、把握した時刻情報及び通信チャネル情報に基づいて、自己が送信するビーコン信号の送信時刻と使用する通信チャネルの周波数とを決定することにより、他端末がビーコン信号を受信している時刻及び通信チャネルで、ビーコン信号を送信してしまう事態を回避することができる。
【０１３７】
また、この通信システムにおいては、新規参入端末が、他端末から受信したビーコン信号に記述されている時刻情報及び周波数情報をすべて重ね合わせて作成した論理和情報に基づいて、ビーコン信号が送受信される間隔が最大である時刻を、自己がビーコン信号を送信する送信時刻として選択するとともに、作成した論理和情報を通信チャネル毎の論理和情報に分割し、選択したビーコン信号の送信時刻を通信チャネル毎に評価し、ビーコン信号が送受信される間隔が最大である通信チャネルを、自己がビーコン信号を送信する通信チャネルとして選択することにより、各端末によるビーコン信号の送受信をできる限り分散させることができ、次回のビーコン信号までの時間を互いに最大化することができる。したがって、この通信システムにおいては、各端末に対して通信時間を公平に分割することができ、最も通信容量が大きくなる通信チャネルを割り当てることが可能となる。
【０１３８】
さらに、この通信システムにおいては、各端末が送信予定の通信チャネルでの他端末のビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報と、送信先の端末の他の通信チャネルでのビーコン信号の送受信時刻に関する時刻情報とに基づいて、データを送信することができる最大の時間である最大送信可能時間を把握した後、データの送信を試みることから、送信予定の通信チャネルの空き時間を適切に把握することができ、空き時刻まで送信を試みることが可能となり、通信チャネルを最大限利用することが可能となる。
【０１３９】
さらにまた、この通信システムにおいては、送受信するパケットに設けられるプリアンブルを他システムで用いられるプリアンブルと共通とし、各端末が、プリアンブル以降の情報が誤ることで他システムのパケットが発生したことを検出し、他システムのパケットの発生の頻度に基づいて、使用している通信チャネルを変更することにより、他システムからの干渉を検出することができ、干渉の少ない他の通信チャネルへ回避することができる。したがって、この通信システムにおいては、データの衝突が少なくなり、スループットの向上を図ることが可能となる。
【０１４０】
また、この通信システムにおいては、各端末が、他システムのパケットの発生の頻度とともに、各通信チャネルでの受信時間も併せて記録し、受信時間が所定時間を超過した場合には、そのときの誤り数を通信チャネルの変更の判断に用いる有効値として更新することにより、他システムの干渉状況を通信チャネル間で公平に比較することが可能となり、通信チャネルの変更の判断に用いる材料の更新を継続して行なうことから、干渉状況の変化を適切に考慮することが可能となる。
【０１４１】
さらに、この通信システムにおいては、受信側で干渉を検出した場合には、干渉が生じている通信チャネルを使用してデータを送信してくる送信端末に対して、ビーコン信号の送信時刻及び使用する通信チャネルの変更を要求することができ、受信状況の悪い通信チャネルの使用を避け、より良好な通信チャネルに適切に変更することができる。
【０１４２】
さらにまた、この通信システムにおいては、送信側で干渉を検出した場合には、データを受信する受信端末からの応答がない回数を測定し、その頻度が所定値を超過した場合には、ビーコン信号の送信時刻及び使用する通信チャネルを変更することにより、送信側で送信先の受信状況の劣化を認識することができ、自己の判断で自発的に通信チャネルを適切に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
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。
【０１４４】
また、上述した実施の形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１方式に類似する無線ＬＡＮに適用した場合について説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、自律分散制御方式を採用する無線通信システムであれば、いかなるものであっても同様日本発明を適用することができる。
【０１４５】
また、本明細書では、自律分散型の無線ネットワークにおいて、各通信局が他の通信局からの送信信号の検出に応じて衝突を回避しながらメディアへのアクセス制御を行なう場合、並びに予約通信又は優先通信によりメディア・アクセスを行なう場合を主な実施形態として説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、これら以外のメディア・アクセス方式を採用する通信システムにおいても同様に本発明を適用することができる。
【０１４６】
また、本明細書では、自律分散型の無線ネットワークに本発明を適用した実施形態を中心に説明してきたが、勿論、自律分散以外の形態のネットワークであっても、本発明を同様に適用することができる。
【０１４７】
要するに、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】
【０１４８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態として示す通信システムが備える端末の構成を説明するブロック図である。
【図２】図２は、同通信システムにて送受信されるパケットのフォーマットを説明する図である。
【図３】図３は、同通信システムにて送受信されるビーコン信号のフォーマットを説明する図である。
【図４】図４は、ビーコン信号を送信した各端末に割り当てられる優先期間を説明する図である。
【図５】図５は、複数の端末から順次ビーコン信号が送信され、優先期間が割り当てられる様子を説明する図である。
【図６】図６は、ビーコン信号の内容を説明する図であって、同図（Ａ）は、各端末が把握した受信可能なビーコン信号の送受信時刻に関する相対時刻情報と、当該ビーコン信号が送信される通信チャネルの周波数情報との一例を示し、同図（Ｂ）は、ビーコン信号におけるＮＢＯＩフィールドに記述する情報として各端末が保有する内容の一例を示す図である。
【図７】図７は、新規参入端末が、自己が送信するビーコン信号の送信時刻と使用する通信チャネルを決定する際の一連の工程を説明するフローチャートである。
【図８】図８は、他端末からのビーコン信号に基づいて新規参入端末が作成した論理和情報の一例を示す図であって、同図（Ａ）は、他端末が把握しているビーコン信号を送受信する相対時刻情報と、通信チャネルの周波数情報とをすべて重ね合わせて作成した論理和からなる周辺局使用時間帯情報の一例を示し、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）に示す論理和情報に基づいて、ビーコン信号が送受信される間隔が最大である位置を選択した様子を示し、同図（Ｃ）は、同図（Ａ）に示す論理和情報を通信チャネル毎に分割し、ビーコン信号が送受信される間隔が最大である通信チャネルを選択した様子を示す図である。
【図９】図９は、マルチホップ・リンクの構成例を示した図である。
【図１０】図１０は、通信局Ｓｔａ１が、隣接端末ａ、ｂ、ｃから受信したビーコン信号に記載されているＮＢＯＩに基づいて予約通信を行なう時間帯を探索するための動作手順を説明するための図である。
【図１１】図１１は、通信局が予約通信を行なうことが許容されている場合において、新規参入端末が、自己が送信するビーコン信号の送信時刻と使用する通信チャネルを決定する際の一連の工程を示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、同通信システムの具体例として、互いに隣接する端末まで電波が到達するように構成された４つの端末が存在する状況を説明する図である。
【図１３】図１３は、図１２に示す状況下で、各端末が、ビーコン信号とデータとの送受信を行なう様子を説明するタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、図１２に示す各端末が把握しているビーコン信号の送受信時刻情報及び通信チャネルの周波数情報の一例を示す図であって、同図（Ａ）は、端末ＳＴＡ２が把握している情報の一例を示し、同図（Ｂ）は、端末ＳＴＡ１が把握している情報の一例を示し、同図（Ｃ）は、端末ＳＴＡ３が把握している情報の一例を示し、同図（Ｄ）は、端末ＳＴＡ４が把握している情報の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、図１２に示す端末ＳＴＡ２、ＳＴＡ３が、ネットワークへの新規参入時に取得した他端末に関するビーコン信号の時刻情報及び通信チャネル情報から、自己が使用する通信チャネルの情報を取り出して論理和をとり、さらに、送信先の端末ＳＴＡ１の他の通信チャネルでの時刻情報についても論理和をとった結果得られた情報の一例を示す図であり、同図（Ａ）は、端末ＳＴＡ２が得た情報の一例を示し、同図（Ｂ）は、端末ＳＴＡ３が得た情報の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、各端末が他システムの存在を検出するために、他システムのパケット発生回数（データ誤り数）と、各通信チャネルでの受信時間とを記録する様子を説明する図である。
【図１７】図１７は、各端末が、データ誤り数及び受信時間に基づいて、他システムの存在を検出する際の一連の工程を説明するフローチャートである。
【図１８】図１８は、干渉の検出を受信端末が行なった場合において、ビーコン信号の送信時刻及び使用する通信チャネルを変更する際の一連の工程を説明するフローチャートである。
【図１９】図１９は、ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮのインフラストラクチャ・モード時における構成例と、ビーコン信号が送信される様子とを説明する図である。
【図２０】図２０は、ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮのアドホック・モード時における構成例と、ビーコン信号が送信される様子とを説明する図である。
【図２１】図２１は、ＩＥＥＥ８０２．１１方式の無線ＬＡＮのアドホック・モード時における複数の端末間での信号の送受信手順の様子を説明する図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１１…アンテナ
１２…共用器
１３…送信処理部
１４…受信処理部
１５…ベースバンド部
１６…インターフェース部
１７…ＭＡＣ部
１８…ＤＬＣ部
ＳＴＡ０，ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３，ＳＴＡ４…端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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