(57)【要約】【課題】  自律分散型のネットワークにおいて、各通信局がネットワークへの接続関係を簡易な方法により管理する。【解決手段】  ほぼ周期的に送信されるビーコン信号を交換し合い、ビーコン信号に無線通信装置を識別するアドレス情報と、その無線通信装置の動作状態を示す稼動状況情報とを含むことで、ネットワークへの参入処理を簡素化する。接続を拒絶した通信局同士は、ネットワークの一員として上位レイヤでは接続情報伝送を行なわないが、周辺局としてその存在を把握し管理する。また、ビーコン信号を受信できなくなった通信局のディスアソシエーション処理を行なう。【選択図】  図１１
2005236819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の制御局を配置せずに各通信局が自律分散的にネットワーク動作を行なう無線通信システムであって、
各通信局は、所定の周期でアソシエーション・メッセージを報知するとともに、報知されたアソシエーション・メッセージを受信することで、周辺に存在する通信局の状態を検知し、自律分散型ネットワークを構成する通信局を把握する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
通信局は、自局に一意に付与されたアドレス情報、自局の装置能力又は装置属性を示すケーパビリティー情報、自局の稼動状況を示す動作モード情報、周辺局に関する情報のうち少なくとも１つをアソシエーション・メッセージに含める、
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】
通信局は、周辺局から受信できたアソシエーション・メッセージを当該周辺局のアソシエーション状態として管理する、
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４】
上位レイヤやアプリケーションに依存したアソシエーションあるいは認証処理の過程で参入不可能又は認証不可能とされた通信局を含めてアソシエーション状態を管理する、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
通信局は、アソシエーション・メッセージを受信できなくなった周辺局のアソシエーション状態を解除する、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項６】
特定の制御局を配置しない無線通信環境下でデータ伝送を行なう無線通信装置であって、
チャネル上で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アソシエーション・メッセージを生成するアソシエーション・メッセージ生成手段と、
前記通信手段により周辺局から受信したアソシエーション・メッセージを解析するアソシエーション・メッセージ解析手段と、
アソシエーション・メッセージの解析結果に基づいて周辺に存在する通信局の状態を検知し、自律分散型ネットワークを構成する通信局を把握するネットワーク接続関係管理手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
前記アソシエーション・メッセージ生成手段は、自局に一意に付与されたアドレス情報、自局の装置能力又は装置属性を示すケーパビリティー情報、自局の稼動状況を示す動作モード情報、周辺局に関する情報のうち少なくとも１つをアソシエーション・メッセージに含める、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記ネットワーク接続関係管理手段は、周辺局から受信できたアソシエーション・メッセージを当該周辺局のアソシエーション状態として管理する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記ネットワーク接続関係管理手段は、上位レイヤやアプリケーションに依存したアソシエーションあるいは認証処理の過程で参入不可能又は認証不可能とされた通信局を含めてアソシエーション状態を管理する、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記ネットワーク接続関係管理手段は、アソシエーション・メッセージを受信できなくなった周辺局のアソシエーション状態を解除する、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
特定の制御局を配置しない無線通信環境下でデータ伝送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アソシエーション・メッセージを送信するアソシエーション・メッセージ送信ステップと、
周辺局からアソシエーション・メッセージを受信し解析するアソシエーション・メッセージ受信ステップと、
アソシエーション・メッセージの解析結果に基づいて周辺に存在する通信局の状態を検知し、自律分散型ネットワークを構成する通信局を把握するネットワーク接続関係管理ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１２】
特定の制御局を配置しない無線通信環境下でデータ伝送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アソシエーション・メッセージを送信するアソシエーション・メッセージ送信ステップと、
周辺局からアソシエーション・メッセージを受信し解析するアソシエーション・メッセージ受信ステップと、
アソシエーション・メッセージの解析結果に基づいて周辺に存在する通信局の状態を検知し、自律分散型ネットワークを構成する通信局を把握するネットワーク接続関係管理ステップと、
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、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、特定の制御局を配置せずに各通信局が自律分散的にネットワーク動作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・プログラムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、自律分散型のネットワークにおいて、各通信局がネットワークへの接続関係を簡易な方法により管理する、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、自律分散型のネットワークにおいて、各通信局のネットワークへのアソシエーション状態を簡易な手順で管理する、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】
ＬＡＮを始めとするコンピュータ・ネットワーキングにより、情報資源の共有や機器資源の共有を効率的に実現することができる。ここで、旧来の有線方式による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。
【０００４】
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。
【０００５】
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（例えば、非特許文献４を参照のこと），ｂ，ｇといった拡張規格が存在する。
【０００６】
一般的には、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用いられている。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
自律分散型アドホック・ネットワークでは、自己の周囲にある無線通信装置との間でネットワークを形成し、無線通信装置に接続された機器のアプリケーションの指示によって必要に応じて通信が必要な無線通信装置に対して所定の情報を伝送する方法が用いられている。
【００１１】
アドホック型無線通信システムには中央制御局が存在しないので、例えば家庭用電気機器からなるホーム・ネットワークを構成するのに適している。アドホック・ネットワークには、１台が故障又は電源オフになってもルーティングを自動的に変更するのでネットワークが破綻しにくい、移動局間でパケットを複数回ホップさせることにより高速データレートを保ったままで比較的遠くまでデータを伝送することが出来る、といった特徴がある。アドホック・システムにはいろいろな開発事例が知られている（例えば、非特許文献５を参照のこと）。
【００１２】
例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１系の無線ＬＡＮシステムでは、ＩＥＥＥ８０２．１１におけるネットワーキングは、ＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）の概念に基づいている。
【００１３】
ＢＳＳは、ＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ：制御局）のようなマスタが存在する「インフラストラクション・モード」で定義されるＢＳＳと、複数の移動局（Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：移動局）のみにより構成される「アドホック・モード」で定義されるＩＢＳＳ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ＢＳＳ）の２種類で構成される。後者のアドホック・モードでは、制御局を配さなくとも自律分散的にピア・ツウ・ピア（Ｐｅｅｒ  ｔｏ  Ｐｅｅｒ）で動作する。そして、ビーコン送信時間になると各端末がランダムな期間をカウントし、その期間が終わるまでに他の端末のビーコンを受信しなかった場合に、自分がビーコンを送信する。
【００１４】
インフラストラクション・モードのＢＳＳにおいては、無線通信システム内にコーディネイションを行なうアクセス・ポイントが必須である。すなわち、アクセス・ポイントは、自局周辺で電波の到達する範囲をＢＳＳとしてまとめ、いわゆるセルラ・システムで言うところの「セル」を構成する。アクセス・ポイント近隣に存在する移動局は、アクセス・ポイントに収容され、ＢＳＳのメンバとしてネットワークに参入する。
【００１５】
アクセス・ポイントは適当な時間間隔でビーコンと呼ばれる制御信号を送信し、このビーコンを受信可能である移動局はアクセス・ポイントが近隣に存在することを認識し、さらにアクセス・ポイントとの間でコネクション確立を行なう。これに対し、アクセス・ポイント周辺の移動局は、ビーコンを受信することにより、内部のＴＢＴＴフィールドをデコードすることにより次回のビーコン送信時刻を認識することが可能であるから、場合によっては（受信の必要がない場合には）、次回あるいは複数回先のＴＢＴＴまで受信機の電源を落としスリープ状態に入ることもある。
【００１６】
インフラストラクション・モード時には、アクセス・ポイントのみが所定フレーム周期でビーコンを送信する。他方、周辺移動局は、アクセス・ポイントからのビーコンを受信することでネットワークへの参入を果たし、自らはビーコンを送信しない。
【００１７】
一方、アドホック・モードのＩＢＳＳにおいては、複数の移動局同士でネゴシエーションを行なった後に自律的にＩＢＳＳを定義する。ＩＢＳＳが定義されると、移動局群は、ネゴシエーションの末に、一定間隔毎にＴＢＴＴを定める。各移動局は自局内のクロックを参照することによりＴＢＴＴが到来したことを認識すると、ランダム時間の遅延の後、未だ誰もビーコンを送信していないと認識した場合にはビーコンを送信する。
【００１８】
一般に、複数の無線通信装置を組んでネットワークを構成する場合には、インフラストラクション・モードが利用され、各通信局はアクセス・ポイントの配下に接続される。インフラストラクション・モード下では、通信局は、アクセス・ポイントに接続するために所定のメッセージを相互に交換する。そして、接続が許可された通信局のみがアクセス・ポイントに接続されネットワークを形成する、というネットワーク参入方法、すなわちアソシエーション手順が規定されている。また、ネットワークから外れる場合には、コーディネータとの間で、ディスアソシエーション動作を行なうことで、そのネットワークから離れる動作が定義されている（例えば、非特許文献６を参照のこと）。
【００１９】
また近年では、高速無線パーソナルエリアネットワークの実用化が進められていて、主に、ＩＥＥＥ８０２．１５．３で標準化作業が行なわれている。ここでは、ネットワークを構成する無線通信装置の１つがコーディネータと呼ばれる制御局として動作し、その周辺に存在する無線通信装置がコーディネータとの間でアソシエーション動作をすることで、ネットワークに参入する動作が定義されている。
【００２０】
これに対し、アドホック・モードは、直接通信可能な範囲にある特定の通信局同士でピア・ツー・ピアで接続するモードであり、アクセス・ポイントを配置したり、無線ネットワークに存在する他の通信装置の存在を把握したりする必要がないため、簡易に通信が行なうことができることを特徴とする（前述）。このため、インフラストラクション・モードで用意されているようなアソシエーション／ディスアソシエーションのための手順といったネットワーク参入方法は、従来は必要ではないとされてきた。
【００２１】
【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
【非特許文献４】Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ  ｔｏ  ＩＥＥＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｌｏｃａｌ  ａｎｄ  ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ−Ｐａｒｔ  １１：  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ：  Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  ｉｎ  ｔｈｅ  ５ＧＨＺ  Ｂａｎｄ
【非特許文献５】Ｃ．Ｋ．Ｔｈｏ著“Ａｄ Ｈｏｃ Ｍｏｂｉｌｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ”（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ Ｈａｌｌ ＰＴＲ社刊）
【非特許文献６】Ｐａｒｔ１１： Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ  ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１−１９９７（Ｐａｇｅ ２５  ５．７．２ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，５．７．３ Ｒｅａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，５．７．４  Ｄｉｓａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
従来の無線ＬＡＮシステムでは、アクセス・ポイントは、自己の配下に存在する通信局からの情報を常に受信し管理する必要があり、通常の通信局に較べて処理が複雑である。
【００２３】
これに対し、従来のアドホック・ネットワークでは、近隣に存在する通信局同士でピア・ツー・ピア接続にて直接的に情報を受け渡す。このため、アクセス・ポイントとのアソシエーション手順が用意されていない。
【００２４】
しかしながら、自律分散型のアドホック・ネットワークにおいても、各通信局を管理するためには、無線ＬＡＮシステムにおけるインフラストラクション・モードとして用意されているネットワークへの参入方法としてのアソシエーション手順と同様の処理が必要になる、と本発明者らは思料する。
【００２５】
例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．３準拠の高速無線ＰＡＮでは、各通信局はコーディネータと所定のアソシエーション手順を踏まないと、ネットワーク内で信号の交換が行なうことができない。このため、例えばあるネットワークの干渉元となっている無線通信装置にも所定のアソシエーション手順を踏んで干渉防止対策を施さなければならない。
【００２６】
これを自律分散型アドホック・ネットワークに当てはめた場合、各通信局は、自局の近隣に存在する周辺局を把握するとともに、これらの動作状態を常に把握するための手順が必要になってくる。
【００２７】
特に、アソシエーション済みの通信局がネットワークから切除される場合には、ディスアソシエーション・メッセージを交換する必要があるが、自律分散型ネットワークでは、ネットワークの上に存在するすべての通信局との間でメッセージを交換しなければならない。
【００２８】
このため、通信局は、常時受信動作を行ない、変化があった場合には再度アソシエーション手順を起動させ、再びアドホック・ネットワークに参入しなければならず、装置動作の処理がかなり複雑になってしまう。
【００２９】
また、無線リンクでは、ケーブルなどの有線接続と異なり、接続状態が常に１００％保証されている訳ではない。例えば、電波伝播状態が一時的に悪化して接続が途切れ、再び接続が確立した場合には、再度アソシエーション動作を行なわなければならない。このため、アソシエーション手順を行なう処理はますます複雑となり、処理負荷も過大となる。
【００３０】
さらにアドホック・ネットワークでは、ユーザ（あるいは通信プロトコルの上位レイヤ）の間で接続を拒絶した通信局同士であっても、接続が復旧した時点で、再度所定のアソシエーション動作を行なった後、再びユーザ（あるいは通信プロトコルの上位レイヤ）の間で接続を拒絶する手順を踏む必要がある。
【００３１】
本発明は、上述した技術的課題を鑑みたものであり、その主な目的は、特定の制御局を配置せずに各通信局が自律分散的にネットワーク動作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。
【００３２】
本発明のさらなる目的は、自律分散型のネットワークにおいて、各通信局がネットワークへの接続関係を簡易な方法により管理することができる、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。
【００３３】
本発明のさらなる目的は、自律分散型のネットワークにおいて、各通信局のネットワークへのアソシエーション状態を簡易な手順で管理することができる、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】
【００３４】
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、特定の制御局を配置せずに各通信局が自律分散的にネットワーク動作を行なう無線通信システムであって、
各通信局は、所定の周期でアソシエーション・メッセージを報知するとともに、報知されたアソシエーション・メッセージを受信することで、周辺に存在する通信局の状態を検知し、自律分散型ネットワークを構成する通信局を把握する、
ことを特徴とする無線通信システムである。
【００３５】
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。
【００３６】
本発明によれば、本発明では、各通信局は、所定の周期でアソシエーション・メッセージを報知するとともに、報知されたアソシエーション・メッセージを受信することで、周辺に存在する通信局の状態を検知し、自律分散型ネットワークを構成する通信局を把握することができる。
【００３７】
このアソシエーション・メッセージに、アドレス情報、能力情報、属性情報、稼動状況、周囲の通信装置の存在情報を含めることで、アソシエーション・メッセージを受信した通信局は、周囲の通信局の動作状態を即座に把握することができる。
【００３８】
また、通信局は、受信したアソシエーション・メッセージに含まれているアドレス情報をアソシエーション状態として管理することで、自律分散ネットワークにおけるアソシエーション処理を簡素化することができる。
【００３９】
また、通信局は、アソシエーション・メッセージを受信できなくなった周辺局のアソシエーション状態を解除することで、ディスアソシエーション処理を無手順で定義することができる。
【００４０】
また、本発明の第２の側面は、特定の制御局を配置しない無線通信環境下でデータ伝送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アソシエーション・メッセージを送信するアソシエーション・メッセージ送信ステップと、
周辺局からアソシエーション・メッセージを受信し解析するアソシエーション・メッセージ受信ステップと、
アソシエーション・メッセージの解析結果に基づいて周辺に存在する通信局の状態を検知し、自律分散型ネットワークを構成する通信局を把握するネットワーク接続関係管理ステップと、
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。
【００４１】
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】
【００４２】
本発明によれば、特定の制御局を配置せずに各通信局が自律分散的にネットワーク動作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。
【００４３】
また、本発明によれば、自律分散型のネットワークにおいて、各通信局がネットワークへの接続関係を簡易な方法により管理することができる、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。
【００４４】
本発明によれば、自律分散型アドホック・ネットワークにおける、簡易なアソシエーション手順を設けることができる。すなわち、従来のようなアソシエーション手順を取らず、簡単なアソシエーション・メッセージの交換だけで、通信局同士でネットワーク接続関係を持ち、アソシエーション状態の管理を行なうことができる。さらに、一旦アソシエーション状態となった無線通信装置と、通信ができなくなった場合にアソシエーション状態を自動的に解除する仕組みを規定し、ディスアソシエーション手続きを簡素化することができる。
【００４５】
本発明によれば、例えば各通信局が所定の周期でビーコンを報知し互いを認識し合うことで運用される自律分散型のネットワークにおいて、通信局は、自局のアドレス情報や現在の稼動状況をビーコン情報の内部に含ませて報知することで、従来のようにアソシエーション手順をせずに、ビーコン情報の交換だけで容易にアドホック・ネットワークへの参入処理を行なうことができる。
【００４６】
また、本発明によれば、通信局は、上位レイヤやアプリケーションに依存したアソシエーションや認証処理の過程で参入不可能あるいは認証不可能とされた通信局を含めて、周囲の無線通信装置の間で自律分散的にネットワークを管理することができる。
【００４７】
また、本発明によれば、通信局は、一旦アソシエーション状態にある無線通信装置からの信号が途絶えた場合に、アソシエーション状態を自動的に解除する、ディスアソシエーション処理を行なうことができる。
【００４８】
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】
【００４９】
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。
【００５０】
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、複数の通信局間でネットワークを構築する。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。また、以下の説明では、各通信局は単一のチャネルを想定しているが、複数の周波数チャネルすなわちマルチチャネルからなる伝送媒体を用いた場合に拡張することも可能である。
【００５１】
本発明に係る無線ネットワーク・システムは、特定の制御局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）フレームによりチャネル・リソース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伝送を行なうこともできる。
【００５２】
以下に説明する各通信局での処理は、基本的には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、本発明の位置実施形態に係る自律分散型ネットワークの構成を模式的に示している。図示のネットワークは、通信装置＃１から通信装置＃７のように、複数の無線通信装置が空間上に配置され、近隣に存在する通信装置とは直接通信を行なうことができる。
【００５４】
ここで、通信装置＃１は、その電波到達範囲１１（＃１を中心とした楕円の破線内）にある近隣の通信装置＃２、＃３、＃４と直接通信ができるが、その範囲外の通信装置＃５、＃６、＃７とは直接通信ができない。
【００５５】
また、通信装置＃２は、近隣にある通信装置＃１、＃４と直接通信ができるが、その他の通信装置＃３、＃５、＃６、＃７とは直接通信ができない。
【００５６】
また、通信装置＃３は、近隣にある通信装置＃１、＃６、＃７と直接通信ができるが、その他の通信装置＃２、＃４、＃５とは直接通信ができない。
【００５７】
また、通信装置＃４は、近隣にある通信装置＃１、＃２、＃５と直接通信ができるが、その他の通信装置＃３、＃６、＃７とは直接通信ができない。
【００５８】
また、通信装置＃５は、近隣にある通信装置＃４とのみ直接通信ができるが、その他の通信装置＃１、＃２、＃３、＃６、＃７とは直接通信ができない。
【００５９】
また、通信装置＃６は、近隣にある通信装置＃３とのみ直接通信ができるが、その他の通信装置＃１、＃２、＃４、＃５、＃７とは直接通信ができない。
【００６０】
また、通信装置＃７は、近隣にある通信装置＃３とのみ直接通信ができるが、その他の通信装置、＃１、＃２、＃４、＃５、＃６とは直接通信ができない。
【００６１】
本実施形態のように、制御局を特に配置しない自律分散型の無線通信システムでは、各通信局は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ようになっている。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、伝送フレーム周期はビーコン間隔によって定義される。また、各通信局は、伝送フレーム周期に相当する期間だけチャネル上をスキャン動作することにより、周辺局から送信されるビーコン信号を発見し、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。本明細書では、ビーコン送信間隔である伝送フレーム周期のことを、「スーパーフレーム（Ｔ＿ＳＦ）」と呼ぶことにする。
【００６２】
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。
【００６３】
各通信局は、自局のビーコン送信タイミングをスーパーフレームの先頭位置とする。言い換えれば、各通信局は独自にスーパーフレーム構成を設定し、近隣局のスーパーフレーム構成とは開始タイミングが重ならないように設定する。
【００６４】
例えば、スーパーフレームを４０ミリ秒とし、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。
【００６５】
本実施形態に係る自律分散型ネットワークにおいて、スーパーフレーム内で各通信局がビーコン送信を行なう手順について、図２を参照しながら説明する。
【００６６】
図示の例では、無線通信装置＃１は、近隣にある通信装置＃２、＃３、＃４のビーコン信号（Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４）を受信し、それらのビーコン信号と重ならないタイミングで自身のビーコン信号（Ｂ１）を送信して、次のビーコン信号送信タイミング（Ｂ１'）までの周期を自己のスーパーフレーム周期を設定する。
【００６７】
同様に、通信装置＃２は、近隣にある通信装置＃１、＃４のビーコン信号（Ｎ１、Ｎ４）を受信することができる。また、通信装置＃３は、自局の近隣にある通信装置＃１、＃６、＃７のビーコン信号（Ｎ１、Ｎ６、Ｎ７）を受信することができる。また、通信装置＃４は、自局の近隣にある通信装置＃１、＃２、＃５のビーコン信号（Ｎ１、Ｎ２、Ｎ５）を受信することができる。また、通信装置＃５は、自局の近隣にある通信装置＃４のビーコン信号（Ｎ４）を受信することができる。また、通信装置＃６は、自局の近隣にある通信装置＃３のビーコン信号（Ｎ３）を受信することができる。また、通信装置＃７は、自局の近隣にある通信装置＃３のビーコン信号（Ｎ３）を受信することができる。
【００６８】
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。
【００６９】
図３には、ネットワークを形成する無線通信装置の間でビーコン信号を交換し合ってアソシエーション動作を行なう様子を示している。
【００７０】
通信装置＃１のビーコン信号に含まれるアソシエーション情報は、通信装置＃２、＃３、＃４で受信され、それぞれの通信装置に通信装置＃１のアドレス情報や属性情報などのアソシエーション情報が配布される。
【００７１】
同様に、通信装置＃２のビーコン信号に含まれるアソシエーション情報は、通信装置＃１、＃４で受信され、それぞれの通信装置に通信装置＃２のアドレス情報や属性情報などのアソシエーション情報が配布される。
【００７２】
また、 通信装置＃３のビーコン信号に含まれるアソシエーション情報は、通信装置＃１、＃６、＃７で受信され、それぞれの通信装置に通信装置＃３のアドレス情報や属性情報などのアソシエーション情報が配布される。
【００７３】
また、通信装置＃４のビーコン信号に含まれるアソシエーション情報は、通信装置＃１、＃２、＃５で受信され、それぞれの通信装置に通信装置＃４のアドレス情報や属性情報などのアソシエーション情報が配布される。
【００７４】
また、通信装置＃５のビーコン信号に含まれるアソシエーション情報は、通信装置＃４でのみ受信され、通信装置＃４にのみ通信装置＃５のアドレス情報や属性情報などのアソシエーション情報が配布される。
【００７５】
また、通信装置＃６のビーコン信号に含まれるアソシエーション情報は、通信装置＃３でのみ受信され、通信装置＃３にのみ通信装置＃６のアドレス情報や属性情報などのアソシエーション情報が配布される。
【００７６】
また、通信装置＃７のビーコン信号に含まれるアソシエーション情報は、通信装置＃３でのみ受信され、通信装置＃３にのみ通信装置＃７のアドレス情報や属性情報などのアソシエーション情報が配布される。
【００７７】
これより、各無線通信装置で、近隣に存在する無線通信装置のビーコン信号を受信することができるので、ビーコン信号によって各無線通信装置のアソシエーション情報を通知することで、自律分散型アドホック・ネットワークにおいて、無手順でアソシエーション処理を遂行することができる。
【００７８】
図４には、本実施形態に係る自律分散型ネットワークにおいて、通信局毎に管理されるスーパーフレームの内部構成を模式的に示している。各通信局はビーコン送信によって自己のスーパーフレームを定義されており、以下では、そのスーパーフレーム内の利用方法について説明する。
【００７９】
スーパーフレーム周期（Ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ Ｄｕｒａｔｉｏｎ）は、各通信局が自己のビーコン送信（Ｂｅａｃｏｎ）によって定義し、このビーコン送信タイミングを基準にして、ビーコン相対位置毎に、さらに細分化されたビーコン相対位置として管理が行なわれる。図示の例では、１スーパーフレームが６４等分され、０〜６３という６４個の相対位置すなわちスロットが配設されている。
【００８０】
ここで、先頭ビーコン相対位置（位置番号：０）では、ビーコンの送信に続いて、自己の優先利用領域（ＴＰＰ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ Ｐｅｒｉｏｄ）が設定されている。
【００８１】
この優先利用領域ＴＰＰでは、その無線通信装置が動作状態となり、自己からのメッセージ送信や、自己宛のメッセージの受信が行なわれる。
【００８２】
さらに、ビーコン相対位置：０以外の場所（位置番号１〜６３）は、競合利用領域（ＦＡＰ：Ｆａｉｒｌｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ）として設定され、通信の需要がある場合に、隣接する無線通信装置の間で必要に応じて利用される。
【００８３】
また、優先利用領域ＴＰＰとして設定された領域でも、所定の通信が終了した場合、あるいは通信が行なわれない場合には優先利用領域ＴＰＰが終了し、自動的に競合利用領域ＦＡＰとして、隣接する無線通信装置の間で必要に応じて利用される。
【００８４】
あるいは、競合利用領域ＦＡＰの一部を、自己の優先利用領域ＴＰＰとして設定し、特定の無線通信装置からの通信に優先的に利用をする構成をとっても良い。
【００８５】
図５には、通信局が自局のビーコン送信後のタイミングで構成されるＴＰＰ区間及びＦＡＰ区間においてそれぞれ送信を開始するための動作を図解している。
【００８６】
ＴＰＰ区間内では、通信局は、自局のビーコンを送信した後、より短いフレーム間隔ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  Ｉｎｔｅｒ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）の後に送信を開始することができる。図示の例では、ビーコン送信局はＳＩＦＳの後にＲＴＳパケットを送信する。そして、その後も、送信されるＣＴＳ、データ、ＡＣＫの各パケットも同様にＳＩＦＳのフレーム間スペースで送信することにより、近隣局に邪魔されず、一連の通信手順を実行することができる。
【００８７】
これに対し、ＦＡＰ区間では、ビーコン送信局も、他の周辺局と同様のフレーム間隔ＬＩＦＳ（Ｌｏｎｇ  Ｉｎｔｅｒ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）にランダム・バックオフを加えた時間だけ待機してから送信開始する。言い換えれば、すべての通信局にランダムなバックオフにより送信権が均等に与えられることになる。但し、ＬＩＦＳはＳＩＦＳよりも長い。図示の例では、他局のビーコンが送信された後、まずＬＩＦＳだけメディア状態を監視し、この間にメディアがクリアすなわち送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行ない、さらにこの間にも送信信号が存在しない場合に、ＲＴＳパケットを送信する。なお、ＲＴＳ信号に起因して送信されるＣＴＳ、データ、ＡＣＫなどの一連のパケットは、ＳＩＦＳのフレーム間スペースで送信することにより、近隣局に邪魔されず、一連の通信手順を優先的に実行することができる。
【００８８】
上述した信号の往来管理方法によれば、優先度の高い（すなわち優先利用領域を利用する）通信局がより短いフレーム間スペースを設定することで優先的に送信権を獲得することができる。
【００８９】
但し、優先送信期間ＴＰＰは、最小ビーコン間隔以下の一定期間に固定され、その後はＦＡＰというすべての通信局が共通のＩＦＳとランダム・バックオフで均等な条件で通信権を得る期間へと移行する。このため、通信局が、上位レイヤからの要求により、スーパーフレーム毎に１回のビーコン送信で得られる優先送信期間ＴＰＰを超えた通信帯域が必要となった場合には、例えば正規ビーコン以外に補助ビーコンを送信し、さらにＴＰＰの獲得を行なうことができるようになっている。
【００９０】
図６には、自律分散ネットワークを構成する通信局として動作する無線通信装置の状態遷移図を示している。図示の例では、この通信装置が動作すべき状態を待っている「動作待ちモード」と、所定の周期で近隣の通信装置のビーコン受信を行う「ビーコン・スキャン・モード」と、「アソシエーション・パラメータの記載」と、「アソシエーション・パラメータの抹消」と、自己のビーコンを送信する「ビーコン送信モード」と、近隣の通信装置から送られるデータを受信する「データ受信モード」と、近隣の通信装置にデータを送信する「データ送信モード」の７つの状態が定義されている。
【００９１】
通信局は、通常動作待ちモードとして休眠状態にあり、ビーコン・スキャン周期が到来したら、ビーコン・スキャン・モードに移行する。
【００９２】
ここで、ビーコン・スキャン・モードにある場合には、ビーコン受信を行い、新規ビーコンの受信でアソシエーション・パラメータの記載を行ない、既存ビーコンの消滅でアソシエーション・パラメータの抹消を行う。
【００９３】
ビーコン・スキャン周期が終了した場合には、動作待ちモードに移行するが、ビーコン・スキャン周期内にある場合には、ビーコン・スキャン動作を継続する。
【００９４】
動作待ちモードにある通信局は、自局ビーコンの送信時刻が到来した場合には、ビーコン送信モードにおいて、自己のアソシエーション・パラメータを記載したビーコン送信を行い、その後一旦、動作待ちモードに戻るとともに、データ受信時刻が到来した場合には、データ受信モードに移行して、所定の時間にわたり自己宛データの受信動作を行ない、所定の時刻が終了した後に動作待ちモードに復帰する。
【００９５】
そして、インターフェースで送信データを受理した場合には、データ送信モードに遷移し、格納されたアソシエーション・パラメータに従ってデータ送信を行い送信完了後に動作待ちモードに戻る。
【００９６】
また、図７には、通信局として動作する無線通信装置のアクセス制御方法としての状態遷移図についての例を示している。図示の例では、自局が優先送信権を獲得しているＴＰＰ期間に相当する「優先送信モード」と、すべての通信局が優先送信権を得ていないＦＡＰ期間に相当する「通常送信モード」に加え、他局の優先送信期間ＴＰＰに相当する「非優先送信モード」という状態が定義されている。
【００９７】
通信局は、通常動作モード下では、通常のフレーム間隔ＭＩＦＳにランダム・バックオフを加えた期間だけ待機してから送信開始する。ＦＡＰの期間中はシステム内のすべての通信局は、ＭＩＦＳ＋バックオフにて送信する
【００９８】
ここで、自局のビーコン送信タイミングＴＢＴＴが到来し、ビーコンを送信した後、優先送信モードに遷移し、優先送信期間ＴＰＰを獲得する。
【００９９】
優先送信モード下では、ＭＩＦＳよりも短いフレーム間隔ＳＩＦＳの待機時間だけで送信することにより、近隣局に邪魔されず、送信権を獲得することができる。通信局は、上位レイヤから要求される帯域量に相当する長さの優先送信期間ＴＰＰだけ優先送信モードを継続する。そして、ＴＰＰが終了し、ＦＡＰへ移行したときには、通常送信モードへ復帰する。
【０１００】
また、他局からのビーコンを受信し、当該他局の優先送信期間に突入したときには、非優先送信モードに遷移する。非優先送信モード下では、通常送信モード時のフレーム間隔ＭＩＦＳよりもさらに長いフレーム間隔ＬＩＦＳにランダム・バックオフを加えた期間だけ待機してから送信開始する。
【０１０１】
そして、他局のＴＰＰが終了し、ＦＡＰへ移行したときには、通常送信モードへ復帰する。
【０１０２】
再び図４に戻って、スーパーフレームの構成について説明する。本実施形態に係る無線通信システムでは、所定のビーコン・スキャン周期を定義し、周辺の無線通信装置からのビーコン信号の有無を検出し、既存の無線通信装置の消滅（直接通信可能範囲からの移動を含む）や、新規無線通信装置の検出すなわちスキャン動作を行なうことができる。
【０１０３】
このスキャン動作では、所定のビーコン・スキャン周期に１回だけ、スキャン対象となるスーパーフレーム周期（Ｓｃａｎ Ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ Ｄｕｒａｔｉｏｎ）に渡り、優先利用領域ＴＰＰを含んだ競合利用領域ＦＡＰにおいて連続受信動作をして、周囲に存在する無線通信装置のビーコン信号を受信する。
【０１０４】
本実施形態に係る自律分散型ネットワークでは、各通信局はアソシエーション・パラメータを含んだビーコン信号を用意し、それぞれスーパーフレーム周期毎に報知するとともに、周辺局からのビーコン信号をスキャン動作などで受信する。これによって、Ｓｃａｎ Ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ Ｄｕｒａｔｉｏｎに新規の無線通信装置からビーコン信号を受信することができれば、その無線通信装置と自動的にアソシエーション処理が行なえることとなる。
【０１０５】
図８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１００の機能構成を模式的に示している。図示の無線通信装置１００は、同じ無線システム内では、本発明に係るアソシエーション並びにディスアソシエーションの手順により自律的なネットワーク接続関係の管理を行なうことでネットワークを形成し、衝突を回避しながら効果的にチャネル・アクセスを行なうことができる。
【０１０６】
図示の通り、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、アンテナ１０９と、無線受信部１１０と、ビーコン解析部１１２と、情報記憶部１１３と、受信信号解析部１１４とで構成される。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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を一元的に行なう。本実施形態では、基本的には、ＣＳＭＡ又はＴＤＭＡに基づくメディア・アクセス制御を行なうとともに、他の通信局との間で優先通信をハンドルすることができる。ＣＳＭＡに基づくアクセス手順では、伝送路の状態を監視しながらランダム時間にわたりバックオフのタイマーを動作させ、この間に送信信号が存在しない場合に送信権を獲得する。
【０１１０】
また、本実施形態では、中央制御部１０３は、周辺局から受信されるビーコン信号に含まれるアソシエーション・メッセージの記載内容に基づいて、周辺局のアソシエーションやディスアソシエーションなどの手順を行ない、自律的にネットワーク接続関係を管理するようになっている。
【０１１１】
ビーコン生成部１０４は、自局がスーパーフレーム毎に報知するビーコン信号を生成する。また、ビーコン解析部１１２は、他局から受信できたビーコン信号や、ビーコン信号を解析する。
【０１１２】
本実施形態では、ビーコン信号には、アソシエーション状態を管理するために必要な情報からなるアソシエーション・メッセージが含まれる。アソシエーション・メッセージは、例えば、アドレス情報、能力情報、属性情報、稼動状況、周囲の通信装置の存在情報などで構成される。アソシエーション・メッセージを受信することにより、周囲の通信局の動作状態を即座に把握することができる。ビーコンを解析して、ビーコン相対位置などからなる近隣装置情報や、アソシエーション情報を取得することができ、これらの情報は情報記憶部１１３に格納される。
【０１１３】
無線送信部１０６は、送信信号をＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）など所定の変調方式で変調する変調器や、デジタル送信信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、アナログ送信信号を周波数変換してアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた送信信号の電力を増幅するパワーアンプ（ＰＡ）など（いずれも図示しない）を含み、所定の伝送レートにて、伝送レートにてパケット信号の無線送信処理を行なう。
【０１１４】
無線受信部１１０は、アンテナ１０９を介して他局から受信した信号を電圧増幅する低雑音アンプ（ＬＮＡ）や、電圧増幅された受信信号を周波数変換によりダウンコンバートするダウンコンバータ、自動利得制御器（ＡＧＣ）、アナログ受信信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器、同期獲得のための同期処理、チャネル推定、ＯＦＤＭなどの復調方式により復調処理する復調器など（いずれも図示しない）で構成される。
【０１１５】
受信信号解析部１１４は、無線受信部１１０で抽出された情報から、処理すべきユーザ・データであるか否かを判断する。
【０１１６】
アンテナ１０９は、他の無線通信装置宛に信号を所定の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。
【０１１７】
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、自己のパケット送信タイミングやＲＴＳ／ＣＴＳ方式に則った各パケット（ＲＴＳ、ＣＴＳ、データ、ＡＣＫなど）の送信タイミングの制御（直前のパケット受信から自局がパケットを送信するまでのフレーム間隔ＩＦＳや、競合伝送時におけるバックオフの設定など）、他局宛てのパケット受信時におけるＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｖｅｃｔｏｒ）の設定、ビーコンの送受信などのタイミング制御を行なう。
【０１１８】
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プログラムや、受信したパケットやビーコンの解析結果から得られる情報などを蓄えておく。例えばビーコンを解析して得られる近隣装置の情報やアソシエーション情報は、情報記憶部１１３に格納される。このアソシエーション情報として、近隣通信装置アドレス、近隣通信装置稼動状況、近隣通信装置能力情報、近隣通信装置属性情報、近隣Ｎｏｄｅ存在情報、優先利用エリア設定情報などから構成される。
【０１１９】
図９には、本実施形態に係る自律分散型ネットワークにおいて利用されるビーコン・フレームの構成例を示している。
【０１２０】
このビーコン信号は、共通のＭＡＣヘッダ情報、サブＭＡＣヘッダ情報と、ペイロード部で構成され、受信局側ではそれぞれの部分が必要に応じて復号されるようになっている。
【０１２１】
共通のＭＡＣヘッダ情報は、このフレームの多重数ＭＵＸと、このフレームの受信が必要な無線通信装置を示す（ブロードキャスト指定）受信先アドレスＲｘ ＡＤと、このフレームの送信元となる無線通信装置を特定する送信元アドレスＴｘ ＡＤと、この部分の誤り検出を行なうヘッダ・チェック・シーケンスＨＣＳで構成される。
【０１２２】
また、サブＭＡＣヘッダ情報は、このフレームの形式がビーコンであることを示す識別子Ｔｙｐｅと、このフレームのうち可変長となるペイロード部分の情報長Ｌｅｎｇｔｈと、無線通信装置の動作状況を示す稼動状況と、この部分の誤り検出を行なうヘッダ・チェック・シーケンスＨＣＳで構成される。
【０１２３】
さらにビーコン・フレームのデータ・ペイロード部分として、この無線通信装置の動作能力を示す能力情報と、この無線通信装置の属性を表わした属性情報と、この無線通信装置の近隣にある他の無線通信装置の有無を示す近隣Ｎｏｄｅ存在情報と、さらに必要に応じて追加設定される、この無線通信装置における優先利用領域を示す優先利用Ａｒｅａ設定、そしてこのペイロード部分の誤り検出を行なうフレーム・チェック・シーケンスＦＣＳで構成される。
【０１２４】
本実施形態では、各無線通信装置が、自己のビーコン送信位置を基準に、周辺の無線通信装置から届いたビーコン信号に含まれるアソシエーション・パラメータを管理するために、アソシエーション・テーブルをそれぞれ自律分散的に管理している。図１０には、このアソシエーション・テーブルの構成例を示している。
【０１２５】
このテーブルは、スーパーフレーム周期を１／６４に分割して構成される時間ロット毎に１つのエントリが設けられ、各エントリに相当するタイミングで無線通信装置を収容することができる。
【０１２６】
アソシエーション・パラメータ・テーブルの各エントリには、ビーコン相対位置とともに、通信装置アドレス、通信装置稼動状況、通信装置能力情報、通信装置属性情報、近隣Ｎｏｄｅ存在情報、優先利用エリア設定情報などを格納するためのフィールドが用意されている。
【０１２７】
このアソシエーション・パラメータ・テーブルの０番目のエントリは、自局の送信ビーコンに相当し、自局から周囲局宛に送信されるアソシエーション・パラメータが格納される。
【０１２８】
そして、スーパーフレーム内でビーコン信号が受信される度に、自局のビーコン送信位置を基準としたエントリに最新の状態が管理される。
【０１２９】
また、ビーコン信号の受信がない領域に相当するエントリは、未使用領域として管理される。この場合、データ伝送時などに必要に応じて、自己の優先利用Ａｒｅａとして設定を行なうようにしても良い。
【０１３０】
図１１には、本実施形態に係る自律分散型ネットワークにおいて、各通信局が行なうアソシエーション動作の手順をフローチャートの形式で示している。この動作手順は、実際には、本実施形態に係る自律分散型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１００内で、中央制御部１０３が所定の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。
【０１３１】
まず、無線通信装置に電源が投入されると（ステップＳ１）、自己のアドレス情報を設定するとともに（ステップＳ２）、自己の能力情報と属性情報の設定を行なう（ステップＳ３）。
【０１３２】
そして、近隣無線通信装置からのビーコン信号の受信スキャン動作を行なう（ステップＳ４）。このスキャン期間終了前に（ステップＳ５）、ビーコン情報の受信があれば（ステップＳ６）、該当するビーコンの無線通信装置アドレスを獲得する（ステップＳ７）。ここで受信したビーコンの送信元が新規に出現した無線通信装置であれば、該当する無線通信装置のアドレスを獲得し（ステップＳ８）、上述したアソシエーション・パラメータ・テーブルに記載する（ステップＳ９）。
【０１３３】
さらに、受信したビーコンの送信元が新規無線通信装置以外でも、ビーコンの受信に応じて、近隣の無線通信装置からの情報を収集し（ステップＳ１０）、前記アソシエーション・パラメータ・テーブルに、通信装置の稼動状況や、近隣Ｎｏｄｅ存在状況や、通信装置の能力・属性情報を記録していく（ステップＳ１１〜Ｓ１３）。
【０１３４】
そして、受信したビーコンの送信元となる無線通信装置を、自己の近隣Ｎｏｄｅ存在情報として設定する（ステップＳ１４）。
【０１３５】
また、受信したビーコンの送信元となる無線通信装置の優先利用エリアを設定する（ステップＳ１５）。
【０１３６】
その後、所定のビーコン受信動作を継続するために、ステップＳ５に戻り、スキャン期間終了まで受信を継続する。
【０１３７】
また、ステップＳ６においてビーコンが受信できない場合でも、所定のビーコン受信動作を継続するために、ステップＳ５に戻り、スキャン期間終了まで受信を継続する。
【０１３８】
さらに、ステップＳ５において、スキャン期間が終了したと判断された場合には、次のビーコン・スキャン周期の設定を行なう（ステップＳ１６）。
【０１３９】
ここで、所定の時間に渡ってビーコンを受信できなくなった無線通信装置があるかどうかをチェックする（ステップＳ１７）。ビーコンを受信できなくなった無線通信装置があれば、消滅したものと判断し、アソシエーション・パラメータ・テーブルから、その無線通信装置のアソシエーション情報を抹消する（ステップＳ１８）。
【０１４０】
また、自局のビーコン送信タイミングが到来した場合には（ステップＳ１９）、自己の無線通信装置の稼動状況を設定し（ステップＳ２０）、自己のビーコン信号を無線送信する（ステップＳ２１）。
【０１４１】
そして、設定したビーコン・スキャン周期が到来した場合には（ステップＳ２２）、ステップＳ４に戻って、再度近隣無線通信装置からのビーコン信号を検出して、アソシエーション・パラメータの更新動作を行なう。
【０１４２】
インターフェース１０１にて接続される機器から、他の機器に対してデータ送信が必要になった場合には（ステップＳ２３）、該当する送信先通信局に関する送信情報がアソシエーション・パラメータ・テーブルに既存の無線通信装置として登録されているかどうかを確認する（ステップＳ２４）。登録されていれば、その無線通信装置の稼動状況をアソシエーション・パラメータの該当エントリを基に把握する（ステップＳ２５）。そして、送信先に対する送信が可能となるタイミングが到来したら（ステップＳ２６）、データ送信を行なうとともに（ステップＳ２７）、必要であれば自己の稼動状況を変更する（ステップＳ２８）。
【０１４３】
一方、自局における受信タイミングが到来した場合には（ステップＳ２９）、無線受信部１１０を動作させ、情報受信動作を行なう（ステップＳ３０）。そして、自己宛データを受信した場合には（ステップＳ３１）、インターフェース１０１を介して接続される機器に向けて、そのデータを出力するとともに（ステップＳ３２）、必要であれば自己の稼動状況を変更する（ステップＳ３３）。
【０１４４】
その後、ビーコン・スキャンを行なうために、ステップＳ２２に戻り、一連の動作を繰り返し行なう。あるいはステップＳ２９において受信タイミングでないと判断された場合にも、同様にステップＳ２２に戻る。
【０１４５】
ここでは、ステップＳ３１における判断で自己宛データを受信していなければ、再びステップＳ２９に戻り、受信タイミングの期間に渡り受信動作を繰り返し行なう。
【０１４６】
また、ステップＳ２３においてデータを受理していないと判断された場合と、ステップＳ２４において既存の通信装置宛の送信要求でないと判断された場合には、ステップＳ１９において、送信ビーコンのタイミングの確認に戻り、一連の処理を繰り返し行なう。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
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。
【０１４８】
本明細書では、自律分散型の無線ネットワークにおいて通信局がアソシエーション並びにディスアソシエーションを行なう場合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し、ネットワーク接続関係を簡易に管理することができる。
【０１４９】
また、各通信局が複数の周波数チャネル上をホッピングして通信を行なうマルチチャネル型の通信システムに対しても、各チャネルにおけるメディア・アクセス制御において本発明を適用することができる。
【０１５０】
また、本明細書では、無線ＬＡＮを例にして本発明の実施形態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、より低いＳＮＲ環境での信号送受信を行なうウルトラワイドバンド（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）のような通信方式に対しても、本発明を好適に適用することが可能である。
【０１５１】
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】
【０１５２】
【図１】図１は、本発明の位置実施形態にかかる自律分散型ネットワークの構成を模式的に示した図である。
【図２】図２は、スーパーフレーム内で各通信局がビーコン送信を行なう手順を説明するための図である。
【図３】図３は、ネットワークを形成する無線通信装置の間でビーコン信号を交換し合ってアソシエーション動作を行なう様子を示した図である。
【図４】図４は、無線通信装置が管理するスーパーフレーム内部の構成を示した図である。
【図５】図５は、通信局がＴＰＰ区間及びＦＡＰ区間においてそれぞれ送信を開始するための動作を説明するための図である。
【図６】図６は、通信局として動作する無線通信装置の状態遷移図を示した図である。
【図７】図７は、通信局として動作する無線通信装置のアクセス制御方法としての状態遷移図を示した図である。
【図８】図８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９】図９は、ビーコン・フレームの構成例を示した図である。
【図１０】図１０は、アソシエーション・テーブルの構成例を示した図である。
【図１１】図１１は、通信局が行なうアソシエーション動作の手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５３】
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
１０９…アンテナ
１１０…無線受信部
１１２…ビーコン解析部
１１３…情報記憶部
１１４…受信信号解析部
【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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