(57)【要約】【課題】  各通信局が互いに送信するビーコンの衝突を回避しながら自律分散型の無線ネットワークを好適に形成する。【解決手段】  電波の到来範囲が移動し受信可能な状態になりビーコンが衝突した場合、通信局は自局のビーコン送信の直前に衝突のおそれがあるタイミングで他局のビーコンを受信したことに応答して、自局のビーコン送信位置を変更する。また、電波の届かない範囲にある２つの系から受信可能な新規の通信局が出現しビーコンの衝突が露呈した場合、新規参入局は、ビーコンが衝突するいずれか一方の通信局に対しビーコン送信タイミングの変更を要求する。【選択図】  図９
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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に、各通信局が所定の時間間隔でネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信し合うことによってネットワークを構築する無線通信システムであって、
ネットワーク内で２以上の通信局から送信されるビーコンの衝突を検出し、
該衝突の検出に応答して、少なくとも一方のビーコンの送信タイミングを変更することによって衝突を解消する、
を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
該衝突の検出に応答してビーコンの送信タイミングを変更する通信局は、ビーコンの送信タイミングを変更する旨の警告を記載したビーコンを周辺局に報知し、少なくとも所定期間だけスキャン動作を行ない、周辺局がビーコン送信に使用していないタイミングを発見してこれを新規のビーコン送信タイミングに決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
通信局は、自局のビーコン送信の直前に他局のビーコンを受信したことに応答して、自局のビーコン送信タイミングの変更を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
通信局は、自局のビーコン送信の直後に他局のビーコンを受信したことに応答して、自局のビーコン送信タイミングの変更を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
通信局は、自局のビーコン送信タイミング付近で他局のビーコンを受信したことに応答して、該他局に対してビーコン送信タイミングの変更を要求する、
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】
各通信局が送信するビーコンにはトラフィックのプライオリティが設定されるとともに、プライオリティに関する情報をビーコンに記載して報知し、
ビーコンの衝突が発生したときには、各通信局は互いのビーコンのプライオリティを参照し、プライオリティの低いビーコンの送信元が自局のビーコン送信タイミングを変更する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項７】
通信局は、周辺局から受信するビーコン同士が衝突することを検出したことに応答して、いずれか一方の通信局に対してビーコン送信タイミングの変更を要求する、
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８】
通信局は、ビーコンの受信時刻がより遅い方の通信局に対してビーコン送信タイミングの変更を要求する、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
【請求項９】
各通信局が送信するビーコンにはトラフィックのプライオリティが設定されるとともに、プライオリティに関する情報をビーコンに記載して報知し、
一方の通信局が前記所定の時間間隔内で配置したいビーコンの個数並びにそのプライオリティを指定したビーコン停止要求を周辺局へ向けて送信し、
該ビーコン停止要求を受信した他方の通信局は前記所定の時間間隔内で指定されたプライオリティ以下のビーコンを指定された個数だけ検出し、各ビーコンの送信元の通信局に対しビーコン停止要求を送信する、
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１０】
制御局と被制御局の関係を有さずに、各通信局が所定の時間間隔でネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信し合うことによってネットワークを構築する無線通信システムであって、
各通信局は、前記所定の時間間隔で自局に設定されたビーコン送信タイミングを擬似ランダム系列により与えられる値に基づいて移動してビーコンの送信を行なうとともに、該擬似ランダム系列に関する情報を当該ビーコンに記載して報知する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
制御局と被制御局の関係を有さずに、各通信局が所定の時間間隔でネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信し合うことによってネットワークを構築する無線通信システムであって、
各通信局は、周辺局に対して伝達すべき異常状態に関する警告をビーコンに記載して報知する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１２】
各通信局は、異常状態の警告として、自局のビーコンの送信位置の変更、又は他局が送信するビーコンの排除に関する要求を記載する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
通信局は、異常状態の警告を意図する情報を掲載したビーコンを周辺局から受信したことに応答してスキャン動作を行ない、ネットワークの状態の情報を獲得する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
制御局と被制御局の関係を有さずに、各通信局が所定の時間間隔でネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信し合うことによってネットワークを構築する無線通信システムであって、
各通信局は、前記所定の時間間隔で、正規のビーコンを１回だけ送信するとともに、該正規のビーコンに類似する信号からなる１以上の補助ビーコンを送信することができ、
各ビーコンにトラフィックのプライオリティが設定されるとともに、プライオリティに関する情報を当該ビーコンに記載して報知する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１５】
各通信局は、正規のビーコン及び補助ビーコンを送信したことに伴い、トラフィックの優先利用期間を獲得する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記所定の時間間隔で送信する補助ビーコンの個数、並びに前記所定の時間間隔内で各補助ビーコンを一意に識別する情報をビーコンに記載して報知する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
各通信局は、
自局のビーコン送信タイミング並びに受信可能なビーコンの送信タイミングに関する近隣装置情報をビーコンに記載して報知し、
新規にビーコンの送信タイミングを設定する際に、当該ビーコンに設定したプライオリティよりも低い受信ビーコンを探し出して前記近隣装置情報から排除する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１８】
制御局と被制御局の関係を有さずに、各通信局が所定の時間間隔でネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信し合うことによって構築される通信環境下で動作する無線通信装置であって、
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、
前記通信手段により周辺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、
前記通信手段によるビーコン送信タイミングを制御するタイミング制御手段と、
他局との間で発生したビーコンの衝突を回避する衝突回避手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１９】
前記衝突回避手段は、自局のビーコン送信の直前に他局のビーコンを受信したことに応答して、自局のビーコン送信タイミングの変更を決定する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項２０】
前記衝突回避手段は、自局のビーコン送信の直後に他局のビーコンを受信したことに応答して、自局のビーコン送信タイミングの変更を決定する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項２１】
自局のビーコン送信タイミングを変更する際、
前記ビーコン信号生成手段は、ビーコンの送信タイミングを変更する旨の警告をビーコン中に記載し、
前記タイミング制御手段は、少なくとも所定期間だけスキャン動作を行なうことで周辺局がビーコン送信に使用していないタイミングを発見し、新規のビーコン送信タイミングに決定する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項２２】
前記衝突回避手段は、ビーコンの送信タイミングを変更する旨の警告が記載されたビーコンを他局から受信したこと、又は予定されたビーコン受信タイミングで他局からビーコンを受信できなかったことに応答して、前記所定の時間間隔にわたり当該他局からのビーコンを検出するためのスキャン動作を行ない、周辺局の送信するビーコンに記載されている情報を獲得する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項２３】
前記衝突回避手段は、自局のビーコン送信タイミング付近で他局のビーコンを受信したことに応答して、該他局に対してビーコン送信タイミングの変更を要求する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項２４】
前記ビーコン信号生成手段は、ビーコンに設定されているトラフィックのプライオリティを当該ビーコン中に記載し、
前記衝突回避手段は、衝突したビーコンとのプライオリティの比較結果に応じた衝突回避動作を行なう、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項２５】
前記衝突回避手段は、自局のビーコンのプライオリティの方が低い場合に、自局のビーコン送信タイミングの変更を決定する、
ことを特徴とする請求項２４に記載の無線通信装置。
【請求項２６】
前記衝突回避手段は、衝突した他局のビーコンのプライオリティの方が低い場合に、該他局に対しビーコン送信タイミングの変更を要求する、
ことを特徴とする請求項２４に記載の無線通信装置。
【請求項２７】
前記衝突回避手段は、ビーコンの送信タイミングの変更する旨の警告が記載されたビーコンと衝突した場合、自局のビーコン送信タイミングを変更しない、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項２８】
前記衝突回避手段は、自局のビーコン送信タイミングを設定してから所定期間が経過する前に他局のビーコンと衝突した場合、自局のビーコン送信タイミングを変更しない、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項２９】
前記衝突回避手段は、周辺局から受信するビーコン同士が衝突することを検出したことに応答して、いずれか一方の通信局に対してビーコン送信タイミングの変更を要求する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項３０】
前記ビーコン信号生成手段は、ビーコンに設定されているトラフィックのプライオリティを当該ビーコン中に記載し、
前記衝突回避手段は、前記所定の時間間隔内で配置したいビーコンの個数並びにそのプライオリティを指定したビーコン停止要求を周辺局へ向けて送信する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項３１】
前記衝突回避手段は、他局からビーコン停止要求を受信したことに応答して、スキャン動作を行ない、周辺局の送信するビーコンに記載されている情報を獲得する、
ことを特徴とする請求項３０に記載の無線通信装置。
【請求項３２】
前記衝突回避手段は、他局からビーコン停止要求を受信したことに応答して、前記所定の時間間隔内で指定されたプライオリティ以下のビーコンを指定された個数だけ検出し、各ビーコンの送信元の通信局に対しビーコン停止要求を送信する、
ことを特徴とする請求項３０に記載の無線通信装置。
【請求項３３】
前記タイミング制御手段は、前記所定の時間間隔で自局に設定されたビーコン送信タイミングを擬似ランダム系列により与えられる値に基づいて移動してビーコンの送信を行ない、
前記ビーコン信号生成手段は、該擬似ランダム系列に関する情報を当該ビーコンに記載して報知する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項３４】
前記ビーコン信号生成手段は、周辺局に対して伝達すべき異常状態に関する警告をビーコンに記載して報知する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項３５】
前記ビーコン信号生成手段は、異常状態の警告として、自局のビーコンの送信位置の変更、又は他局が送信するビーコンの排除に関する要求を記載する、
ことを特徴とする請求項３４に記載の無線通信装置。
【請求項３６】
前記衝突回避手段は、異常状態の警告を意図する情報を掲載したビーコンを周辺局から受信したことに応答してスキャン動作を行ない、ネットワークの状態の情報を獲得する、
ことを特徴とする請求項３５に記載の無線通信装置。
【請求項３７】
前記所定の時間間隔で、正規のビーコンを１回だけ送信するとともに、該正規のビーコンに類似する信号からなる１以上の補助ビーコンを送信することができ、
前記ビーコン信号生成手段は、各ビーコンにトラフィックのプライオリティが設定されるとともに、プライオリティに関する情報を当該ビーコンに記載して報知する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項３８】
正規のビーコン及び補助ビーコンを送信したことに伴い、トラフィックの優先利用期間を獲得する優先通信手段を備える、
ことを特徴とする請求項３７に記載の無線通信装置。
【請求項３９】
前記ビーコン信号生成手段は、前記所定の時間間隔で送信する補助ビーコンの個数、並びに前記所定の時間間隔内で各補助ビーコンを一意に識別する情報をビーコンに記載して報知する、
ことを特徴とする請求項３７に記載の無線通信装置。
【請求項４０】
前記ビーコン信号生成手段は、自局のビーコン送信タイミング並びに受信可能なビーコンの送信タイミングに関する近隣装置情報をビーコンに記載して報知し、
前記タイミング制御手段は、新規にビーコンの送信タイミングを設定する際に、当該ビーコンに設定したプライオリティよりも低い受信ビーコンを探し出して前記近隣装置情報から排除する、
ことを特徴とする請求項３７に記載の無線通信装置。
【請求項４１】
制御局と被制御局の関係を有さずに、各通信局が所定の時間間隔でネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信し合うことによって構築される通信環境下において無線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、
周辺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、
ビーコン送信タイミングを制御するタイミング制御ステップと、
他局との間で発生したビーコンの衝突を回避する衝突回避ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項４２】
制御局と被制御局の関係を有さずに、各通信局が所定の時間間隔でネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信し合うことによって構築される通信環境下において無線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、
周辺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、
ビーコン送信タイミングを制御するタイミング制御ステップと、
他局との間で発生したビーコンの衝突を回避する衝突回避ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項４３】
制御局と被制御局の関係を有さずに、各通信局が所定の時間間隔毎に定期的な通信動作を行なうことによってネットワークを構築する無線通信システムであって、
通信局は、前記所定の時間間隔毎に定期的な信号送受信を行なう場合に、該定期的な信号送受信に先立ち又は送受信を行なった後の少なくとも一方において、他局からの送信信号の受信を試み、該定期的な信号送受信と他局の信号送信との衝突の有無を検出する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４４】
通信局は、自局の定期的な信号送受信タイミング付近で他局の送信信号を受信することにより、定期的な信号送受信タイミングの衝突を検出する、
ことを特徴とする請求項４３に記載の無線通信システム。
【請求項４５】
通信局は、自局の信号送受信タイミング付近で他局の定期的な送信信号を受信することにより、定期的な信号送受信タイミングの衝突を検出する、
ことを特徴とする請求項４３に記載の無線通信システム。
【請求項４６】
通信局は、前記定期的な信号送受信の衝突を検出したことに応答して、少なくとも所定期間だけスキャン処理を行ない、他局の周期的信号の送信状況の確認を試みる、
ことを特徴とする請求項４３に記載の無線通信システム。
【請求項４７】
通信局は、定期的な信号送受信に先立ち他局からの送信信号の受信を試み、該定期的な信号送受信と他局の信号送信との衝突を検出したことに応答して、該他局の信号との衝突を回避できるように自局の信号の送信タイミングを遅延させる、
ことを特徴とする請求項４３に記載の無線通信システム。
【請求項４８】
通信局は、衝突回避のために定期的な信号の送信タイミングを変更した旨を記載した信号を送信する、
ことを特徴とする請求項４７に記載の無線通信システム。
【請求項４９】
衝突を起こした他局は、衝突回避のために定期的な信号の送信タイミングを変更した旨を記載した信号を受信して、自局が送信した後に送信しようとしていた定期的な信号との衝突を検出する、
ことを特徴とする請求項４６に記載の無線通信システム。
【請求項５０】
各通信局は、定期的に送受信される信号のスケジュールを記載したビーコンを報知することにより、互いの定期的な信号送受信時刻を抽出する、
ことを特徴とする請求項４３に記載の無線通信システム。
【請求項５１】
通信局は、周辺局から受信したビーコンに記載された情報に基づいて定期的信号送受信区間の衝突を検出し、衝突している信号送受信タイミングを変更する、
ことを特徴とする請求項５０に記載の無線通信システム。
【請求項５２】
通信局は、定期的に送受信される信号に優先度が設定されており、通信局は，自局が定期的に送受信する信号と他局が定期的に送受信する信号の衝突を検出したときには、優先度の低い定期的信号送受信のタイミングを変更する、
ことを特徴とする請求項５０に記載の無線通信システム。
【請求項５３】
定期的信号送受信を行なう信号の一部に当該通信局のビーコンの送信時刻からの相対時刻情報を記載する、
ことを特徴とする請求項５０に記載の無線通信システム。
【請求項５４】
通信局は、他局の送信する定期的に送信される信号を受信すると、前記定期的に送信される信号に記載されているビーコンの送信時刻からの相対時刻情報を基に当該信号の送信局のビーコンの送信時刻を抽出し、当該時刻に行なわれている他の信号の送信を停止させる、
ことを特徴とする請求項５３に記載の無線通信システム。
【請求項５５】
通信局は、定期的に送信を行なう信号の一部に、当該信号が定期的にスケジュールされて送信されている旨を示す情報を記載する、
ことを特徴とする請求項４３に記載の無線通信システム。
【請求項５６】
通信局は、定期的に送信を行なう信号の一部に、当該信号の優先度を示す情報を記載する、
ことを特徴とする請求項５５に記載の無線通信システム。
【請求項５７】
通信局は、定期的信号送受信の衝突を検出したことに応答して優先度の低い定期的信号送受信のタイミングを変更する、
ことを特徴とする請求項５６に記載の無線通信システム。
【請求項５８】
通信局は、定期的な信号の送受信の送信時刻にランダムなオフセットを付加する、
ことを特徴とする請求項４３に記載の無線通信システム。
【請求項５９】
通信局は、定期的に送受信される信号の一部に送信時刻のランダムなオフセットに関わる情報を掲載する、
ことを特徴とする請求項５８に記載の無線通信システム。
【請求項６０】
通信局は、定期的信号の送受信を新規に生成するに先立ち、スキャン動作を行なうことにより他局の定期的信号送受信と衝突しない時間帯を抽出し、該新規の定期的信号の送受信タイミングを他局の定期的信号送受信と衝突しない時間帯に設定する、
ことを特徴とする請求項４３に記載の無線通信システム。
【請求項６１】
通信局は、ネットワークに関する情報を取得するためのスキャン動作を行なう際、当該情報を得るために必要な情報が送信される時間帯を抽出し、該抽出された時間帯において信号受信を試みる、
ことを特徴とする請求項４３に記載の無線通信システム。
【請求項６２】
通信局は、１つ以上の定期的信号送受信区間を獲得して所望の通信局と信号の送受信を行なっている際に、定期的信号送受信区間における信号受信状態を監視し、信号受信状態が著しく劣化したことが検出された定期的信号送受信区間を開放する、
ことを特徴とする請求項４３に記載の無線通信システム。
【請求項６３】
通信局は、周辺局の定期的信号送受信区間以外の時間帯にて、伝送路上の所定時間の信号検出とランダムなバックオフ期間の待機を伴うアクセス手順に基づいて信号の送受信を行なう、
ことを特徴とする請求項４３に記載の無線通信システム。
【請求項６４】
制御局と被制御局の関係を有さずに、各通信局が所定の時間間隔でネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信し合うことによってネットワークを構築する無線通信システムであって、
通信局は、前記所定の時間間隔毎に定期的な信号送受信を行なう場合に、定期的信号送受信を行なう信号の一部に当該通信局のビーコンの送信時刻からの相対時刻情報を記載し、周辺局から受信した信号に記載されている相対時刻情報に基づいて当該周辺局のビーコンとそれ以外の局が送受信する信号との衝突を検出する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６５】
通信局は、周辺局から受信した信号に記載されている相対時刻情報に基づいて当該周辺局のビーコンの送信時刻を抽出し、同時刻に自局が信号を送信していたときに当該周辺局のビーコンとの衝突を検出する、
ことを特徴とする請求項６４に記載の無線通信システム。
【請求項６６】
通信局は、周辺局から受信した信号に記載されている相対時刻情報に基づいて当該周辺局のビーコンの送信時刻を抽出し、同時刻に当該周辺局のビーコンを受信できなかったときに他局の信号との衝突を検出する、
ことを特徴とする請求項６４に記載の無線通信システム。
【請求項６７】
通信局は、信号の衝突を検出したことに応答して衝突を回避する、
ことを特徴とする請求項６４に記載の無線通信システム。
【請求項６８】
通信局は、抽出されたビーコン信号の送信時刻に行なわれている他の信号の送信を停止させることにより衝突を回避する、
ことを特徴とする請求項６７に記載の無線通信システム。
【請求項６９】
制御局と被制御局の関係を有しない通信環境下で所定の時間間隔毎に通信動作を行なう無線通信装置であって、
無線データを送受信する通信手段と、
前記通信手段による信号の送受信動作の制御と送受信信号の処理を行なうとともに、前記所定の時間間隔毎に定期的な信号の送受信動作を制御する通信制御手段と、
定期的な信号送受信に先立ち又は送受信を行なった後の少なくとも一方において、他局からの送信信号の受信を試み、該定期的な信号送受信と他局の信号送信との衝突の有無を検出する衝突検出手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項７０】
前記衝突検出手段は、自局の定期的な信号送受信タイミング付近で他局の送信信号を受信することにより、定期的な信号送受信タイミングの衝突を検出する、
ことを特徴とする請求項６９に記載の無線通信装置。
【請求項７１】
前記衝突検出手段は、自局の信号送受信タイミング付近で他局の定期的な送信信号を受信することにより、定期的な信号送受信タイミングの衝突を検出する、
ことを特徴とする請求項６９に記載の無線通信装置。
【請求項７２】
前記定期的な信号送受信の衝突を検出したことに応答して、少なくとも所定期間だけスキャン処理を行ない、他局の周期的信号の送信状況の確認を試みるスキャン動作手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項６９に記載の無線通信装置。
【請求項７３】
前記衝突検出手段が定期的な信号送受信に先立ち他局からの送信信号の受信を試み、該定期的な信号送受信と他局の信号送信との衝突を検出したことに応答して、該他局の信号との衝突を回避できるように自局の信号の送信タイミングを遅延させる衝突回避手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項６９に記載の無線通信装置。
【請求項７４】
前記通信制御手段は、衝突回避のために定期的な信号の送信タイミングを変更した旨を信号に記載する、
ことを特徴とする請求項７３に記載の無線通信装置。
【請求項７５】
前記衝突検出手段は、衝突回避のために定期的な信号の送信タイミングを変更した旨を記載した信号を受信して、自局が送信した後に送信しようとしていた定期的な信号との衝突を検出する、
ことを特徴とする請求項７４に記載の無線通信装置。
【請求項７６】
定期的に送受信される信号のスケジュールを記載したビーコンを生成するビーコン生成手段をさらに備え、
前記通信制御手段はビーコン信号を前記所定の時間間隔毎に送信する、
ことを特徴とする請求項６９に記載の無線通信装置。
【請求項７７】
前記衝突検出手段は、ビーコンの記載に基づいて他局の定期的な信号送受信時刻を抽出して定期的信号送受信区間の衝突を検出し、
前記衝突回避手段は、衝突している信号送受信タイミングを変更する、
ことを特徴とする請求項７６に記載の無線通信装置。
【請求項７８】
前記通信制御手段は、定期的に送受信される信号に優先度を設定し、
前記衝突検出手段は、自局の定期的に送受信する信号と周辺局が定期的に送受信する信号の衝突の衝突を衝突した場合に、優先度の低い定期的信号送受信のタイミングを変更する、
ことを特徴とする請求項７６に記載の無線通信装置。
【請求項７９】
前記通信制御手段は、定期的信号送受信を行なう信号の一部に当該通信局のビーコンの送信時刻からの相対時刻情報を記載する、
ことを特徴とする請求項７６に記載の無線通信装置。
【請求項８０】
前記衝突回避手段は、他局の送信する定期的に送信される信号を受信すると、前記定期的に送信される信号に記載されているビーコンの送信時刻からの相対時刻情報を基に当該信号の送信局のビーコンの送信時刻を抽出し、当該時刻に行なわれている他の信号の送信を停止させる、
ことを特徴とする請求項７９に記載の無線通信装置。
【請求項８１】
前記通信制御手段は、定期的に送信を行なう信号の一部に、当該信号が定期的にスケジュールされて送信されている旨を示す情報を記載する、
ことを特徴とする請求項６９に記載の無線通信装置。
【請求項８２】
前記通信制御手段は、定期的に送信を行なう信号の一部に、当該信号の優先度を示す情報を記載する、
ことを特徴とする請求項８１に記載の無線通信装置。
【請求項８３】
前記衝突回避手段は、定期的信号送受信の衝突を検出したことに応答して優先度の低い定期的信号送受信のタイミングを変更する、
ことを特徴とする請求項８２に記載の無線通信装置。
【請求項８４】
前記通信制御手段は、定期的な信号の送受信の送信時刻にランダムなオフセットを付加する、
ことを特徴とする請求項６９に記載の無線通信装置。
【請求項８５】
前記通信制御手段は、定期的に送受信される信号の一部に送信時刻のランダムなオフセットに関わる情報を掲載する、
ことを特徴とする請求項８４に記載の無線通信装置。
【請求項８６】
定期的信号の送受信を新規に生成するに先立ち、スキャン動作を行なうスキャン動作手段をさらに備え、
前記通信制御手段は、スキャン動作により抽出された他局の定期的信号送受信と衝突しない時間帯に該新規の定期的信号の送受信タイミングを設定する、
ことを特徴とする請求項６９に記載の無線通信装置。
【請求項８７】
当該情報を得るために必要な情報が送信される時間帯を抽出し、該抽出された時間帯において信号受信を試みるスキャン動作手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項６９に記載の無線通信装置。
【請求項８８】
前記衝突検出手段は、１つ以上の定期的信号送受信区間を獲得して所望の通信局と信号の送受信を行なっている際に、定期的信号送受信区間における信号受信状態を監視し、
前記衝突回避手段は、信号受信状態が著しく劣化したことが検出された定期的信号送受信区間を開放する、
ことを特徴とする請求項７３に記載の無線通信装置。
【請求項８９】
前記通信制御手段は、周辺局の定期的信号送受信区間以外の時間帯にて、伝送路上の所定時間の信号検出とランダムなバックオフ期間の待機を伴うアクセス手順に基づいて信号の送受信を行なう、
ことを特徴とする請求項６９に記載の無線通信装置。
【請求項９０】
制御局と被制御局の関係を有さずに、各通信局が所定の時間間隔でネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信し合うことによって構築される通信環境下で動作する無線通信装置であって、
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、
前記通信手段により周辺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、
前記通信手段によるビーコン送信タイミングを制御するタイミング制御手段と、
他局との信号の衝突を検出する衝突検出手段とを備え、
前記所定の時間間隔毎に定期的な信号送受信を行なう場合に、定期的信号送受信を行なう信号の一部にビーコンの送信時刻からの相対時刻情報を記載し、
前記衝突検出手段は、周辺局から受信した信号に記載されている相対時刻情報に基づいて当該周辺局のビーコンとそれ以外の局が送受信する信号との衝突を検出する、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項９１】
前記衝突検出手段は、周辺局から受信した信号に記載されている相対時刻情報に基づいて当該周辺局のビーコンの送信時刻を抽出し、同時刻に自局が信号を送信していたときに当該周辺局のビーコンとの衝突を検出する、
ことを特徴とする請求項９０に記載の無線通信装置。
【請求項９２】
前記衝突検出手段は、周辺局から受信した信号に記載されている相対時刻情報に基づいて当該周辺局のビーコンの送信時刻を抽出し、同時刻に当該周辺局のビーコンを受信できなかったときに他局の信号との衝突を検出する、
ことを特徴とする請求項９０に記載の無線通信装置。
【請求項９３】
信号の衝突を検出したことに応答して衝突を回避する衝突回避手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項９０に記載の無線通信装置。
【請求項９４】
前記衝突回避手段は、抽出されたビーコン信号の送信時刻に行なわれている他の信号の送信を停止させることにより衝突を回避する、
ことを特徴とする請求項９３に記載の無線通信装置。
【請求項９５】
制御局と被制御局の関係を有しない通信環境下で所定の時間間隔毎に通信動作を行なう無線通信方法であって、
前記所定の時間間隔毎に定期的な信号の送受信する信号送受信ステップと、
定期的な信号送受信に先立ち又は送受信を行なった後の少なくとも一方において、他局からの送信信号の受信を試み、該定期的な信号送受信と他局の信号送信との衝突の有無を検出する衝突検出ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項９６】
制御局と被制御局の関係を有さずに、各通信局が所定の時間間隔でネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信し合うことによって構築される通信環境下で動作する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、
周辺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、
信号の一部にビーコンの送信時刻からの相対時刻情報を記載して前記所定の時間間隔毎に定期的な信号送受信を行なう信号送受信ステップと、
周辺局から受信した信号に記載されている相対時刻情報に基づいて当該周辺局のビーコンとそれ以外の局が送受信する信号との衝突を検出する衝突検出ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項９７】
制御局と被制御局の関係を有しない通信環境下で所定の時間間隔毎に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、
前記所定の時間間隔毎に定期的な信号の送受信する信号送受信ステップと、
定期的な信号送受信に先立ち又は送受信を行なった後の少なくとも一方において、他局からの送信信号の受信を試み、該定期的な信号送受信と他局の信号送信との衝突の有無を検出する衝突検出ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項９８】
制御局と被制御局の関係を有さずに、各通信局が所定の時間間隔でネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信し合うことによって構築される通信環境下で無線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、
周辺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、
信号の一部にビーコンの送信時刻からの相対時刻情報を記載して前記所定の時間間隔毎に定期的な信号送受信を行なう信号送受信ステップと、
周辺局から受信した信号に記載されている相対時刻情報に基づいて当該周辺局のビーコンとそれ以外の局が送受信する信号との衝突を検出する衝突検出ステップと、
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、制御局と被制御局の関係を有しないで各通信局が自律分散的に動作すること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、各通信局がネットワーク情報などを記載したビーコンを所定のフレーム周期毎に報知し合うことにより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、各通信局が互いに送信するビーコンの衝突を回避しながら自律分散型の無線ネットワークを形成する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００３】
また、本発明は、各通信局が所定の時間間隔単位で自律的に通信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・プログラムに係り、特に、通信局が他局の信号との衝突を回避しながら所定の時間間隔毎に定期的な信号の送受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・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００４】
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。
【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ＩＥＥＥ８０２．１５．３、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。
【０００６】
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。
【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】
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できる、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４を参照のこと）。
【００１１】
例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１系の無線ＬＡＮシステムでは、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）で動作するアドホック・モードが用意されている。この動作モード下では、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。
【００１２】
ここで、ＩＥＥＥ８０２．１１を例にとって、従来の無線ネットワーキングの詳細について説明する。
【００１３】
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。ＢＳＳは、ＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ：制御局）のようなマスタが存在するインフラ・モードで定義されるＢＳＳと、複数のＭＴ（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。
【００１４】
インフラ・モード：
インフラ・モード時のＩＥＥＥ８０２．１１の動作について、図２３を参照しながら説明する。インフラ・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ＡＰが必須である。
【００１５】
ＡＰ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。ＡＰ近隣に存在するＭＴは、ＡＰに収容され、ＢＳＳのメンバとしてネットワークに参入する。すなわち、ＡＰ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ＭＴはＡＰが近隣に存在することを認識し、さらにＡＰとの間でコネクション確立を行なう。
【００１６】
図２３に示す例では、通信局ＳＴＡ０がＡＰとして動作し、他の通信局ＳＴＡ１並びＳＴＡ２がＭＴとして動作している。ここで、ＡＰとしての通信局ＳＴＡ０は、同図右側のチャートに記したように、一定の時間間隔でビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）を送信する。次回のビーコンの送信時刻は、ターゲット・ビーコン送信時刻（ＴＢＴＴ：Ｔａｒｇｅｔ Ｂｅａｃｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｔｉｍｅ）というパラメータの形式によりビーコン内で報知されている。そして、時刻がＴＢＴＴに到来すると、ＡＰはビーコン送信手順を動作させている。
【００１７】
これに対し、ＡＰ周辺のＭＴ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。
【００１８】
インフラ・モード時には、ＡＰ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ＭＴはＡＰ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。なお、本発明は、ＡＰのようなマスタ制御局の介在なしでネットワークを動作させることを主眼とし、インフラ・モードとは直接関連しないことから、インフラ・モードに関してはこれ以上説明を行なわない。
【００１９】
アドホック・モード：
もう一方のアドホック・モード時のＩＥＥＥ８０２．１１の動作について、図２４を参照しながら説明する。
【００２０】
アドホック・モードのＩＢＳＳにおいては、ＭＴは複数のＭＴ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、ＭＴ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ＭＴ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。
【００２１】
図２４に示す例では、２台のＭＴがＩＢＢＳを構成する様子を示している。この場合、ＩＢＳＳに属するいずれか一方のＭＴが、ＴＢＴＴが到来する毎にビーコンを送信することになる。また、各ＭＴから送出されるビーコンが衝突する場合も存在している。
【００２２】
また、ＩＢＳＳにおいても、ＭＴは必要に応じて送受信機の電源を落とすスリープ状態に入ることがある。但し、スリープ状態は本発明の要旨とは直接関連しないので、本明細書では説明を省略する。
【００２３】
ＩＥＥＥ８０２．１１における送受信手順：
続いて、ＩＥＥＥ８０２．１１における送受信手順について説明する。
【００２４】
アドホック環境の無線ＬＡＮネットワークにおいては、一般的に隠れ端末問題が生じることが知られている。隠れ端末とは、ある特定の通信局間で通信を行なう場合、通信相手となる一方の通信局からは聞くことができるが他方の通信局からは聞くことができない通信局のことであり、隠れ端末同士ではネゴシエーションを行なうことができないため、送信動作が衝突する可能性がある。
【００２５】
隠れ端末問題を解決する方法論として、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順によるＣＳＭＡ／ＣＡが知られている。ＩＥＥＥ８０２．１１においてもこの方法論が採用されている。
【００２６】
ここで、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：搬送波感知多重アクセス）とは、キャリア検出に基づいて多重アクセスを行なう接続方式である。無線通信では自ら情報送信した信号を受信することが困難であることから、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）ではなくＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式により、他の通信装置の情報送信がないことを確認してから、自らの情報送信を開始することによって、衝突を回避する。ＣＳＭＡ方式は、ファイル転送や電子メールなどの非同期データ通信に適しているアクセス方式である。
【００２７】
また、ＲＴＳ／ＣＴＳ方式では、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ  Ｔｏ  Ｓｅｎｄ）を送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ  Ｔｏ  Ｓｅｎｄ）を受信したことに応答してデータ送信を開始する。そして、隠れ端末はＲＴＳ又はＣＴＳのうち少なくとも一方を受信すると、ＲＴＳ／ＣＴＳ手続に基づくデータ伝送が行なわれると予想される期間だけ自局の送信停止期間を設定することにより、衝突を回避することができる。
【００２８】
図２５には、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順の動作例を示している。同図に示す例では、互いに自律分散的に通信動作を行なう通信局ＳＴＡ０から通信局ＳＴＡ１宛に何らかの情報（Ｄａｔａ）を送信する場合の例が示されている。
【００２９】
まず、ＳＴＡ０は、実際の情報の送信に先立ち、所定期間だけメディアがクリアであることを確認した後に、情報の宛て先であるＳＴＡ１に向けてＲＴＳパケットをＣＳＭＡの手順に従って送信する。ＳＴＡ１は、ＲＴＳパケットを受信したことに応答して、ＲＴＳを受信できた旨をＳＴＡ０にフィードバックするＣＴＳパケットを送信する。
【００３０】
送信側であるＳＴＡ０では、ＣＴＳを無事に受信が行なわれれば、メディアがクリアであるとみなし、すぐさま情報（Ｄａｔａ）パケットを送信する。また、ＳＴＡ１では、情報を無事に受信し終えると、ＡＣＫを返送し、これによって１パケット分のＲＴＳ／ＣＴＳ送受信トランザクションが終了する。
【００３１】
なお、情報送信元であるＳＴＡ０がＲＴＳを送信した際、他の局がたまたまほぼ同時になんらかの信号を送信した場合には、信号が衝突するため、情報受信先であるＳＴＡ１はＲＴＳを受信できない。この場合、ＳＴＡ１はＣＴＳを返送しない。この結果、ＳＴＡ０は、しばらくの間ＣＴＳが受信されないことを理由に、先のＲＴＳが衝突したことを認識することができる。そして、ＳＴＡ０は、ランダム・バックオフをかけつつ、ＲＴＳを再送する手順が起動される。基本的には、このように衝突のリスクを負いながら送信権利の獲得を競合する。
【００３２】
ＩＥＥＥ８０２．１１におけるアクセス競合方法：
続いて、ＩＥＥＥ８０２．１１において規定されているアクセス競合方法について説明する。
【００３３】
ＩＥＥＥ８０２．１１では、４種類のパケット間隔（ＩＦＳ：Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）が定義されている。ここでは、そのうち３つのＩＦＳについて図２６を参照しながら説明する。ＩＦＳとしては、短いものから順にＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  ＩＦＳ）、ＰＩＦＳ（ＰＣＦ  ＩＦＳ）、ＤＩＦＳ（ＤＣＦ  ＩＦＳ）が定義されている。
【００３４】
ＩＥＥＥ８０２．１１では、基本的なメディア・アクセス手順としてＣＳＭＡが採用されているが（前述）、送信機が何かを送信する前には、メディア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始めて送信権利が与えられる。
【００３５】
通常のパケットをＣＳＭＡの手順に従って送信する際（ＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎと呼ばれる）には、何らかのパケットの送信が終了してから、まずＤＩＦＳだけメディア状態を監視し、この間に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、送信権利が与えられることになっている。
【００３６】
これに対し、ＡＣＫなどの例外的に緊急度の高いパケットを送信する際には、ＳＩＦＳのパケット間隔の後に送信することが許されている。これにより、緊急度の高いパケットは、通常のＣＳＭＡの手順に従って送信されるパケットよりも先に送信することが可能となる。
【００３７】
要するに、異なる種類のパケット間隔ＩＦＳが定義されている理由は、ＩＦＳがＳＩＦＳ、ＰＩＦＳ、ＤＩＦＳのいずれであるか、すなわちパケット間隔の長さに応じてパケットの送信権争い優先付けが行なわれる、という点にある。ＰＩＦＳがどのような目的で用いられているかについては後述に譲る。
【００３８】
ＩＥＥＥ８０２．１１における帯域保証（１）
ＣＳＭＡによるアクセス競合を行なう場合、一定の帯域を保証して確保することが不可能である。このため、ＩＥＥＥ８０２．１１では、帯域を保証して確保するためのメカニズムとして、ＰＣＦ（Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が存在する。しかし、ＰＣＦの基本はポーリングであり、アドホック・モードでは動作せず、インフラ・モードにおいてのみ、ＡＰの管理下で行なわれる。
【００３９】
図２７には、ＰＣＦ動作により優先通信を提供する様子を示している。同図では、ＳＴＡ０がＡＰとして動作し、ＳＴＡ１とＳＴＡ２がＡＰの管理するＢＳＳに参入している。そして、ＳＴＡ１が帯域を保証して情報の送信を行なう場合を想定している。
【００４０】
ＡＰとしてのＳＴＡ０は、例えばビーコンを送信した後に、ＳＩＦＳの間隔でＳＴＡ１宛てにＣＦ−Ｐｏｌｌメッセージを送ることでポーリングを行なう。ＣＦ−Ｐｏｌｌを受信したＳＴＡ１には、データの送信権利を与えられ、ＳＩＦＳ間隔でデータを送信することが許される。これに応答して、ＳＴＡ１はＳＩＦＳの後にデータを送信する。ＳＴＡ０が該送信データに対するＡＣＫを返送し、１トランザクションが終了すると、ＳＴＡ０は再度ＳＴＡ１に対してポーリングを行なう。
【００４１】
図２７に示す例では、今回のポーリングが何らかの理由により失敗した場合が記されている。このとき、ＳＴＡ０は、再度ＳＴＡ１に対してポーリングした後、ＳＩＦＳ経過後もＳＴＡ１から情報が送信されてこないことを認識すると、ポーリングが失敗したとみなし、ＰＩＦＳ間隔の後に再度ポーリングを行なう。再度のポーリングが成功すると、ＳＴＡ１からデータが送信され、ＳＴＡ０からＡＣＫが返送される。
【００４２】
この一連の手順の最中に、例えばＳＴＡ２が送信したパケットを保持していたとしても、ＤＩＦＳの時間間隔が過ぎる以前にＳＩＦＳあるいはＰＩＦＳの間隔でＳＴＡ０あるいはＳＴＡ１が送信を行なってしまうため、ＳＴＡ２に送信権利が移ることはない。すなわち、ＡＰとしてのＳＴＡ０からポーリングを受けているＳＴＡ１が常に優先権利を得ていることになる。
【００４３】
ＩＥＥＥ８０２．１１における帯域保証（２）
ＩＥＥＥ８０２．１１では、さらなる帯域保証手段が検討されており、Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＤＣＦ（ＥＤＣＦ）と呼ばれる手法が採用される予定となっている（ＩＥＥＥ８０２．１１ｅにおけるＱｏＳ拡張）。ＥＤＣＦは、帯域を保証する必要のある優先度の高いトラヒックに関してはランダム・バックオフ値のとりうる幅を短く設定し、それ以外のトラヒックに関しては図２６に示したパケット間隔ＩＦＳやバックオフ値のとりうる幅を長く設定するようにした。この結果、ＰＣＦほど確定的ではないものの、統計的に優先度の高いトラヒックを優先して送信可能にするメカニズムが実現する。
【００４４】
図２８には、ＥＤＣＦ動作により帯域を保証するトラフィックに優先送信を提供する様子を示している。同図に示す例では、ＳＴＡ１が優先トラヒックをＳＴＡ０に送信しようとし、ＳＴＡ２が非優先トラヒックをＳＴＡ０に送信しようとしている場合を想定している。また、両トラヒックとも基準ＩＦＳはＤＩＦＳ相当の時間が適用されているものと仮定する。
【００４５】
時刻Ｔ０からメディアがクリアになると、ＳＴＡ１及びＳＴＡ２がともにＤＩＦＳだけ時間の経過を待つ。Ｔ０からＤＩＦＳ経過後（時刻Ｔ１）でもまだメディアがクリアなため、ＳＴＡ１とＳＴＡ２はともにランダム・バックオフにて決定した時間だけメディアがクリアであることを確認し始める。
【００４６】
ＥＤＣＦ動作によれば、ＳＴＡ１のバックオフ値は優先トラヒックのため短く、ＳＴＡ２のバックオフ値は非優先トラヒックのため長い。図２８では、各通信局の時刻Ｔ１からのバックオフ値を矢印にて示している。ＳＴＡ１のバックオフ値だけ時間が経過した時刻Ｔ２において、ＳＴＡ１はＲＴＳを送信し始める。一方、ＳＴＡ２は、ＳＴＡ１から送信されたＲＴＳを検知し、バックオフの値を更新して次回の送信に備える。
【００４７】
また、ＳＴＡ０は、ＲＴＳを受信してからＳＩＦＳが経過した時刻Ｔ３にてＣＴＳを返送する。ＣＴＳを受信したＳＴＡ１は、ＣＴＳを受信してからＳＩＦＳが経過した時刻Ｔ４でデータの送信を開始する。そして、ＳＴＡ０は、ＳＴＡ１からのデータを受信してからＳＩＦＳが経過した時刻Ｔ５にてＡＣＫを返送する。
【００４８】
ＳＴＡ０によるＡＣＫの返送が終了した時刻Ｔ６において、メディアが再びクリアになる。ここで、ＳＴＡ１及びＳＴＡ２はともに再度ＤＩＦＳだけ時間の経過を待つ。そして、ＤＩＦＳ経過後（時刻Ｔ７）でもまだメディアがクリアであるから、ＳＴＡ１及びＳＴＡ２はともにランダム・バックオフにて決定した時間だけメディアがクリアであることを確認し始める。ここでも、ＳＴＡ１のバックオフ値は優先トラヒックのため再び短く設定され、時刻Ｔ８においてＳＴＡ２ のバックオフ値よりも早くＲＴＳの送信が行なわれる。
【００４９】
上述したような手順により、アクセス権を競合するＳＴＡ１とＳＴＡ２の間では、取り扱うトラヒックの優先度に応じてアクセス権獲得の優劣が提供されている。なお、図示していないが、ＳＴＡ２のバックオフ値も徐々に小さくなるため、アクセス権利が与えられなくなるということはない。
【００５０】
【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】Ｃ．Ｋ．Ｔｈｏ著“Ａｄ Ｈｏｃ Ｍｏｂｉｌｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ”（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ Ｈａｌｌ ＰＴＲ社刊）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００５１】
上述したようにＩＥＥＥ８０２．１１における送受信手順によれば、アクセス競合並びに帯域保証の問題を解決することができる一方、以下に示すような幾つかの課題が残されている。
【００５２】
（１）Ｐｏｉｎｔ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒの存在
ＩＥＥＥ８０２．１１においては、上述したように、ＰＣＦによるＱｏＳ通信のメカニズムが提供されている。しかしながら、ＰＣＦはメディア・アクセスを統括するＡＰの存在により動作するものである。ＡＰが存在するネットワークでは、ＡＰに不具合が生じると全ての通信が提供できなくなるなどの問題が生じる。また、ＡＰと通信できない場所にいるＭＴはネットワークに参画できないなどの問題がある。
【００５３】
（２）ＥＤＣＦの衝突確率増大の問題
ＩＥＥＥ８０２．１１のＥＤＣＦのメカニズムでは、基本的にはＡＰのようなＰｏｉｎｔ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒが存在しなくても優先度の高いリンクを優先的に通すことが可能となる。しかしながら、優先度の高い送信を複数局が同時に開始すると、バックオフが短く設定されるために衝突が多発し、通信効率が低下するという問題を招来する。また、優先度の低いトラヒックは長いＩＦＳが設定される場合もあり、これら優先度の低いトラヒックが支配的となる環境では、すべての通信局が長いＩＦＳが経過した後に送信権利獲得競合を行なうため、オーバーヘッドが大きくなり通信効率が下がるという問題が発生する。さらに、ＡＰのような制御局が存在しない場合には、ネットワークの許容負荷を超えるトラヒックが要求された場合、これを抑える術がなく、すべてのリンクにおいて上位レイヤの要求を満たせなくなるという問題が生じる。複数のビデオ・ストリームなどを提供するなどという場合には、大きな問題として浮上する。
【００５４】
（３）ビーコン衝突の問題
ネットワークを構築する際、特定の制御局又は自律分散的に動作する各通信局は、ネットワーク情報などを記述したビーコンを所定間隔で報知する。このようなシステムでは、ビーコン衝突の問題が存在する。例えばＩＥＥＥ８０２．１１では、インフラ・モード並びにアドホック・モードのいずれにおいても、同じエリアで且つ同一チャネル上で複数局がビーコンの送信を行なう際、この問題が生じる。
【００５５】
アドホック・モードでは、そもそもビーコン送信局がランダム・バックオフにて定義されているため、初手からビーコンの衝突発生は回避できない。また、インフラ・モードでは、単一ＢＳＳしか存在しない場合には問題は生じないものの、ネットワークが場所的に移動したり、周辺の電波遮断物が移動するなどの事象により複数のＢＳＳが電波到達範囲に入ったりした場合には、複数ビーコンが共存する形となる。このとき、ビーコンの送信時刻が重なっていた場合には、周辺局はビーコンを受信することができなくなる、という問題が発生する。
【００５６】
本発明は上述したような技術的課題を鑑みたものであり、その主な目的は、制御局となる装置を特に配置せずに各通信局が自律分散的に動作することにより無線ネットワークが構築される、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。
【００５７】
本発明のさらなる目的は、特定の制御局の介在なしに、通信品質を保証した自律分散型のネットワークを構築することができる、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。
【００５８】
本発明のさらなる目的は、特定の制御局が介在しない自律分散型のネットワークにおいて、衝突を回避しながらデータ送信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。
【００５９】
本発明のさらなる目的は、通信局がビーコンを報知することにより構築されるネットワークにおいて、複数の通信局間でのビーコンの衝突を好適に回避することができる、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。
【００６０】
本発明のさらなる目的は、各通信局が互いに送信するビーコンの衝突を回避しながら自律分散型の無線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。
【００６１】
本発明のさらなる目的は、各通信局が所定の時間間隔単位で自律的に通信動作を好適に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。
【００６２】
本発明のさらなる目的は、通信局が他局の信号との衝突を回避しながら所定の時間間隔毎に定期的な信号の送受信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。
【課題を解決するための手段】
【００６３】
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、各通信局が所定の間隔でネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信し合うことによってネットワークを構築する自律分散型の無線通信システムであって、
ネットワーク内で２以上の通信局から送信されるビーコンの衝突を検出し、
該衝突の検出に応答して、少なくとも一方のビーコンの送信タイミングを変更することによって衝突を解消する、
を具備することを特徴とする無線通信システムである。
【００６４】
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。
【００６５】
自律分散型の通信環境下では、各通信局は、所定の時間間隔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、通信局は、各チャネル上でスキャン動作を行ない、ビーコン信号を受信することにより、隣接局の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。
【００６６】
また、各通信局は、ビーコン送信タイミングに関する近隣装置情報をビーコン信号に含めて送信するようにする。このような場合、通信局は、ビーコンを直接受信することができる隣接局のネットワーク情報だけでなく、自局はビーコンを受信できないが隣接局が受信することができる次隣接局すなわち隠れ端末についてのビーコン情報も取得することができる。
【００６７】
このような自律分散型のネットワークでは、新規に参入する通信局は、まずスキャン動作すなわちスーパーフレーム長以上にわたり連続して信号受信を試み、周辺局の送信するビーコンの存在確認を行なう。この過程で、周辺局からビーコンが受信されなかった場合には、通信局は適当なビーコン送信タイミングを設定する。一方、周辺局から送信されるビーコンを受信した場合には、各受信ビーコンに記載されている近隣装置情報を参照して、いずれの既存局もビーコンを送信していないタイミングを自局のビーコン送信タイミングとして設定する。
【００６８】
各通信局が静止して電波の到来範囲が変動しないという条件下では、上述のような手順によりビーコンの衝突を回避することができる。これに対し、通信局が移動するなどにより電波の到達範囲が変動する場合、各通信局が送信するビーコンが衝突するケースが発生する。
【００６９】
例えば、電波の届かない範囲にある２つの系で通信局がそれぞれ全く独立して同じ送信タイミングを設定した後、電波の到来範囲が移動し受信可能な状態になると、各局のビーコンが衝突するという事態に陥る。
【００７０】
あるいは、電波の届かない範囲にある２つの系で通信局がそれぞれ全く独立して同じ送信タイミングを設定した後、双方の系から受信可能な新規の通信局が出現することにより各通信局が送信するビーコンの衝突が露呈するというケースも考えられる。
【００７１】
本発明によれば、通信範囲内で２以上の通信局から送信されるビーコンの衝突を検出すると、少なくとも一方のビーコンの送信タイミングを変更することによって、各通信局の自律的な動作によりビーコンの衝突を回避することができる。
【００７２】
ここで、ビーコンの送信タイミングを変更する通信局は、ビーコンの送信タイミングを変更する旨の警告を記載したビーコンを周辺局に報知し、少なくとも所定期間だけスキャン動作を行ない、周辺局がビーコン送信に使用していないタイミングを発見してこれを新規のビーコン送信タイミングに決定する。
【００７３】
電波の届かない範囲にある２つの系で通信局がそれぞれ全く独立して同じ送信タイミングを設定した後、電波の到来範囲が移動し受信可能な状態になった場合には、通信局同士で互いのビーコンが衝突することを認識することができる。
【００７４】
このような場合、いずれか一方の通信局が自局のビーコン送信タイミングを自発的に移動することで、衝突を回避することができる。例えば、通信局は自局のビーコン送信の直前に衝突のおそれがあるタイミングで他局のビーコンを受信したことに応答して、自局のビーコン送信位置を変更する。または、通信局は自局のビーコン送信の直後に衝突のおそれがあるタイミングで他局のビーコンを受信したことに応答して、自局のビーコン送信位置を変更する。
【００７５】
あるいは、一方の通信局が自発的にビーコン送信タイミングを変更するのではなく、自局のビーコン送信タイミング付近で他局のビーコンを受信しビーコンの衝突を認識したときに、該他局に対してビーコン送信タイミングの変更を要求するようにしてもよい。
【００７６】
また、電波の届かない範囲にある２つの系で通信局がそれぞれ全く独立して同じ送信タイミングを設定した後、双方の系から受信可能な新規の通信局が出現することにより各通信局が送信するビーコンの衝突が露呈するといった場合、この新規参入局は、ビーコンが衝突するいずれか一方の通信局に対してビーコン送信タイミングの変更を要求するようにしてもよい。ここで言うビーコン送信タイミングの変更には、ビーコン送信タイミングの移動の他に、ビーコン送信の停止を含むものとする。
【００７７】
ここで、本発明に係る無線通信ネットワークにおいて、各通信局は、ビーコンを送信したことに伴い、トラフィックの優先利用期間を獲得するようになっている。そして、各通信局は、前記所定の時間間隔で、正規のビーコンを１回だけ送信するとともに、該正規のビーコンに類似する信号からなる１以上の補助ビーコンを送信することを許容するようにしてもよい。
【００７８】
例えば、各通信局が送信する補助ビーコンにはトラフィックのプライオリティが設定され、プライオリティに関する情報をビーコンに記載して報知する。このような場合、ビーコンの衝突が発生したときには、互いのビーコンのプライオリティを参照し、プライオリティの低いビーコンの送信元が自局のビーコン送信タイミングを変更するようにしてもよい。ここで言うビーコン送信タイミングの変更には、ビーコン送信タイミングの移動の他に、ビーコン送信の停止を含むものとする。
【００７９】
また、ビーコンが衝突し合う通信局が隠れ端末に相当する場合、ビーコンを直接には受信できないから、自局のビーコンとのプライオリティの比較を行なうことはできない。
【００８０】
このような場合、通信局は、前記所定の時間間隔内で配置したいビーコンの個数並びにそのプライオリティを指定したビーコン停止要求を周辺局へ向けて送信する。一方、このビーコン停止要求を受信した通信局は、前記所定の時間間隔内で指定されたプライオリティ以下のビーコンを指定された個数だけ検出し、各ビーコンの送信元の通信局に対しビーコン停止要求を送信する。このような遠隔操作により、通信局は、互いにビーコンを受信可能な近隣局と同様に、隠れ端末からも所望のビーコン送信タイミングを得ることができる。
【００８１】
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に、各通信局が所定の時間間隔毎に定期的な通信動作を行なうことによってネットワークを構築する無線通信システムであって、
通信局は、前記所定の時間間隔毎に定期的な信号送受信を行なう場合に、該定期的な信号送受信に先立ち又は送受信を行なった後の少なくとも一方において、他局からの送信信号の受信を試み、該定期的な信号送受信と他局の信号送信との衝突の有無を検出する、
ことを特徴とする無線通信システムである。
【００８２】
本発明の第２の側面に係る無線通信システムでは、例えば各通信局が所定の時間間隔毎に定期的な通信動作を自律的に行なっている通信環境下で、通信局は、所定時間間隔内の適当なタイミングで予約帯域又は優先利用期間を得て、所定の時間間隔毎に定期的な通信動作を行なうことが許容されている。
【００８３】
そして、通信局は、前記所定の時間間隔毎に定期的な信号送受信を行なう場合に、該定期的な信号送受信に先立ち、あるいは信号の送受信を行なった後に、他局からの送信信号の受信を試み、該定期的な信号送受信と他局の信号送信との衝突の有無を検出する。具体的には、自局の定期的な信号送受信タイミング付近で他局の送信信号を受信することにより、定期的な信号送受信タイミングの衝突を検出することができる。また、自局の信号送受信タイミング付近で他局の定期的な送信信号を受信することにより、定期的な信号送受信タイミングの衝突を検出することができる。
【００８４】
また、通信局は、前記定期的な信号送受信の衝突を検出したことに応答して、少なくとも所定期間だけスキャン処理を行ない、他局の周期的信号の送信状況の確認を試みるようにしてもよい。
【００８５】
ここで、通信局は、定期的な信号送受信に先立ち他局からの送信信号の受信を試み、該定期的な信号送受信と他局の信号送信との衝突を検出したことに応答して、該他局の信号との衝突を回避できるように自局の信号の送信タイミングを遅延させることで、衝突を回避することができる。
【００８６】
このような場合、通信局は、衝突回避のために定期的な信号の送信タイミングを変更した旨を記載した信号を送信するようにしてもよい。衝突を起こした他局は、衝突回避のために定期的な信号の送信タイミングを変更した旨を記載した信号を受信して、自局が送信した後に送信しようとしていた定期的な信号との衝突を検出することができる。
【００８７】
また、通信局は、定期的に送受信される信号のスケジュールを記載したビーコンを報知しあうようにしてもよい。この場合、各通信局は、互いの定期的な信号送受信時刻を抽出することができる。そして、周辺局から受信したビーコンに記載された情報に基づいて定期的信号送受信区間の衝突を検出したときには、衝突している信号送受信タイミングを変更するようにすればよい。
【００８８】
また、通信局は、定期的に送受信される信号に優先度が設定し、定期的に送受信される信号のスケジュールとともに優先度を記載したビーコンを報知するようにしてもよい。そして、周辺局から受信したビーコンに記載された情報に基づいて定期的信号送受信区間の衝突を検出したときには、優先度の低い定期的信号送受信のタイミングを変更することで、衝突を回避することができる。
【００８９】
また、通信局は、定期的信号送受信を行なう信号の一部に当該通信局のビーコンの送信時刻からの相対時刻情報を記載するようにしてもよい。この場合、通信局は、他局の送信する定期的に送信される信号を受信すると、前記定期的に送信される信号に記載されているビーコンの送信時刻からの相対時刻情報を基に当該信号の送信局におけるビーコンの送信時刻を抽出して衝突を検出することができる。そして、当該時刻に行なわれている他の信号の送信を停止させることにより、衝突を回避することができる。
【００９０】
また、通信局は、定期的に送信を行なう信号の一部に、当該信号が定期的にスケジュールされて送信されている旨を示す情報を記載するようにしてもよい。さらに、定期的に送信を行なう信号の一部に、当該信号の優先度を示す情報を記載するようにしてもよい。このような場合、通信局は、定期的信号送受信の衝突を検出したことに応答して優先度の低い定期的信号送受信のタイミングを変更することができる。
【００９１】
また、通信局は、定期的な信号の送受信の送信時刻にランダムなオフセットを付加するようにしてもよい。そして、通信局は、定期的に送受信される信号の一部に送信時刻のランダムなオフセットに関わる情報を掲載するようにしてもよい。
【００９２】
また、通信局は、定期的信号の送受信を新規に生成するに先立ち、スキャン動作を行なうことにより他局の定期的信号送受信と衝突しない時間帯を抽出し、該新規の定期的信号の送受信タイミングを他局の定期的信号送受信と衝突しない時間帯に設定するようにしてもよい。
【００９３】
また、通信局は、ネットワークに関する情報を取得する際、当該情報を得るために必要な情報が送信される時間帯を抽出し、該抽出された時間帯において信号受信を試みるようにして、スキャン動作を効率的に行なうようにしてもよい。
【００９４】
また、通信局は、１つ以上の定期的信号送受信区間を獲得して所望の通信局と信号の送受信を行なっている際には、定期的信号送受信区間における信号受信状態を監視するようにしてもよい。そして、信号受信状態が著しく劣化したときには、他の信号と衝突していると推定されることから、このような定期的信号送受信区間を開放するようにしてもよい。
【００９５】
また、通信局は、周辺局の定期的信号送受信区間以外の時間帯では、伝送路上の所定時間の信号検出とランダムなバックオフ期間の待機を伴うＣＳＭＡ方式に従ったアクセス手順に基づいて信号の送受信を行なうようにしてもよい。
【００９６】
また、本発明の第３の側面は、制御局と被制御局の関係を有さずに、各通信局が所定の時間間隔でネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信し合うことによってネットワークを構築する無線通信システムであって、
通信局は、前記所定の時間間隔毎に定期的な信号送受信を行なう場合に、定期的信号送受信を行なう信号の一部に当該通信局のビーコンの送信時刻からの相対時刻情報を記載し、周辺局から受信した信号に記載されている相対時刻情報に基づいて当該周辺局のビーコンとそれ以外の局が送受信する信号との衝突を検出する、
ことを特徴とする無線通信システムである。
【００９７】
本発明の第３の側面に係る無線通信システムでは、各通信局がビーコン信号を定期的に報知し合うことによってネットワークが構築される。そして、通信局は、所定時間間隔内の適当なタイミングで予約帯域又は優先利用期間を得て、所定の時間間隔毎に定期的な通信動作を行なうことが許容されている。
【００９８】
ここで、所定の時間間隔毎に定期的な通信動作を行なう通信局は定期的信号送受信を行なう信号の一部に当該通信局のビーコンの送信時刻からの相対時刻情報を記載することにより、通信局同士で衝突を検出し合うことができる。具体的には、通信局は、周辺局から受信した信号に記載されている相対時刻情報に基づいて当該周辺局のビーコンの送信時刻を抽出し、同時刻に自局が信号を送信していたときに当該周辺局のビーコンとの衝突を検出することができる。
【００９９】
また、通信局は、周辺局から受信した信号に記載されている相対時刻情報に基づいて当該周辺局のビーコンの送信時刻を抽出し、同時刻に当該周辺局のビーコンを受信できなかったときに他局の信号との衝突を検出することができる。
【０１００】
また、通信局は、信号の衝突を検出したことに応答して衝突を回避するようにしてもよい。例えば、通信局は、抽出されたビーコン信号の送信時刻に行なわれている他の信号の送信を停止させることにより衝突を回避することができる。
【０１０１】
また、本発明の第４の側面は、特定の制御局を配置せず、各通信局が所定の時間間隔でネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信し合うことによって構築される自律分散型の通信環境下において無線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、
周辺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、
ビーコン送信タイミングを制御するタイミング制御ステップと、
他局との間で発生したビーコンの衝突を回避する衝突回避ステップと、
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。
【０１０２】
また、本発明の第４の側面は、制御局と被制御局の関係を有しない通信環境下で所定の時間間隔毎に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、
前記所定の時間間隔毎に定期的な信号の送受信する信号送受信ステップと、
定期的な信号送受信に先立ち又は送受信を行なった後の少なくとも一方において、他局からの送信信号の受信を試み、該定期的な信号送受信と他局の信号送信との衝突の有無を検出する衝突検出ステップと、
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。
【０１０３】
また、本発明の第５の側面は、制御局と被制御局の関係を有さずに、各通信局が所定の時間間隔でネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信し合うことによって構築される通信環境下で無線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、
周辺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、
信号の一部にビーコンの送信時刻からの相対時刻情報を記載して前記所定の時間間隔毎に定期的な信号送受信を行なう信号送受信ステップと、
周辺局から受信した信号に記載されている相対時刻情報に基づいて当該周辺局のビーコンとそれ以外の局が送受信する信号との衝突を検出する衝突検出ステップと、
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。
【０１０４】
本発明の第４乃至第６の各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乃至第６の各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乃至第３の各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】
【０１０５】
本発明によれば、特定の制御局の介在なしに、通信品質を保証した自律分散型のネットワークを構築することができる、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。
【０１０６】
また、本発明によれば、特定の制御局が介在しない自律分散型のネットワークにおいて、衝突を回避しながらデータ送信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。
【０１０７】
また、本発明によれば、通信局がビーコンを報知することにより構築されるネットワークにおいて、複数の通信局間でのビーコンの衝突を好適に回避することができる、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。
【０１０８】
また、本発明によれば、各通信局が互いに送信するビーコンの衝突を回避しながら自律分散型の無線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。
【０１０９】
また、本発明によれば、各通信局が所定の時間間隔単位で自律的に通信動作を好適に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。
【０１１０】
また、本発明によれば、通信局が他局の信号との衝突を回避しながら所定の時間間隔毎に定期的な信号の送受信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。
【０１１１】
本発明によれば、制御局のようなＰｏｉｎｔ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒの存在しない分散制御環境であっても、ＱｏＳ通信を提供することが可能である。また、分散制御環境であっても、ネットワークの負荷状態を各通信局が自律的に把握することが可能であり、且つネットワークの許容負荷を超えるトラヒックを要求された場合には、通信プロトコルの上位レイヤの要求する優先度に応じて、優先度の低いトラヒックのみを排除することが可能となる。
【０１１２】
また、本発明によれば、ネットワークの交錯などによりビーコンが衝突した場合においても、定常的にビーコンの衝突が生じる事態を避けることができ、ネットワークに存在する各ノードの存在を的確に把握することができるため、コネクション断などの発生確率を飛躍的に抑えることが可能となる。
【０１１３】
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】
【０１１４】
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。
【０１１５】
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、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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
こ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。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（又はネットワークに参入する）ことができる。各通信局は、ビーコン信号の交換により互いの伝送フレーム周期内の送受信タイミングを通知し合うことで、自律分散的にＣＳＭＡ手順によりメディアへのランダム・アクセスを行ないつつ、緩やかな時分割多重アクセスを実現することができる。
【０１１８】
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、各通信装置が自律分散的に動作し、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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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、制御局を配置しない自律分散型の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、衝突を回避しながらネットワークを形成することができる。
【０１２２】
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とで構成される。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。中央制御部１０３では、例えば、ビーコン衝突時における衝突回避処理などの動作制御が行なわれる。衝突回避の処理手順として、自局のビーコン送信位置の移動や、自局のビーコン送信停止、他局へのビーコン送信位置変更（ビーコン送信位置の移動又は停止）要求などが挙げられるが、これらの処理手順の詳細については後述に譲る。
【０１２６】
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、自己のビーコン送信位置や周辺局からのビーコン受信位置などを規定する。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。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。
【０１２７】
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。また、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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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、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、他の通信装置からのビーコン受信タイミング、他の通信装置とのデータ送受信タイミング、並びにスキャン動作周期などを制御する。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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（衝突回避処理手順などを記述したプログラム）や、受信ビーコンの解析結果から得られる近隣装置情報などを蓄えておく。
【０１３３】
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、所定のチャネル上で所定の時間間隔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。ビーコン送信周期のことを、ここではスーパーフレーム（Ｓｕｐｅｒ  Ｆｒａｍｅ）と定義し、例えば８０ミリ秒とする。
【０１３４】
新規に参入する通信局は、スキャン動作により周辺局からのビーコン信号を聞きながら、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。そして、ビーコンの受信タイミングと緩やかに同期しながら、周辺局からビーコンが送信されていないタイミングに自局のビーコン送信タイミングを設定する。
【０１３５】
ここで、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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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８０ミリ秒である（前述）。図３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。
【０１３８】
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（ＴＰＰ）を獲得することから（後述）、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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
なお、各通信局のビーコン送信タイミングを集中して配置し、残りのスーパー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。この場合、通信を行う通信局間ではビーコン送信タイミングを集中させるなどという処理が施され、スーパーフレーム周期中の１箇所あるいは複数箇所にビーコンが集中して送信される。
【０１４３】
あるいは、通信局固有の送信データ容量に合わせて、ビーコン送信タイミングを設定することもある。この場合、送信データ量が多い通信局は次ビーコンまでの間隔が長くなるような時刻にビーコン送信タイミングを設定し、送信データ量が少ない通信局は次ビーコンまでの間隔が短くなるような時刻にビーコン送信タイミングを設定することもある。
【０１４４】
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、８０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。
【０１４５】
図４には、スーパーフレーム内で配置可能なビーコン送信タイミングの構成例を示している。但し、同図に示す例では、８０ミリ秒からなるスーパーフレーム内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。
【０１４６】
図４に示す例では、０からＦまでの合計１６個の位置０〜Ｆがビーコン送信を行なうことができる時刻すなわちビーコン送信タイミングを配置可能な「スロット」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５ミリ秒と規定した場合には、１スーパーフレームにつき最大１６個までしかビーコンを配置することができない。すなわち、１６台以上の通信局はネットワークに参入できない。
【０１４７】
なお、図３並びに図４では明示されていないが、各々のビーコンは、各ビーコン送信時刻であるＴＢＴＴ（Ｔａｒｇｅｔ Ｂｅａｃｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ）から故意に若干の時間オフセットを持った時刻で送信されている。これを「ＴＢＴＴオフセット」と呼ぶ。本実施形態では、ＴＢＴＴオフセット値は擬似乱数にて決定される。この擬似乱数は、一意に定められる擬似ランダム系列ＴＯＩＳ（ＴＢＴＴ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）により決定され、ＴＯＩＳはスーパーフレーム周期毎に更新される。
【０１４８】
ＴＢＴＴオフセットを設けることにより、２台の通信局がスーパーフレーム上では同じスロットにビーコン送信タイミングを配置している場合であっても、実際のビーコン送信時刻がずらすことができ、あるスーパーフレーム周期にはビーコンが衝突しても、別のスーパーフレーム周期では各通信局は互いのビーコンを聞き合う（あるいは、近隣の通信局は双方のビーコンを聞く）ことができるので、自局のビーコンが衝突したことを認識できる。通信局は、スーパーフレーム周期毎に設定するＴＯＩＳをビーコン情報に含めて周辺局に報知する（後述）。
【０１４９】
また、本実施形態では、各通信局は、データの送受信を行なっていない場合で、送受信が不要な時間帯に送受信機の電源を切るパワーセーブ状態にあっても、信号送信時には、自局が信号を送信する前後の一定期間は受信動作を行なうこと、すなわち“Ｌｉｓｔｅｎ  Ｂｅｆｏｒｅ  Ｓｅｎｄ”、“Ｌｉｓｔｅｎ  Ａｆｔｅｒ  Ｓｅｎｄ”という衝突検出のための通信動作が義務付けられる。ここで言う信号送信には、通常のデータ・フレームの送信とビーコン送信の双方を含む。
【０１５０】
また、通信局は、データ送受信を行なわない場合であっても、数秒に一度は１スーパーフレームにわたり連続して受信機を動作させてスキャン動作を行ない、周辺ビーコンのプレゼンスに変化がないか、あるいは各周辺局のＴＢＴＴがずれていないかを確認することも義務付けられる。なお、このスキャン動作は、ビーコンや優先送信期間が衝突していることを検出した場合、ある優先送信期間における通信が断絶した場合，などの異常事態の検出に起因しても行なわれることもある（後述）。
【０１５１】
スキャン処理は、基本的には１スーパーフレームにわたり連続して受信機を動作させるフルスキャンを行なうが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、通信局が認識する「ビーコンが送信されてくる時間帯」に限り受信機を動作させる部分スキャンを行なう場合もある。ビーコンが送信されてくる時間帯とは、図４に示したようなビーコン送信タイミングの配置を行なう本実施形態においては、各ＴＢＴＴの前後又は直後がこれに相当するが、他の実施形態においてはこれに限らない。
【０１５２】
他局のビーコンを受信するなどによりＴＢＴＴにずれを確認することができる。本実施形態では、自局の認識するＴＢＴＴ群を基準に−Ｂmin／２ミリ秒以内をＴＢＴＴと規定しているものを「進んでいる」、＋Ｂmin／２ミリ秒以内をＴＢＴＴと規定しているものを「遅れている」ものと定義する。そして、通信局は、最も遅れているＴＢＴＴに合わせて時刻を修正する。但し、系内で同じルールが規定されていれば最も進んでいるＴＢＴＴに併せて時刻を修正するようにしても構わない。これにより、系内の全通信局が最も遅れている（あるいは進んでいる）ＴＢＴＴに併せて時刻を修正することになり、この修正された時刻がネットワークに伝播していくことになる。結果として直接通信ができない通信局同士であっても同一の基準時刻を共有することができる。
【０１５３】
Ｂ．送信優先区間ＴＰＰ
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（例えば４８０マイクロ秒）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５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。本明細書では、この優先区間をＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ Ｐｅｒｉｏｄ（ＴＰＰ）と定義する。また、ＴＰＰに続くスーパーフレームの残りの区間をＦａｉｒｌｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ（ＦＡＰ）と定義され、この期間では通信局間で通常のＣＳＭＡ／ＣＡ方式により通信が行なわれる。
【０１５４】
図６には、スーパーフレーム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ＴＰＰが割り当てられ、ＴＰＰ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。
【０１５５】
各通信局は、ビーコン並びに自局のＴＰＰ内でのパケットの送信に関しては、ＳＩＦＳでの間隔での送信を許容し、それ以外のパケットについてはＤＩＦＳ＋バックオフでの送信を行なうことが許容される。すなわち、ビーコンを送信する度に、優先的にデータを送信する機会が得られることになる。
【０１５６】
また、各通信局は、基本的にはスーパーフレーム周期毎に１回のビーコンを送信するが、場合に応じて、複数個のビーコンあるいはビーコンに類する信号を送信することが許容され、これらのビーコンを送信する度にＴＰＰを獲得することができる。言い換えれば、通信局は、スーパーフレーム毎に送信するビーコンの個数に応じて優先的な送信用のリソースを確保できることになる。ここで、通信局がスーパーフレーム周期の先頭で必ず送信するビーコンのことを「正規ビーコン」、それ以外のタイミングでＴＰＰ獲得又はその他の目的で送信する２番目以降のビーコンのことを「補助ビーコン」と呼ぶことにする。
【０１５７】
図２９には、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図解している。
【０１５８】
ＴＰＰ区間内では、通信局は、自局のビーコンを送信した後、より短いバケット間隔ＳＩＦＳ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のフレーム間隔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。
【０１５９】
これに対し、ＦＡＰ区間では、ビーコン送信局は、他の周辺局と同様にＬＩＦＳ＋ランダム・バックオフ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。図示の例では、他局のビーコンが送信された後、まずＤＩＦＳ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のフレーム間隔で送信することにより、近隣局に邪魔されず、一連のトランザクションを実行することができる。
【０１６０】
上述した信号の往来管理方法によれば、優先度の高い通信局がより短いフレーム間隔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。
【０１６１】
但し、優先送信期間ＴＰＰは、基本単位として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。なお、帯域確保を目的とする場合には、優先送信期間ＴＰＰを連続的に配置することも許容される。この場合、最小ビーコン間隔を上回る期間にわたりＴＰＰを継続することができる。
【０１６２】
図３０には、通信局が補助ビーコンという仮想的なビーコンを複数送信して、この優先利用期間を増やす様子を示している。図示の例では、通信局＃１は、上位レイヤから要求された通信帯域を確保するために、スーパーフレーム内で空いているビーコン・スロットを発見し、自局の補助ビーコンを配置することにより、１スーパーフレームで複数のＴＰＰを得ている。なお、上記の通り、通信局＃１が連続してＴＰＰを確保している区間に関しては、図３０においては通信局＃１のＴＰＰ間に存在しているＦＡＰを排除し、連続したＴＰＰとして利用する場合もある。ＮＢＯＩ情報の交換により自律分散的にスーパーフレームを構築するシステムにおいては、隠れ端末問題も考慮して空きビーコン・スロットを探索することができるので、補助ビーコンを利用した帯域の獲得方法は簡易である。
【０１６３】
図３１には、本実施形態において、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、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」という２つの状態が定義されている。
【０１６４】
通信局は、通常動作モード下では、ＰＩＦＳ＋ランダム・バックオフだけ待機してから送信開始する。
【０１６５】
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。
【０１６６】
優先送信モード下では、ＳＩＦＳのフレーム間隔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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
そして、ＴＰＰが終了し、ＦＡＰへ移行したとき、あるいは他局のビーコンを受信したときには、優先送信モードから通常動作モードへ復帰する。
【０１６９】
また、図３２には、通信局として動作する無線通信装置の状態遷移図についての他の例を示している。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「優先送信モード」という状態が定義されている。
【０１７０】
通信局は、通常動作モード下では、通常のフレーム間隔ＰＩＦＳ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、ＰＩＦＳ＋バックオフにて送信する
【０１７１】
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。
【０１７２】
優先送信モード下では、ＰＩＦＳ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。
【０１７３】
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ＰＩＦＳよりもさらに長いフレーム間隔ＤＩＦＳ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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
なお，上記では、通信局は、周辺局のＴＰＰ期間においてもＤＩＦＳのフレーム間隔にて送信を継続的に試みる場合を例示したが、他局がＴＰＰである期間においては送信を試みずに電源を切るなどしてパワーセーブ状態に入る場合もある。また、ＤＩＦＳのフレーム間隔にて送信を継続的に試みるのではなく、他の手法によりＴＰＰの開放を確認の後に送信を試みるような利用例もある。
【０１７６】
正規ビーコンはネットワーク構築のために送信されるのに対し、補助ビーコンは優先送信期間ＴＰＰを獲得する目的で送信されることから、補助ビーコンが正規ビーコンに含まれるすべての情報（後述）が掲載されている必要はない。そのため、補助ビーコンには、ＴＰＰ獲得に関連する情報のみが含まれている場合もある。極端な例では、補助ビーコンは、本信号がＴＰＰを獲得した上で送信されている旨を記載した１ビット（若しくは数ビット程度）の情報で構成することもできる。
【０１７７】
また、自律分散的な通信システムにおいて、補助ビーコンを用いなくても、通信局が優先送信期間ＴＰＰを獲得することができる仕組みを実現することができる。補助ビーコンを使用しないシステムでは、通信局が優先送信期間ＴＰＰを得て送信する信号の一部に優先送信期間ＴＰＰを利用して送信している旨を記載することによっても、補助ビーコンを使用して優先送信期間ＴＰＰを獲得したことを報知する場合と同様のネットワーク動作（衝突回避動作）を実現することができる。この点の詳細は後述に譲る。各通信局は、ビーコン信号の報知、若しくはデータ・フレームなどの信号の一部の記載に基づいて互いのスーパーフレーム内の送受信タイミングを通知し合い、自律分散的にＣＳＭＡ手順によりメディアへのランダム・アクセスを行ないつつ、緩やかな時分割多重アクセスを実現することができる。
【０１７８】
なお、ここではビーコン送信局がビーコン送信の直後からＴＰＰ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ＴＰＰの開始時刻を設定するようにしてもよい。
【０１７９】
また、上記の説明では、ＴＰＰ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、ＴＰＰ中の通信局に呼び出された通信局にも優先送信権ＴＰＰを与える。基本的にＴＰＰ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。
【０１８０】
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、通信動作を行なわず、ＴＰＰ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、ＤＩＦＳ＋バックオフあるいはＰＩＦＳ＋バックオフ経過後に他局がこのＴＰＰの時間帯でも送信を開始する。
【０１８１】
図６に示したようにビーコン送信した直後にＴＰＰ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。
【０１８２】
本実施形態に係る無線ネットワークにおける衝突時の挙動において、ビーコンの衝突回避動作は、正規ビーコン同士の衝突時も、正規ビーコンと補助ビーコンの衝突、並びに補助ビーコン同士の衝突時にもほぼ同様の原理が適応可能である。さらに言えば、優先送信期間ＴＰＰの獲得によりスーパーフレーム毎に定期的に送信される信号（データ・フレームなど）も、スーパーフレーム間隔で送受信されるという性質上、衝突の検出並びに衝突の回避動作に関しビーコンと同様に扱うことができる。例えば、補助ビーコン送信が伴われない優先送信期間同士の衝突時の処理においても、ビーコンの場合と同様の衝突検出並びに衝突回避の手順により同様の効果を得ることができる。そこで、以下では、便宜上、正規ビーコンだけでなく、補助ビーコン並びに優先送信期間ＴＰＰの衝突に関しても、併せてビーコンの衝突として説明を行なうことにする。
【０１８３】
Ｃ．ビーコンのフレーム・フォーマット
図７には、本実施形態に係る自律分散型の無線通信システムにおいて送信されるビーコン・フレームのフォーマット一例を示している。
【０１８４】
図示の例では、ビーコンには、送信元局を一意に示すアドレスであるＴＡ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）フィールドと、当該ビーコンの種類を示すＴｙｐｅフィールドと、周辺局から受信可能なビーコンの受信時刻情報であるＮＢＯＩ／ＮＢＡＩ（Ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ Ｂｅａｃｏｎ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ／ Ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ Ｂｅａｃｏｎ Ａｃｔｉｖｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）フィールドと、当該ビーコンを送信したスーパーフレーム周期におけるＴＢＴＴオフセット値（前述）を示す情報であるＴＯＩＳ（ＴＢＴＴ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）フィールドと、ＴＢＴＴの変更やその他各種の伝達すべき情報を格納するＡＬＥＲＴフィールドと、当該通信局が優先的にリソースを確保している量を示すＴｘＮｕｍフィールドと、当該スーパーフレーム周期内で複数のビーコンを送信する場合に当該ビーコンに割り振られた排他的な一意のシリアル番号を示すＳｅｒｉａｌフィールドなどが含まれている。
【０１８５】
Ｔｙｐｅフィールドには、当該ビーコンの種類が８ビット長のビットマップ形式で記述される。本実施形態では、ビーコンが、各通信局が１スーパーフレーム毎のその先頭で１回だけ送信する「正規ビーコン」、あるいは優先的送信権を得るために送信されている「補助ビーコン」のいずれであるかを識別するための情報として、プライオリティを示す０から２５５までの値を用いて示される。具体的には、１スーパーフレーム毎に１回送信することが必須である正規ビーコンの場合は最大のプライオリティを示す２５５が割り当てられ、補助ビーコンに対してはトラフィックのプライオリティに相当する０から２５４までのいずれかの値が割り当てられる。
【０１８６】
補助ビーコンを使用しないシステムにおいては、予約利用期間又は優先利用期間ＴＰＰを設定して定期的に送信する信号（データ・フレームなど）の予約又は優先利用におけるプライオリティを示すために、Ｔｙｐｅフィールドを信号の一部に記載することができる。
【０１８７】
ＮＢＯＩフィールドは、スーパーフレーム内において自局が受信可能な周辺局のビーコンの位置（受信時刻）を記述した情報である。本実施形態では、図４に示したように１スーパーフレーム内で最大１６個のビーコンを配置なスロットが用意されていることから、受信できたビーコンの配置に関する情報を１６ビット長のビットマップ形式で記述する。すなわち、自局の正規ビーコンの送信時刻を基準としてＮＢＯＩフィールドの先頭ビット（ＭＳＢ）にマッピングするとともに、自局が受信可能なビーコンの位置（受信時刻）を自局の正規ビーコンの送信時刻からの相対位置のビットにマッピングし、自局の正規又は補助ビーコンの相対位置（オフセット）並びに受信可能なビーコンの相対位置（オフセット）に対応するビットに１を書き込み、それ以外の相対位置に対応するビット位置は０のままとする。
【０１８８】
例えば、図４に示したように最大１６局の通信局０〜Ｆが収容されている通信環境下で、通信局０が「１１００，００００，０１００，００００」のようなＮＢＯＩフィールドを作った場合には、「通信局１並び通信局９からのビーコンが受信可能である」旨を伝えることになる。つまり、受信可能なビーコンの相対位置に対応するビットに関し、ビーコンが受信可能である場合には１がマークされ、受信されてない場合には０すなわちスペースを割り当てる。また、ＭＳＢが１になっているのは自局がビーコンを送信しているためで、自局が補助ビーコンを送信している時刻に相当する場所も１をマークする。
【０１８９】
なお、上記ではＮＢＯＩフィールドがスーパーフレーム中の時刻に対応するビットマップにて送受信されることを想定して説明したが、ＮＢＯＩフィールドを必ずしもビットマップ形式で構成する必要はなく、スーパーフレーム中のどの時間帯が通信用途に利用されているかを示す情報群で構成され、結果的に上記の処理が施すことが可能な形式で送受信されていれば本発明の目的を達成することができる。
【０１９０】
また、上記では送信並びに受信ビーコンの相対位置（時刻）をマークすると説明したが、勿論優先送信期間の時刻をＮＢＯＩ中にマークすることもでき、これによって、ビーコン同士の衝突に加え、優先送信期間ＴＰＰを利用して定期的に送受信されている信号とビーコンとの衝突、並びに定期的な送受信信号同士の衝突を検出することができる。
【０１９１】
また、ＮＢＡＩフィールドは、ビーコン受信の隠れ端末を軽減する目的で、ビーコンのフレーム・フォーマット中にＮＢＡＩフィールドが設定されており、ＮＢＯＩフィールドと同様のフォーマットで「自局が実際に受信処理を行なっているビーコン」を特定する情報が記載される。ＮＢＡＩフィールドは、ＮＢＯＩフィールドと同様のフォーマットで、自局の正規ビーコンの送信時刻を基準にビットが配置され、自局が実際に受信処理を行なっているＴＢＴＴを特定する情報がビットマップ形式で記載される。
【０１９２】
各通信局は、スリープ・モード状態においては他局のビーコンを受信しない。このため、スリープ・モード状態においては、ＮＢＡＩビットには、オールゼロがセットされた状態で（但し、自局がビーコン送信を行なう時刻を除く）、ビーコンが送信される。一方、他局との通信状態に入ると、周辺局の正規ビーコンを受信する動作を行なう。この場合、ＮＢＡＩビットには、周辺局の正規ビーコンの受信時刻（ＴＢＴＴ）に対応するビットに１がセットされた状態でビーコンが送信される。
【０１９３】
なお、周辺局が補助ビーコンを送信している場合、当該補助ビーコンによる優先的な送信が自局に宛てて行なわれると判断される場合に限り、受信される補助ビーコンの受信時刻（ＴＢＴＴ）に対応するＮＡＢＩビットに１をセットする。補助ビーコンによる優先的な送信が自局に宛てて行なわれるかどうかは、当該補助ビーコンを送信している通信局との間で通信状態に入っていることを基に判断する。
【０１９４】
また、さらに、補助ビーコン毎に当該補助ビーコンに付随するＴＰＰにて送信するデータの宛先がなんらかの手段により指定されている場合、上記データの宛先が自局であると判断される補助ビーコンに限り、当該補助ビーコンの受信時刻（ＴＢＴＴ）に対応するＮＢＡＩビットに１をセットする。すなわち、通信局は、当該時間帯に送信される補助ビーコン並びに他局がＴＰＰを利用して送信した信号が自局に宛てて送信されているか（自局が当該信号を受信する必要があるか）否かにより、ＮＢＡＩビットに１をセットするか否かを判断する。
【０１９５】
一方、ビーコンを受信した局側では、受信ビーコン中のＮＢＡＩビットを、Ｒｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅを作成したときと同様の手順（前述）により、ビーコン受信時刻に応じてシフトしながらＯＲをとり、当該スーパーフレーム内に設定されている各ＴＢＴＴにおいて送信不許可処理を行なうか否かを判断する。
【０１９６】
該当する時刻のＮＢＡＩビットのＯＲをとった結果が１であった場合、通信局は、当該ＴＢＴＴの時刻あるいはそれに若干先立つ時刻からＴＢＴＴオフセットの最大長＋ビーコン長にて規定される一定期間に渡り送信不許可状態にし、他局のビーコン受信を妨げないよう考慮する。但し、当該ＴＢＴＴが自局のビーコン送信時刻であった場合には、送信不許可処理を行なわず、ビーコン情報を含むフレームを送信する。
【０１９７】
ＴＯＩＳフィールドでは、上述のＴＢＴＴオフセットを決定する擬似ランダム系列が格納されており、当該ビーコンがどれだけのＴＢＴＴオフセットを以って送信されているかを示す。ＴＢＴＴオフセットを設けることにより、２台の通信局がスーパーフレーム上では同じスロットにビーコン送信タイミングを配置している場合であっても、実際のビーコン送信時刻がずらすことができ、あるスーパーフレーム周期にはビーコンが衝突しても、別のスーパーフレーム周期では各通信局は互いのビーコンを聞き合う（あるいは、近隣の通信局は双方のビーコンを聞く）、すなわち衝突を認識することができる。
【０１９８】
図８には、ＴＢＴＴと実際のビーコン送信時刻を示している。図示のように、ＴＢＴＴ、ＴＢＴＴ＋２０マイクロ秒、ＴＢＴＴ＋４０マイクロ秒、ＴＢＴＴ＋６０マイクロ秒、ＴＢＴＴ＋８０マイクロ秒、ＴＢＴＴ＋１００マイクロ秒、ＴＢＴＴ＋１２０マイクロ秒のいずれかの時刻となるようＴＢＴＴオフセットを定義した場合、スーパーフレーム周期毎にどのＴＢＴＴオフセットで送信するかを決定し、ＴＯＩＳを更新する。
【０１９９】
また、他局の信号との衝突の検出などに起因して、送信局が意図した時刻に送信できない場合には、ＴＯＩＳにオールゼロなどを格納し、ビーコンを受信可能な周辺局に対し、今回のビーコン送信タイミングは意図した時刻に行なえなかった旨を伝達する。ＴＯＩＳフィールドの具体的な使用形態については後述に譲る。
【０２００】
ＡＬＥＲＴフィールドには、異常状態において、周辺局に対して伝達すべき情報を格納する。例えば、ビーコンの衝突回避などのため自局の正規ビーコンのＴＢＴＴを変更する予定がある場合や、また周辺局に対し補助ビーコンの送信の停止を要求する場合には、その旨をＡＬＥＲＴフィールドに記載する。ＡＬＥＲＴフィールドの具体的な使用形態については後述に譲る。
【０２０１】
ＴｘＮｕｍフィールドは、当該局がスーパーフレーム周期内で送信している補助ビーコンの個数が記載される。通信局はビーコン送信に続いてＴＰＰすなわち優先送信権が与えられることから、スーパーフレーム周期内での補助ビーコン数は優先的にリソースを確保して送信を行なっている時間率に相当する。
【０２０２】
Ｓｅｒｉａｌフィールドには、当該スーパーフレーム内で複数のビーコンを送信する場合に当該ビーコンに割り振られたシリアル番号が書き込まれる。ビーコンのシリアル番号として、スーパーフレーム内に送信する各々のビーコンに排他的で一意の番号が記載される。本実施形態では、自局の正規ビーコンを基準に、何番目のＴＢＴＴで送信している補助ビーコンであるかを示す相対時刻情報をシリアル番号としてＳｅｒｉａｌフィールドに記載される。
【０２０３】
なお、正規ビーコンはネットワーク構築のために送信されるのに対し、補助ビーコンは優先送信期間ＴＰＰを獲得する目的で送信されることから、正規ビーコンに含まれるすべての情報（後述）が掲載されている必要はない。そのため、補助ビーコンには、ＴＰＰ獲得に関連する一部の情報のみが含まれている場合もある。
【０２０４】
また、補助ビーコンを使用しないシステムでは、優先送信期間ＴＰＰを得て送信する信号の一部に優先送信期間を利用して送信している信号に正規ビーコンと同様の情報を記載することにより、優先送信期間ＴＰＰを利用して定期的に送受信されている信号とビーコンとの衝突、並びに定期的な送受信信号同士の衝突を、ビーコン同士の衝突と同様に扱うことができる。
【０２０５】
例えば、優先送信期間ＴＰＰに対しプライオリティを設定する場合には、補助ビーコン又は優先送信期間を利用して定期的に送信される信号にもＴｙｐｅフィールドを含める必要がある。
【０２０６】
また、優先送信期間ＴＰＰを利用して定期的に送信される信号の送信タイミングにランダムなオフセットを与える場合や、衝突回避のために定期的な送受信信号の送信タイミングを変更するメカニズムを採用する場合には、補助ビーコン又は優先送信期間を利用して定期的に送信される信号にもＴＯＩＳフィールドを含める必要がある。
【０２０７】
また、ビーコンとの衝突検出のために、優先送信期間ＴＰＰを利用して定期的に送信される信号の送信タイミングと正規ビーコンとの相対時刻位置（正規ビーコンからのオフセット）を通信局同士で通知し合いたい場合には、補助ビーコン又は優先送信期間を利用して定期的に送信される信号にもＳｅｒｉａｌフィールドを含める必要がある。
【０２０８】
Ｄ．正規ビーコンのＴＢＴＴの設定
通信局は電源投入後、まずスキャン動作すなわちスーパーフレーム長以上にわたり連続して信号受信を試み、周辺局の送信するビーコンの存在確認を行なう。この過程で、周辺局からビーコンが受信されなかった場合には、通信局は適当なタイミングをＴＢＴＴとして設定する。一方、周辺局から送信されるビーコンを受信した場合には、周辺局から受信した各ビーコンのＮＢＯＩフィールドを当該ビーコンの受信時刻に応じてシフトしながら論理和（ＯＲ）をとって参照することにより、最終的にマークされていないビット位置に相当するタイミングの中からビーコン送信タイミングを抽出する。
【０２０９】
基本的には、通信局はビーコン送信の直後に優先利用領域（ＴＰＰ）を獲得することから、各通信局のビーコン送信タイミングはスーパー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、周辺局から受信したビーコンから得たＮＢＯＩのＯＲをとった結果、スペースのランレングスが最長となる区間の中心をビーコン送信タイミングとして定める。
【０２１０】
なお、ランレングスが最長となるＴＢＴＴ間隔が最小のＴＢＴＴ間隔よりも小さい場合（すなわちＢmin以下の場合）には、新規通信局はこの系に参入することができない。
【０２１１】
また、他の実施形態においては、通信局の属性などに応じて、既に送信されているビーコンの直後など隣接する時刻に自局のビーコン送信時刻ＴＢＴＴを設定する場合もある。この場合、実際に通信を行なう通信局の間でビーコン送信時刻をまとめるよう配慮するなどの処理が付加されることになる。
【０２１２】
図９には、新規に参入した通信局が周辺局から受信したビーコンから得た各ビーコンのＮＢＯＩに基づいて自局のＴＢＴＴを設定する様子を示している。同図に示す例では、新規に登場した通信局Ａに着目し、通信局Ａの周辺には通信局０、通信局１、通信局２が存在しているという通信環境を想定している。そして、通信局Ａ は、スキャン動作によりスーパーフレーム内にこの３つの局０〜２からのビーコンが受信できたとする。
【０２１３】
周辺局のビーコン受信時刻を自局の正規ビーコンに対する相対位置として扱い、ＮＢＯＩフィールドはこれをビットマップ形式で記述している（前述）。そこで、通信局Ａでは、周辺局から受信できた３つのビーコンのＮＢＯＩフィールドを各ビーコンの受信時刻に応じてシフトし、時間軸上でビットの対応位置を揃えた上で、各タイミングのＮＢＯＩビットのＯＲをとることで、ＮＢＯＩを統合して参照する。
【０２１４】
周辺局のＮＢＯＩフィールドを統合して参照した結果、得られている系列が図９中“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ”で示されている「１１０１，０００１，０１００，１０００」である。１はスーパーフレーム内で既にＴＢＴＴが設定されているタイミングの相対位置を、０はＴＢＴＴが設定されていないタイミングの相対位置を示している。この系列において、スペース(ゼロ)が最長ランレングスとなる場所が新規にビーコンを配置する候補となる。図９に示す例では、最長ランレングスが３であり、候補が２箇所存在していることになる。そして、通信局Ａは、このうち１５ビット目を自局の正規ビーコンのＴＢＴＴに定めている。
【０２１５】
通信局Ａは、１５ビット目の時刻を自局の正規ビーコンのＴＢＴＴ（すなわち自局のスーパーフレームの先頭)として設定し、ビーコンの送信を開始する。このとき、通信局Ａが送信するＮＢＯＩフィールドは、ビーコン受信可能な通信局０〜２のビーコンの各受信時刻を、自局の正規ビーコンの送信時刻からの相対位置に相当するビット位置をマークしたビットマップ形式で記載したものである、図９中の“ＮＢＯＩ ｆｏｒ ＴＸ  （１  Ｂｅａｃｏｎ  ＴＸ）”で示す通りとなる。
【０２１６】
なお、通信局Ａが補助ビーコンを送信するなどにより優先送信権利を得る際には、さらにこの後、周辺局のＮＢＯＩフィールドを統合した“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ”で示されている系列のスペース(ゼロ)の最長ランレングスを探し、探し当てたスペースの箇所に補助ビーコン（優先送信期間）の送信時刻を設定する。図９に示す例では、２つの補助ビーコンを送信する（すなわち、２つの優先送信期間を獲得する）場合を想定しており，“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ”の６ビット目と１１ビット目のスペースの時刻に補助ビーコンの送信タイミング（優先送信期間の設定タイミング）を設定している。この場合、通信局Ａが送信するＮＢＯＩフィールドは、自局の正規ビーコン並びに周辺局から受信するビーコンの相対位置に加え、さらに自局が補助ビーコンの送信を行なっている箇所（正規ビーコンに対する相対位置）にもマークされ、“ＮＢＯＩ ｆｏｒ ＴＸ （３ Ｂｅａｃｏｎ ＴＸ）”で示されている通りとなる。
【０２１７】
各通信局が上述したような処理手順で自局のビーコン送信タイミングＴＢＴＴを設定してビーコンの送信を行なう場合、各通信局が静止して電波の到来範囲が変動しないという条件下では、ビーコンの衝突を回避することができる。また、送信データの優先度に応じて、補助ビーコン（又は複数のビーコンに類する信号）をスーパーフレーム内で送信するなどにより優先送信期間を設定することにより、ある時間帯に特定通信局間での通信に優先的にリソースを割り当て、ＱｏＳ通信を提供することが可能である。また、周辺から受信したビーコン数（ＮＢＯＩフィールド）を参照することにより、各通信局がシステムの飽和度を自律的に把握することができるので、分散制御システムでありながら、通信局毎に系の飽和度を加味しつつ優先トラヒックの収容を行なうことが可能となる。さらに、各通信局が受信ビーコンのＮＢＯＩフィールドを参照することで、ビーコン送信時刻は衝突しないように配置されるので、複数の通信局が優先トラヒックを収容した場合であっても、衝突が多発するといった事態を避けることができる。
【０２１８】
Ｅ．ビーコン衝突シナリオと衝突回避手順
各通信局が静止して電波の到来範囲が変動しないという条件下では、ビーコンの衝突を回避することができる（前述）。これに対し、通信局が移動するなどにより電波の到達範囲が変動する場合、各通信局が送信するビーコンが衝突するケースが発生する。
【０２１９】
図１０には、電波の到来範囲の変動によりビーコンが衝突する様子を示している。同図では、ネットワークを構築している系同士が接近してくる場合である。
【０２２０】
図１０上段では、通信局ＳＴＡ０とＳＴＡ１は、通信局ＳＴＡ２とＳＴＡ３とは電波の届かない範囲に存在しており、ＳＴＡ０とＳＴＡ１が通信を行なっている。また、これとは全く独立してＳＴＡ２とＳＴＡ３が通信を行なっている。この場合、系毎に独立して各局のビーコン送信タイミングを設定することになるが、図１０上段の右側に記されている通り、互いに認識していない局同士で運悪く重なってビーコン送信タイミングが設定されているとする。
【０２２１】
その後、各局（電波の到来範囲）が移動し、図１０下段に示すように各局が送受信可能な状態になると、各局のビーコンが衝突するという事態に陥る。
【０２２２】
このような場合、衝突を起こした少なくとも一方の局がビーコンの送信時刻を変更して衝突を回避する必要がある。図１１には、衝突の検出並びにＴＢＴＴ変更手順の一例を示している。ここでは、ＳＴＡ０の送信するビーコンのＴＢＴＴとＳＴＡ２の送信するビーコンのＴＢＴＴが時刻ＴＢＴＴ０にて完全に一致してしまっている場合を例示している。
【０２２３】
時刻Ｔ０では、ＳＴＡ０とＳＴＡ２ともビーコン送信のＴＢＴＴとなり、時刻Ｔ０から各々ＴＢＴＴオフセットだけずれた時刻にビーコンを送信する。時刻Ｔ０では、ＳＴＡ０のＴＢＴＴオフセットとＳＴＡ２のＴＢＴＴオフセットがたまたま同じであったため、両ビーコンは衝突し、ＳＴＡ０とＳＴＡ２はともにビーコンが衝突していることを検知することができない。但し、各通信局は、送信動作と受信動作を同時に起動することができないものとする。
【０２２４】
次のスーパーフレームが訪れ、時刻Ｔ１でＳＴＡ０とＳＴＡ２がともにＴＢＴＴを迎えるため、再度ビーコンの送信処理が起動される。ここで、ＳＴＡ２はＴＢＴＴオフセットがゼロである一方、ＳＴＡ０はＴＢＴＴオフセットとして比較的大きな値が選択されたとする。ＴＢＴＴオフセットにより実際のビーコン送信時刻をずらすことで、あるスーパーフレーム周期にはビーコンが衝突しても、別のスーパーフレーム周期では各通信局は互いのビーコンを聞き合うことができる。
【０２２５】
図示の場合、ＳＴＡ０は、ビーコン送信の前後では受信機を動作させるため、ＳＴＡ２が自局のＴＢＴＴ時刻近辺にてビーコンを送信していることを認識する。同じくＳＴＡ２は、ビーコン送信の前後では受信機を動作させるため、ＳＴＡ０が自局のＴＢＴＴ時刻近辺にてビーコンを送信していることを認識する。なお、自局のＴＢＴＴの近辺でビーコンが受信されたか否かの判断は、自ビーコンのＴＢＴＴ±Ｂmin／２の範囲内でビーコンが受信されたか否かにて判断する。
【０２２６】
ここで、ＳＴＡ０は、自局のビーコン送信の直前に他局のビーコンを受信したことを理由に、自局のＴＢＴＴすなわちビーコン送信位置を変更することを決定する。一方、ＳＴＡ２は、自ビーコンのＴＢＴＴ時刻近辺にてビーコンが受信されたものの、自局のビーコン送信の後にビーコンを受信したことを理由に、ＴＢＴＴの変更は行なわない。
【０２２７】
また、ＳＴＡ０並びにＳＴＡ２ともデータの送受信を行なっておらずパワーセーブ状態であった場合であっても、信号送信時には、自局が信号を送信する前後の一定期間は受信動作を行なうこと、すなわちＬｉｓｔｅｎ  Ｂｅｆｏｒｅ  Ｓｅｎｄ及びＬｉｓｔｅｎ  Ａｆｔｅｒ  Ｓｅｎｄが義務付けられており、このような受信動作により、各通信局は互いのビーコンを認識することが可能である。
【０２２８】
ＳＴＡ０は、ビーコン送信位置を変更する場合、送信するビーコンのＡＬＥＲＴフィールドにて、ＴＢＴＴを変更する旨を周辺局に報知する（ＡＬＥＲＴフィールドは、異常状態において周辺局に伝達すべき情報を格納するフィールドである）。さらに、ＳＴＡ０は、新規のＴＢＴＴを決定するための情報を収集するため、少なくとも１スーパーフレーム分だけスキャンを実行する。
【０２２９】
図１１に示す例では、ＳＴＡ０は時刻Ｔ１近辺においてビーコン衝突を認識し、直ちにＴＢＴＴ変更処理を起動しているが、通信局内部の処理遅延などにより、この処理が１乃至２スーパーフレームだけ遅れて実行される場合もある。
【０２３０】
そして、ＳＴＡ０は、図９を参照しながら説明した上記の手順により空きのＴＢＴＴを見つけると、ＴＢＴＴ１を新規のＴＢＴＴとして設定し、時刻Ｔ２ではビーコンの送信を行なわず、代わりに時刻Ｔ３にてビーコンの送信を行ない、以降、ＴＢＴＴ１のタイミングでＴＢＴＴオフセットを付加しながら定期的にビーコンの送信を行なう。
【０２３１】
一方、ＳＴＡ２は、何事もなかったかのように時刻Ｔ２にてビーコンを送信し、以降もＴＢＴＴ０のタイミングにてＴＢＴＴオフセットを付加しながらビーコン送信を継続する。図１１で示した例では、ＳＴＡ２はＴＢＴＴの変更は行なわないが、ＳＴＡ０のビーコンを受信したことによりネットワークが交錯したことを認識し、ネットワークの状況を把握する目的でスキャン処理を行なう場合もある。
【０２３２】
なお、通信局は、ＡＬＥＲＴフィールドにてＴＢＴＴを変更する旨を報知しているビーコンや、これまで受信できていたビーコンのＴＢＴＴ近辺でビーコンが送信されていないことを認識した場合には、当該ビーコンの新規ＴＢＴＴがどこに決定されたかを把握するために、スキャンを実行する（図示しない）。
【０２３３】
また、自局のビーコン送信時刻の直後に他局のビーコンを受信したときに、直後に受信したビーコンの送信元に対してビーコン送信時刻を変更するように要求してもよい。図１２には、ビーコン衝突時に一方の局が他方の局へビーコン送信時刻の変更要求メッセージを送ることによるＴＢＴＴ変更手順の一例を示している。
【０２３４】
時刻Ｔ１でＳＴＡ０とＳＴＡ２がともにＴＢＴＴを迎えると、互いにビーコンの送信処理が起動される。ここで、ＳＴＡ２はＴＢＴＴオフセットがゼロである一方、ＳＴＡ０はＴＢＴＴオフセットとして比較的大きな値が選択されたとする。この場合、ＳＴＡ０は、ビーコンなどの信号送信の前後では受信機を動作させるため、ＳＴＡ２が自局のＴＢＴＴ時刻近辺にてビーコンを送信していることを認識する。同じくＳＴＡ２は、ビーコン送信の前後では受信機を動作させるため、ＳＴＡ０が自局のＴＢＴＴ時刻近辺にてビーコンを送信していることを認識する。
【０２３５】
ここで、ＳＴＡ２は、ＳＴＡ０に対して「ＴＢＴＴを変更して欲しい旨」のメッセージを送信する。ＳＴＡ０は、パワーセーブ状態であってもビーコンなどの信号送信の前後ではしばらくの間にわたり受信機を動作させるため（前述）、このメッセージを受信することができる。
【０２３６】
これに対し、ＳＴＡ０は、ＴＢＴＴ変更要求メッセージを受信したことに応答して、送信するビーコンのＡＬＥＲＴフィールドにて、ＴＢＴＴを変更する旨を周辺局に報知する。さらに、ＳＴＡ０は、新規のＴＢＴＴを決定するための情報を収集するため、少なくとも１スーパーフレーム分だけスキャンを実行する。
【０２３７】
そして、ＳＴＡ０は、図９を参照しながら説明した上記の手順により空きのＴＢＴＴを見つけると、ＴＢＴＴ１を新規のＴＢＴＴとして設定し、時刻Ｔ４ではビーコンの送信を行なわず、代わりに時刻Ｔ５にてビーコンの送信を行ない、以降、ＴＢＴＴ１のタイミングでＴＢＴＴオフセットを付加しながら定期的にビーコンの送信を行なう。
【０２３８】
一方、ＳＴＡ２は、何事もなかったかのように時刻Ｔ２にてビーコンを送信し、以降もＴＢＴＴ０のタイミングにてＴＢＴＴオフセットを付加しながらビーコン送信を継続する。図１２で示した例では、ＳＴＡ２はＴＢＴＴの変更は行なわないが、ＳＴＡ０のビーコンを受信したことでネットワークが交錯したことを認識し、ネットワークの状況を把握する目的でスキャン処理を行なう場合もある。
【０２３９】
なお、上述した処理手順では、ビーコンの衝突時には、自局のビーコン送信時刻の直前で他局のビーコンを受信した通信局が、自らのビーコン送信時刻を変更するというルールになっているが、逆に、自局のビーコン送信時刻の直後に他局のビーコンを受信したときに自らのビーコン送信時刻を変更するようにしてもよい。
【０２４０】
以下では、本実施形態に係る自律分散型の無線ネットワークにおいて、通信局が信号の衝突検出に関する動作についてさらに詳細に説明する。図３３〜図３７には、データを送受信している通信局のビーコンが衝突した場合を例にとり衝突の検出手順の幾つかの例を示している。衝突が検出された後には，必要に応じて，すでに説明した手順にてＴＢＴＴ変更手順が起動される。
【０２４１】
図３３には、ＳＴＡ０とＳＴＡ２のビーコン送信時刻の衝突が発生し、且つＳＴＡ０がＳＴＡ１宛てにデータの送信を継続している場合の一例を示している。
【０２４２】
時刻Ｔ０でＳＴＡ０とＳＴＡ２がともにＴＢＴＴを迎えると、互いにビーコンの送信処理が起動される。ここで、ＳＴＡ２のＴＢＴＴオフセットがＳＴＡ０のＴＢＴＴオフセットよりも比較的大きな値が選択されたとする。
【０２４３】
ＳＴＡ０が予定通りにビーコンを送信する（図中Ｂ０）。ＳＴＡ２は、ビーコンなどの信号送信の前後では受信機を動作させるため、ＳＴＡ０が自局のＴＢＴＴ時刻近辺にてビーコンを送信していることを認識する。さらにＳＴＡ２はＣＳＭＡ／ＣＡの手順に則り、他局の信号が存在する間はＮＡＶを設定して信号の送信動作を控える。その結果、本来時刻Ｔ１にてビーコンを送信する予定であったものが遅延させられることになる。
【０２４４】
ＳＴＡ０は引き続きデータをＳＴＡ１に対して送信する（図中Ｄ０）。当該データのＤｕｒａｔｉｏｎフィールドにはバーチャル・キャリア・センスの目的でＡＣＫを受信する時刻までの時間長が書き込まれており、ＳＴＡ２はこれを解釈して時刻Ｔ２までは信号の送信を控える。
【０２４５】
その後、ＳＴＡ２は、時刻Ｔ２からＰＩＦＳ（あるいはＳＩＦＳ）＋ランダムな遅延量（例えばＴＢＴＴオフセット）が経過した後、信号送信可能状態へと遷移し、時刻Ｔ３にてビーコンを送信する（図中Ｂ２）。
【０２４６】
ＳＴＡ０は、信号送信の前後では受信機を動作させるため、ＳＴＡ２が自局のＴＢＴＴ時刻近辺にてビーコンを送信していることを認識する。
【０２４７】
ＳＴＡ２は、自局のビーコン送信の直前に他局のビーコンを受信したことを理由に、自局のＴＢＴＴすなわちビーコン送信位置を変更することを決定する。一方、ＳＴＡ０は、自ビーコンのＴＢＴＴ時刻近辺にてビーコンが受信されたものの、自局のビーコン送信の後にビーコンを受信したことを理由に、ＴＢＴＴの変更は行なわない。
【０２４８】
ＳＴＡ２は、ビーコン送信位置を変更する場合、送信するビーコンのＡＬＥＲＴフィールドにて、ＴＢＴＴを変更する旨を周辺局に報知しつつ、スキャンを実行し、衝突が発生しない新規の空きＴＢＴＴを見つけ出して、自局のＴＢＴＴを空きＴＢＴＴへと変更する。
【０２４９】
一方、ＳＴＡ０は、何事もなかったかのようにビーコン送信を継続するが、ＳＴＡ２のビーコンを受信したことでネットワークが交錯したことを認識し、ネットワークの状況を把握する目的で、スキャン処理を行なう場合もある。
【０２５０】
図３４には、ＳＴＡ０の信号送信とＳＴＡ２のビーコン送信時刻と衝突が発生した場合の一例を示している。
【０２５１】
ＳＴＡ０は、ＳＴＡ１に向けて時刻Ｔ０にＲＴＳを、時刻Ｔ１にデータを送信する。ＳＴＡ２は、時刻Ｔ２にてビーコンを送信しようと試みているため、Ｌｉｓｔｅｎ  Ｂｅｆｏｒｅ  Ｓｅｎｄにより受信機を動作させており、ＳＴＡ０の信号を受信することができる。そして、ＳＴＡ２は、ＣＳＭＡ／ＣＡの手順に則り、他局の信号が存在する間は信号の送信を控える。さらに、ＳＴＡ２は、受信した信号のＤｕｒａｔｉｏｎフィールドを解析することにより、ＡＣＫを受信するまでの時刻Ｔ３までは送信を控える。その結果、本来時刻Ｔ２にてビーコンを送信する予定であったものが遅延させられることになる。
【０２５２】
この時点で、ＳＴＡ２は、定期的に送信される信号が衝突していることを既に検出している。ＳＴＡ２は、時刻Ｔ３からＰＩＦＳ（あるいはＳＩＦＳ）＋ランダムな遅延量（例えばＴＢＴＴオフセット）が経過した後、信号送信可能状態へと遷移し、時刻Ｔ４にてビーコンを送信する。このとき、ＳＴＡ２は自局の意図した時刻にビーコンを送信できなかった旨をＴＯＩＳフィールドに記載する。
【０２５３】
ＳＴＡ０は、信号送信の前後では受信機を動作させる。図示の例では、Ｌｉｓｔｅｎ  Ａｆｔｅｒ  ＳｅｎｄによりＳＴＡ２が自局の信号終了直後にビーコンを送信していることを認識し、ＳＴＡ２の存在を確認することができる。且つ、ＳＴＡ２から受信したビーコンのＴＯＩＳフィールドを参照することにより、送信局が意図した時刻に送信できていないことを認識し、自局の送信信号がＳＴＡ２のビーコン送信時刻を妨害したものと判断し、信号の衝突を検出する。
【０２５４】
ＳＴＡ２は、ＳＴＡ０の信号がＴＰＰで送信されていることを何らかの理由（例えば補助ビーコンに引き続き送信されていることや、送信信号の一部にＴＰＰであることが記載されていること）により認識した場合には、自局のＴＢＴＴすなわちビーコン送信位置を変更する場合がある。一方、ＳＴＡ０の信号がＴＰＰで送信されていないなどＳＴＡ２がＴＢＴＴを変更しない場合には、ＳＴＡ０は、このＴＢＴＴ近辺ではＳＴＡ２のビーコンが送信されることを認識し、今後ＳＴＡ２のビーコン送信を妨げないようＳＴＡ０がこの時間帯において送信を不許可とする。
【０２５５】
ＳＴＡ０並びＳＴＡ２は、互いに衝突を検出したことに基づいて、ネットワークが交錯したことを認識することができる。このような場合、各局は、ネットワークの状況を把握する目的で、スキャン処理を行なう場合もある。
【０２５６】
図３５には、ＳＴＡ０の信号受信とＳＴＡ２のビーコン送信時刻と衝突が発生した場合の一例を示している。
【０２５７】
ＳＴＡ０は、データの送信元であるＳＴＡ１に向けて時刻Ｔ１にＣＴＳを送信する。ＳＴＡ２は、時刻Ｔ１をＴＢＴＴとして、この時刻からＴＢＴＴオフセットだけ遅れた時刻Ｔ２にてビーコンを送信しようと試みており、Ｌｉｓｔｅｎ  Ｂｅｆｏｒ  Ｓｅｎｄにより受信機を動作させていることから、このＣＴＳ信号を受信することができる。そして、ＳＴＡ２は、ＣＳＭＡ／ＣＡの手順に則り、他局の信号が存在する間は信号の送信を控える。さらに、ＳＴＡ２は、受信した信号のＤｕｒａｔｉｏｎフィールドを解析することにより、データを受信するまでの時刻Ｔ３までは送信を控える。その結果、本来時刻Ｔ２にてビーコンを送信する予定であったものが遅延させられることになる。
【０２５８】
この時点で、ＳＴＡ２は、定期的に送信される信号が衝突していることを既に検出している。ＳＴＡ２は、時刻Ｔ３からＰＩＦＳ（あるいはＳＩＦＳ）＋ランダムな遅延量（例えばＴＢＴＴオフセット）だけ経過した後、信号送信可能状態へと遷移し、時刻Ｔ４にてビーコンを送信する。このとき、ＳＴＡ２は自局の意図した時刻にビーコンを送信できなかった旨をＴＯＩＳフィールドに記載する。
【０２５９】
ＳＴＡ０は、信号送信の前後では受信機を動作させ、Ｌｉｓｔｅｎ  Ａｆｔｅｒ  ＳｅｎｄによりＳＴＡ２が自局の信号の受信を終了した直後にビーコンを送信していることを認識し、ＳＴＡ２の存在を確認することができる。且つ、ＳＴＡ２から受信したビーコンのＴＯＩＳフィールドを参照することにより、ＳＴＡ２が意図した時刻に送信できていないことを認識し、自局の送信信号がＳＴＡ２のビーコン送信時刻を妨害したものと判断し、信号の衝突を検出する。
【０２６０】
ＳＴＡ２は、ＳＴＡ０の信号がＴＰＰにて受信されていることを何らかの理由（補助ビーコンに引き続き送信されているなど）により認識した場合には、自局のＴＢＴＴすなわちビーコン送信位置を変更する場合がある。一方、ＳＴＡ０の信号がＴＰＰで受信されていないなどＳＴＡ２がＴＢＴＴを変更しない場合には、ＳＴＡ０は、このＴＢＴＴ近辺ではＳＴＡ２のビーコンが送信されることを認識し、今後はＳＴＡ２のビーコン送信を妨げないように、ＳＴＡ１に対して送信を不許可とするための手順を起動し、ＳＴＡ０がこの時間帯において受信を行なわないようにする。
【０２６１】
ＳＴＡ０並びにＳＴＡ２は、互いに衝突を検出したことを基づいてネットワークが交錯したことを認識し、ネットワークの状況を把握する目的で、スキャン処理を行なう場合もある。
【０２６２】
図３４で説明した例では、各通信局がＤｕｒａｔｉｏｎフィールドを認識することを前提に説明を行なう。Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドの認識は好ましい処理ではあるが、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドの認識が行なわれない場合の衝突検出について説明する。図３６には、ＳＴＡ０の信号送信とＳＴＡ２のビーコン送信時刻と衝突が発生した場合の一例を示している。
【０２６３】
ＳＴＡ０は、データを送信するが、このデータ送信途中にＳＴＡ２のＴＢＴＴ（図中時刻Ｔ１）が訪れる。ＳＴＡ２は時刻Ｔ１にてビーコンを送信しようと試み、Ｌｉｓｔｅｎ  Ｂｅｆｏｒｅ  Ｓｅｎｄにより受信機を動作させているため、ＳＴＡ０からの信号を受信する。ＳＴＡ２はＣＳＭＡの手順に則り、他局の信号が存在する間は信号の送信を控え、時刻Ｔ２までは送信不許可とする。その結果、本来時刻Ｔ１にてビーコンを送信する予定であったものが遅延させられることになる。
【０２６４】
この時点で、ＳＴＡ２は、定期的に送信される信号が衝突していることを既に検出している。ＳＴＡ２は、時刻Ｔ２からＤＩＦＳ＋ランダムな遅延量（例えばＴＢＴＴオフセット）だけ経過した後、信号送信可能状態へと遷移し、時刻Ｔ３にてビーコンを送信する。このとき、ＳＴＡ２は自局の意図した時刻にビーコンを送信できなかった旨をＴＯＩＳフィールドに記載する。
【０２６５】
ＳＴＡ０はこの間にＳＴＡ１よりＡＣＫを受信しているが、ＤＩＦＳがＡＣＫ受信に要する時間よりも長ければ、ＳＴＡ２がこのＡＣＫ受信を妨げることはない。ＳＴＡ０は、信号送信の前後では受信機を動作させるため、Ｌｉｓｔｅｎ  Ａｆｔｅｒ  ＳｅｎｄによりＳＴＡ２が時刻Ｔ３で送信するビーコンを受信し、ＳＴＡ２の存在を確認することができる。且つ、ＳＴＡ０はＳＴＡ２から受信したビーコンのＴＯＩＳフィールドを参照することにより、ＳＴＡ２が意図した時刻に送信できていないことを認識し、自局の送信信号がＳＴＡ２のビーコン送信時刻を妨害したものと判断し、信号の衝突を検出する。
【０２６６】
ＳＴＡ２は、ＳＴＡ０の信号がＴＰＰで送信されていることを何らかの理由（補助ビーコンに引き続き送信されていることや、ことＳＴＡ０の送信信号の一部にＴＰＰで送信されている旨が記載されていることなど）により認識した場合には、自局のＴＢＴＴすなわちビーコン送信位置を変更する場合がある。一方、ＳＴＡ０の信号がＴＰＰで送信されていないなどＳＴＡ２がＴＢＴＴを変更しない場合には、ＳＴＡ０が、このＴＢＴＴ近辺ではＳＴＡ２のビーコンが送信されることを認識し、今後ＳＴＡ２のビーコン送信を妨げないようＳＴＡ０がこの時間帯において送信を不許可とする。
【０２６７】
ＳＴＡ０並びにＳＴＡ２は、互いに衝突を検出したことに基づいてネットワークが交錯したことを認識し、ネットワークの状況を把握する目的でスキャン処理を行なう場合もある。
【０２６８】
なお、上述した処理手順では、ビーコンの衝突時には、自局のビーコン送信時刻の直前で他局のビーコンを受信した通信局が、自らのビーコン送信時刻を変更するというルールになっているが、逆に、自局のビーコン送信時刻の直後に他局のビーコンを受信したときに自らのビーコン送信時刻を変更するようにしてもよい。
【０２６９】
衝突回避手順の動作例：
続いて、図３６で示した動作例と同様、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドの認識が行なわれない場合やＲＴＳ／ＣＴＳ手順が併用されない場合の衝突検出について、もう一例を挙げて説明する。図３７には、ＳＴＡ０の信号受信とＳＴＡ２のビーコン送信時刻と衝突が発生した場合の一例を示している。
【０２７０】
ＳＴＡ０は、データの送信元であるＳＴＡ１からデータを受信している。このデータ受信の最中にＳＴＡ２のＴＢＴＴ（図中時刻Ｔ１）が訪れる。ＳＴＡ２は信号送信（ビーコン送信）に先立ち、Ｌｉｓｔｅｎ  Ｂｅｆｏｒｅ  Ｓｅｎｄにより受信機を動作させてはいるものの、隠れ端末であるＳＴＡ１からの送信データを直接受信することはできないため、ＳＴＡ０の存在を未だ検出しておらず、予定通り時刻Ｔ１にてビーコンを送信する。
【０２７１】
ＳＴＡ０は、ＳＴＡ２からのビーコンの送信信号により、ＳＴＡ１からの受信信号は干渉を受け、データは正確に受信されない。ＳＴＡ０は、データ受信の後、データが受信できなかった旨をＮＡＣＫとしてＳＴＡ１に返送する。
【０２７２】
ＳＴＡ２は、信号送信の後もＬｉｓｔｅｎ  Ａｆｔｅｒ  Ｓｅｎｄにより一定期間受信機を動作させているため、ＳＴＡ０のＮＡＣＫを受信することができる。ＳＴＡ２は、自局の信号直後にＳＴＡ１からＮＡＣＫを受信したことから、先の自局の信号送信によりＳＴＡ１がデータの受信に失敗したものと判断し、自局のビーコンが他局の信号受信と衝突したことを検出する。
【０２７３】
ＳＴＡ２は、この直後に、ＳＴＡ０に対して「この時間帯はＳＴＡ２のビーコン送信に用いている旨」を伝える信号をＳＴＡ０に送信し（図示せず）、ＳＴＡ０に信号受信タイミングの変更を促す場合がある。一方、ＳＴＡ２がこれを行なわない場合には、ＳＴＡ２が自律的にＴＢＴＴを変更することがある。
【０２７４】
ＳＴＡ２（並びにＳＴＡ０）は、互いに衝突を検出したことに基づいてネットワークが交錯したことを認識し、ネットワークの状況を把握する目的でスキャン処理を行なう場合もある。
【０２７５】
図３３〜図３７では、他局の信号とビーコンが衝突する場合について例示したが、他局の信号と定期的に行なわれる優先送受信の信号が衝突した場合においても、全く同じ手順となる。
【０２７６】
電波到来範囲の変化などによりビーコンの衝突が発生した際、上述したように衝突を起こした通信局の一方がビーコン送信時刻を移動する（ＴＢＴＴ変更）という上記の手順を以って衝突回避を行なう場合、さらに以下の付帯事項が加味される。
【０２７７】
上記の例では、ＳＴＡ０は自ビーコン送信の直前で他局のビーコンを受信すると即座にＴＢＴＴ変更処理を起動しているが、ＳＴＡ０が新規ＴＢＴＴを設定して間もない場合にはＴＢＴＴ変更処理を例外的に起動しないようにする。ここで言う「間もない」とは、例えば新規ＴＢＴＴを設定してから１乃至３スーパーフレーム内に相当する。何故ならば、比較的規模の大きなネットワーク同士が衝突した場合、他の通信局のＴＢＴＴ変更により衝突が回避される可能性があり、異常状態が整定されるまで待機すべきだからである。また、衝突相手となるネットワークが過ぎ去ってしまい、異常状態が整定される可能性もあるからである。
【０２７８】
さらに、自ビーコン送信の直前で他局のビーコンを受信したものの、受信ビーコンのＡＬＥＲＴフィールドにより当該ビーコンのＴＢＴＴが変更される旨が報知されていた場合にも、例外的にＴＢＴＴ変更処理を起動しない。ＴＢＴＴ変更処理によりビーコン衝突が自ずと解決されるからである。
【０２７９】
これらの付帯条件を加味することにより、複数の通信局が同時にＴＢＴＴを変更する場合に、ＴＢＴＴ変更の発振を防ぐことに貢献できる。
【０２８０】
また、自ビーコン送信の直前で他局のビーコンを受信したものの、受信ビーコンのＴＹＰＥフィールドで示されるプライオリティ値が、当該ＴＢＴＴで送信する自ビーコンのプライオリティ値よりも低い場合には、例外的にＴＢＴＴ変更処理を起動しない。この場合、逆にプライオリティ値の低いビーコンを送信している方の局がＴＢＴＴ変更処理を起動することになる。例えば、一方の通信局の正規ビーコンと他方の通信局の補助ビーコンが衝突した場合には、補助ビーコンの方のＴＢＴＴを移動すべきである。また、補助ビーコン同士が衝突した場合には、トラフィックのプライオリティが高い方が優先され、プライオリティの低い方を移動（あるいは排除）すべきである。
【０２８１】
図１３には、電波到来範囲の変化などによりビーコンの衝突が発生した際に、衝突を起こした通信局の一方がビーコン送信時刻を移動すること（ＴＢＴＴ変更）によりビーコンの衝突を回避するために、通信局毎に実行される装置動作をフローチャートの形式で示している。このような装置動作は、実際には無線通信装置１００内の中央制御部１０３において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。
【０２８２】
当該動作は、通信局が自局の送信ビーコンの衝突を検出したことに応答して起動する。まず、自局において最近にＴＢＴＴ変更が発生したかどうかをチェックする（ステップＳ１）。
【０２８３】
最近にＴＢＴＴが変更していない場合には、さらに、受信したビーコンのＡＬＥＲＴフィールドでＴＢＴＴを変更する旨が記載されているかどうかをチェックする（ステップＳ２）。
【０２８４】
ステップＳ１及びＳ２において、自局においても周辺局においても最近でのＴＢＴＴの変更が確認されなかった場合には、自局側の送信ビーコンのプライオリティと受信ビーコンのＴｙｐｅフィールドに記載されているプライオリティを比較する（ステップＳ３）。
【０２８５】
そして、他局から受信したビーコンのプライオリティの方が自局側の送信ビーコンのプライオリティよりも低くない場合には、逆に、他局から受信したビーコンのプライオリティの方が自局側の送信ビーコンのプライオリティよりも高いかどうかをチェックする（ステップＳ４）。
【０２８６】
他局から受信したビーコンのプライオリティの方が自局側の送信ビーコンのプライオリティよりも高い場合には、自局のＴＢＴＴすなわちビーコン送信位置を変更することを決定する。この場合、当該通信局は、図１１を参照しながら説明したように、新規のＴＢＴＴを決定するための情報を収集するため、少なくとも１スーパーフレーム分だけスキャンを実行し、ＴＢＴＴを変更する旨をＡＬＥＲＴフィールドに記載したビーコンを周辺局に報知し、さらに図９を参照しながら説明した上記の手順により空きのＴＢＴＴを発見してビーコンの移動先を検出する（ステップＳ６）。そして、新規のＴＢＴＴにてビーコンを送信することにより、ビーコン送信タイミングの移動先を周辺局に報知する。
【０２８７】
また、ステップＳ４において、受信した他局のビーコンのプライオリティが自局側の送信ビーコンのプライオリティよりも高くない、すなわち両ビーコンのプライオリティが一致する場合には、受信ビーコンの受信時刻が自局のビーコン送信時刻よりも早いかどうかをチェックする（ステップＳ５）。
【０２８８】
他局からの受信ビーコンのタイミングの方が早い場合には、自局のビーコン送信の直前に他局のビーコンを受信したことを理由に、自局のＴＢＴＴすなわちビーコン送信位置を変更することを決定する。すなわち、当該通信局は、新規のＴＢＴＴを決定するための情報を収集するため少なくとも１スーパーフレーム分だけスキャンを実行し、ＴＢＴＴを変更する旨をＡＬＥＲＴフィールドに記載したビーコンを周辺局に報知し、さらに空きのＴＢＴＴを発見してビーコンの移動先を検出する（ステップＳ６）。そして、新規のＴＢＴＴにてビーコンを送信することにより、ビーコン送信タイミングの移動先を周辺局に報知する。
【０２８９】
信号送信タイミングが完全に一致した場合の衝突回避手順：
ここまでは、ビーコン送信並びに優先送受信区間ＴＰＰはＴＢＴＴを基準とした時刻から若干のランダムな遅延を伴って開始されることを前提に説明してきた。このランダム遅延が存在することから、スーパーフレーム内での信号の送信タイミングＴＢＴＴが重なっていたとしても衝突時には双方の信号を発見できる場合が典型的ではある。ところが、場合によっては、衝突している信号同士が、ＴＢＴＴに加えこのランダム値さえも全く一致してしまっていることが発生し得る。このような場合、衝突信号が常に同一のタイミングで送信されてしまい、衝突を起こした通信局はそれぞれ送信動作を行なっているため互いの信号を検出することができず、当該時間帯において信号が衝突してしまっていることを認識できない。
【０２９０】
このような場合，衝突が発生している特定の時間帯に送受信される信号のクオリティが大幅に劣化し、この時間帯のみ通信断絶が発生する。そこで、通信局は、特定の時間帯においてＴＰＰにより送信している信号のクオリティが大幅に劣化したと判断したときに、当該時間帯のＴＰＰを開放することにより、信号の衝突を解消することができる場合がある。
【０２９１】
ここで、信号のクオリティが大幅に劣化したと判断する事象としては、特定の時間帯のみ受信信号にエラーが多発し通信断絶状態が続いたこと、特定の時間帯のみＡＣＫの返信がない状態が続いたこと、特定の時間帯のみ低データレートでの通信を要求されたことなどが挙げられる。
【０２９２】
このような理由によりＴＰＰを開放した通信局は、ランダム・バックオフを伴うＣＳＭＡ／ＣＡに基づくアクセス方法にてデータの送受信を継続しながら、隠れているかもしれない他局のビーコン信号などの検出を試みるために、受信機を連続的に動作させスキャン処理を起動する。この過程において、新規通信局のビーコンを発見すると、上述した手順に従い、ビーコンに記載されている情報を解析し、近隣通信局のメディア占有状態を抽出し、衝突回避に努める。
【０２９３】
図３８には、衝突している信号同士がＴＢＴＴに加えこのランダム値さえも完全に一致してしまっている場合における衝突回避動作を含んだ通信手順をフローチャートの形式で示している。
【０２９４】
通信局は、スーパーフレーム内でビーコン又は優先送信期間ＴＰＰの信号送信タイミングＴＢＴＴを設定し（ステップＳ３１）、当該設定した送信タイミングによりこれらの信号の送受信を行なう（ステップＳ３２）。
【０２９５】
通信局自体は、当該送信タイミングＴＢＴＴにおいて送信動作を行なうため、ＴＢＴＴのみならずランダム値すなわちＴＢＴＴオフセットまでも完全に一致する場合には、自ら衝突を検出することはできない。このため、数スーパーフレームにまたがって定期的な当該信号送信動作を継続する。この結果、信号のクオリティが大幅に劣化するという事態が検出される（ステップＳ３３）。ここで言う信号のクオリティの劣化は、同じ特定の時間帯のみ受信信号にエラーが多発し通信断絶状態が続いたこと、特定の時間帯のみＡＣＫの返信がない状態が続いたこと、特定の時間帯のみ低データレートでの通信を要求されたことなどの症状として検出される。
【０２９６】
当該通信局は、このような信号のクオリティの劣化を検出すると、スーパーフレーム内で他の使用可能な送受信タイミングを検索し（ステップＳ３４）、発見されれば、クオリティが劣化した送信区間を開放し（ステップＳ３５）、劣化した当該定期的な送信信号の新たな送信タイミングＴＢＴＴに設定する。
【０２９７】
新たな送信タイミングＴＢＴＴは、ビーコンに記載して周辺局に報知されるとともに、新たな送信タイミングＴＢＴＴで定期的な信号を送信すること自体により周辺局に通知することができる。
【０２９８】
正規ビーコンを受信できない場合の衝突回避手順：
補助ビーコンや優先送信期間ＴＰＰを利用して定期的に送受信される信号には、正規ビーコンに記載されているすべての情報（図７を参照のこと）が記載されていない場合もある。この場合、補助ビーコン同士の衝突、優先送信期間ＴＰＰを利用して定期的に送受信される信号とビーコンの衝突、又は定期的な送受信信号同士の衝突が生じたとしても、その他の時間帯のメディア占有情報までは検出することができない。また、スキャン処理を行なっても、間が悪くＴＢＴＴオフセットまでも完全に一致するなどにより当該通信局の正規ビーコンの送信時間帯に他信号を送信しているなどの理由により、正規ビーコンを受信できない場合も考えられる。
【０２９９】
このような場合、補助ビーコンや優先送信期間ＴＰＴＴを利用して定期的に送信される信号にＳｅｒｉａｌフィールドを設け、自局の正規ビーコンを基準に何番目のＴＢＴＴで送信している信号であるかを示す相対時刻情報を記載することにより、補助ビーコン又は定期的な送信信号を受信した通信局は、当該補助ビーコン送信局の正規ビーコンの送信時刻を抽出することができる。
【０３００】
図３９には、補助ビーコン又は定期的な送信信号に付加されたＳｅｒｉａｌフィールドの記載内容に基づいて信号の衝突回避を行なうための通信動作例を示している。同図では、ＳＴＡ０とＳＴＡ１が各々図示しない他の通信局と通信中であり、それぞれ独立したネットワークとして動作していたが、通信局の移動やネットワーク間を遮っていた障壁の除去などによりＳＴＡ０とＳＴＡ１が電波の到達範囲に入ってきた場合を想定している。また、同図では、スーパーフレーム中にＴ０からＴ７までの８つのＴＢＴＴが設定されているものとする。
【０３０１】
図３９最上段が初期状態である。時刻Ｔ０と時刻Ｔ２において、両者の正規ビーコンが他方の補助ビーコンと衝突している。ここで、ＴＢＴＴオフセットが一致し続けたなどの理由により、互いの正規ビーコンの受信が連続的に不可能である場合を想定する。この場合、ＳＴＡ１は、ＳＴＡ０の正規ビーコンを受信できず、同様にＳＴＡ０はＳＴＡ１の正規ビーコンを受信できない。
【０３０２】
その後、ＳＴＡ１は、時刻Ｔ４、時刻Ｔ６に送信されるＳＴＡ０の補助ビーコン並びに優先送信期間ＴＰＰを利用した送信信号を受信することができる。この場合、ＳＴＡ１は、時刻Ｔ４、時刻Ｔ６にＳＴＡ０から送信された補助ビーコンを受信すると、Ｓｅｒｉａｌフィールドの記載を解析し、補助ビーコンが正規ビーコンの送信時刻からどれだけの相対時間差を以って送信されているかの情報を抽出することにより、ＳＴＡ０の正規ビーコンが時刻Ｔ２近辺で送信されていることを認識する。さらに、ＳＴＡ１は、時刻Ｔ２近辺にて自局が信号を送信しているためにＳＴＡ０の正規ビーコンが受信できないということを認識する。
【０３０３】
その後、同図の中上段に示すように、ＳＴＡ１は、時刻Ｔ２近辺で利用していたＴＰＰを開放して他のＴＢＴＴ（同図中の時刻Ｔ３）へと配置し直し、ＳＴＡ０の正規ビーコンを受信できるようになる。ＳＴＡ１は、ＳＴＡ２の正規ビーコンを受信することにより、ＳＴＡ２のリソース利用状況を把握することができるようになる。
【０３０４】
ＳＴＡ０も、時刻Ｔ５で送信されるＳＴＡ１の補助ビーコンは受信することが可能であるため、上記のＳＴＡ１と同様の処理を行なうことにより、時刻Ｔ０における自局のＴＰＰを開放するとＳＴＡ１の正規ビーコンを受信することが可能となる。そして、最終的には、図３９最下段に示すような正規ビーコン並びに補助ビーコン（優先送信期間又はＴＰＰを利用した定期的な送信信号）の配置となる。
【０３０５】
一方、ＳＴＡ０が時刻Ｔ５におけるＳＴＡ１の補助ビーコンに気づかないなど、ＳＴＡ０が自律的にＴＰＰを開放しない場合には、例えば、図３９中下段に示すように、ＳＴＡ１はＳＴＡ０に対してＴＰＰを開放する旨を要請するメッセージを送信するようにしてもよい。この場合、ＳＴＡ０は、この開放要請メッセージを受信することにより、時刻Ｔ０にて送信していた補助ビーコンの送信時刻を変更し、最終的に図３９最下段に示すような正規ビーコン並びに補助ビーコンの配置となる。これにより、ＳＴＡ０は、ＳＴＡ１の正規ビーコンを受信することができ、ＳＴＡ１のリソース利用状況を把握することができるようになる。
【０３０６】
なお、補助ビーコンによるＴＰＰ区間の変更手順は、既に説明した手順により行なわれる。スキャン動作により空きスロットを検出した後、衝突が発生しない時刻にてＴＰＰの配置が行なわれる。
【０３０７】
その他のスキャン・トリガ：
これまでの説明では、スキャン動作として、定期的に行なわれるスキャンと、衝突の検出に起因して行なわれるスキャンに処理について説明してきた。本実施形態では、通信局は、衝突が検出されなかった場合であっても、信号送信に先んじて行なわれる信号検出／受信処理（Ｌｉｓｔｅｎ  Ｂｅｆｏｒｅ  Ｓｅｎｄ）、並びに信号送信に引き続き行なわれる信号検出／受信処理（Ｌｉｓｔｅｎ  Ａｆｔｅｒ  Ｓｅｎｄ）により、これまで近隣局として認識していなかった通信局の信号を検出することができる場合がある。このような信号検出／受信処理に起因してスキャン処理を起動し、当該通信局のビーコンを探して当該通信局のメディア占有情報の入手に努める場合もある。
【０３０８】
なお、スキャン処理中、信号を送信しない時間帯においては信号検出器並びに受信機は連続的に動作させるが、信号を送信する時間帯においては、信号の送信を優先し、信号の送信中に限り受信機をストップさせる場合もある。
【０３０９】
Ｆ．ビーコン衝突の他のシナリオと衝突回避手順
前項Ｅでは、通信局が移動するなどにより電波の到達範囲が変動する場合についてのビーコン衝突回避のための処理手順について説明した。これ以外にも、新規の通信局が電源を投入することにより、各通信局が送信するビーコンの衝突が露呈するというケースも考えられる。
【０３１０】
図１４には、新規の通信局が電源を投入することにより、各通信局が送信するビーコンの衝突が露呈する様子を示している。同図に示す例では、既に独立してネットワークを構築している系同士が新規通信局の出現などによりマージされる。また、新規通信局が出現しない場合であっても，既に独立してネットワークを構築している系同士の間に第３の通信局が移動してくるなどによってマージされる場合もある。このような場合も下記で説明する同様の処理を行なうことが可能である。
【０３１１】
図１４上段においては、通信局ＳＴＡ０とＳＴＡ１は、通信局ＳＴＡ２とＳＴＡ３とは電波の届かない範囲に存在しており、ＳＴＡ０とＳＴＡ１が通信を行なっている。また、これとは全く独立してＳＴＡ２とＳＴＡ３が通信を行なっている。このときの各局のビーコン送信タイミングは、図１４上段の右側に記されている通り、互いに認識していない局同士で運悪く重なっている場合を想定する。
【０３１２】
その後、これらの通信局の間に通信局ＳＴＡ４が新たに登場し、図１４下段に示すように、ＳＴＡ４からはＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３の各局が送受信可能な状態になったことを想定すると、ＳＴＡ４にとっては各局のビーコンが衝突してしまう。この場合、ビーコンが衝突する通信局の組み合わせのうち少なくとも一方の局にビーコン送信タイミングＴＢＴＴを変更してもらわなければ、ビーコンを正常に聞き取ることができない。言い換えれば、ＳＴＡ４はネットワークに参入することができない。
【０３１３】
このような場合にも、いずれかの局がビーコンの送信時刻を変更する必要がある。図１５には、新規の通信局の参入によりビーコンの衝突が露呈した場合のＴＢＴＴ変更手順の一例を示している。同図に示す例では、ＳＴＡ０の送信するビーコンのＴＢＴＴとＳＴＡ２の送信するビーコンのＴＢＴＴがＴＢＴＴ０にてほぼ一致してしまっているが、ＳＴＡ０のＴＢＴＴの方が微妙に遅れている場合を想定している。また、ＳＴＡ４はＳＴＡ０及びＳＴＡ２のいずれとも通信可能ではあるが、ＳＴＡ０とＳＴＡ２は直接通信できない状況（互いに隠れ端末）であるとする。
【０３１４】
時刻Ｔ０に、ＳＴＡ０とＳＴＡ２ともビーコン送信のＴＢＴＴとなり、時刻Ｔ０からそれぞれのＴＢＴＴオフセットだけずれた時刻にビーコンを送信する。時刻Ｔ０では、ＳＴＡ０のＴＢＴＴオフセットとＳＴＡ２のＴＢＴＴオフセットがたまたま異なる値となり、ＳＴＡ２は小さいＴＢＴＴオフセット値、ＳＴＡ０は大きいＴＢＴＴオフセット値が選択されている。
【０３１５】
ＳＴＡ４は、ＳＴＡ０及びＳＴＡ２の両方から送信されるビーコンを受信することができる。ここで、ＳＴＡ４は、自局のＴＢＴＴの刻み内で(すなわち±Ｂmin／２の範囲内で)これら２局からのビーコンが受信されたため、ビーコンが衝突していることを検知する。そして、どちらかの通信局のＴＢＴＴを変更する旨のメッセージを送信することを決定する。図示の例では、ＳＴＡ０のビーコンの方が遅く受信されたことから、ＳＴＡ４は、ＳＴＡ０にＴＢＴＴを変更してもらうことを決定し、ＳＴＡ０に対してＴＢＴＴの変更を要求する旨のメッセージＭを送信する。ここで，ＳＴＡ０並びにＳＴＡ２とも、データの送受信を行なっておらずパワーセーブ状態であった場合でも、上記の通り、信号送信時には、自局が信号を送信する前後の一定期間は受信動作を行なうことが義務付けられるので（Ｌｉｓｔｅｎ  Ｂｅｆｏｒｅ  Ｓｅｎｄ／Ｌｉｓｔｅｎ  Ａｆｔｅｒ  Ｓｅｎｄ）、ＳＴＡ０はこのメッセージを受信することが可能である。
【０３１６】
なお、ＳＴＡ４は、衝突した受信ビーコンのいずれが遅いかを決定するために、単なるビーコン受信時刻を比較するのではなく、ビーコンのＴＯＩＳフィールドを参照し、使用された擬似ランダム系列を差し引くことにより、当該ビーコンのＴＢＴＴそのものを算出する。勿論、各通信局間で同一の取り決めが行なわれていれば、ビーコン受信時刻あるいはＴＢＴＴの早い方に対してＴＢＴＴ変更メッセージを送信するという取り決めであっても構わないが、ここでは遅い方に上記メッセージを送信するという取り決めであることを例にとり、以降の説明を続ける。
【０３１７】
ＳＴＡ０は、ＴＢＴＴ変更要求メッセージを受信し、ＴＢＴＴを変更しなければならないことを認識すると、時刻Ｔ１からＴＢＴＴ変更の処理を起動する。この場合、この処理手順では、ＳＴＡ０は、まず、送信するビーコンのＡＬＥＲＴフィールドにて、ＴＢＴＴを変更する旨を周辺局に報知する（ＡＬＥＲＴフィールドは、異常状態において周辺局に伝達すべき情報を格納するフィールドである）。さらに、ＳＴＡ０は、新規のＴＢＴＴを決定するための情報を収集するため、少なくとも１スーパーフレーム分だけスキャンを実行する。図１５に示した例では、時刻Ｔ１からＴＢＴＴ変更処理を直ちに開始しているが、通信局内部の処理遅延などにより、この処理が１乃至２スーパーフレームだけ遅れて実行される場合もある。
【０３１８】
そして、ＳＴＡ０は、図９を参照しながら説明した上記の手順により空きのＴＢＴＴを見つけると、ＴＢＴＴ１を新規のＴＢＴＴとして設定し、時刻Ｔ２ではビーコンの送信を行なわず、代わりに時刻Ｔ３にてビーコンの送信を行ない、以降、ＴＢＴＴ１のタイミングでＴＢＴＴオフセットを付加しながら定期的にビーコンの送信を行なう。
【０３１９】
一方、ＳＴＡ２は、何事もなかったかのように時刻Ｔ２にてビーコンを送信し、以降もＴＢＴＴ０のタイミングでＴＢＴＴオフセットを付加しながらビーコン送信を継続する。
【０３２０】
なお、通信局は、ＡＬＥＲＴフィールドにてＴＢＴＴを変更する旨を報知しているビーコンや、これまで受信できていたビーコンのＴＢＴＴ近辺でビーコンが送信されていないことを認識した場合には、当該ビーコンの新規ＴＢＴＴがどこに決定されたかを把握するために、スキャンを実行する（図示しない）。
【０３２１】
新規通信局の参入などによりビーコンの衝突が露呈した際、上述したように新規参入局が衝突を起こした通信局の一方に対しビーコン送信時刻の変更を要求するという上記の手順を以って衝突回避を行なう場合、さらに以下の付帯事項が加味される。
【０３２２】
上記の例では、ＳＴＡ０は、ＳＴＡ４からＴＢＴＴ変更要求のメッセージを受信することによりＴＢＴＴ変更処理を起動しているが、ＳＴＡ０が新規ＴＢＴＴを設定して間もない場合には、ＴＢＴＴ変更処理を例外的に起動しないようにする。ここで言う「間もない」とは、新規ＴＢＴＴを設定してから１乃至３スーパーフレーム内である場合が該当する。何故ならば、比較的規模の大きなネットワーク同士が衝突した場合、他の通信局のＴＢＴＴ変更により衝突が回避される可能性があり、異常状態が整定されるまで待機すべきだからである。また、衝突相手となるネットワークが過ぎ去ってしまい、異常状態が整定される可能性もあるからである。
【０３２３】
また、上記の例では、ＳＴＡ４は、衝突ビーコンの受信時刻あるいはＴＢＴＴの遅い方の通信局に対してＴＢＴＴ変更要求メッセージを送信しているが、衝突ビーコンのうちＡＬＥＲＴフィールドにより当該ビーコンのＴＢＴＴが変更される旨が報知されていた場合には、当該ビーコンを衝突ビーコンとしてカウントせず、これらを除外した上で衝突ビーコンが存在する場合にのみＴＢＴＴ変更要求メッセージ送信処理を起動する。ＴＢＴＴ変更処理によりビーコン衝突が自ずと解決されるからである。
【０３２４】
これらの付帯条件を加味することにより、複数の通信局が同時にＴＢＴＴを変更する場合に、ＴＢＴＴ変更の発振を防ぐことに貢献できる。
【０３２５】
また、衝突ビーコンのうちＴＹＰＥフィールドで示されるプライオリティ値が異なる場合、これらの中で最低のプライオリティ値を上回るプライオリティ値を示しているビーコンは、上記メッセージの送信対象通信局から外した上で上記メッセージ送信処理を起動する。例えば、一方の通信局の正規ビーコンと他方の通信局の補助ビーコンが衝突した場合には、補助ビーコンの方のＴＢＴＴを移動すべきである。また、補助ビーコン同士が衝突した場合には、トラフィックのプライオリティが高い方が優先され、プライオリティの低い方を移動（あるいは排除）すべきである。
【０３２６】
図１６には、新規参入局の出現によりビーコンの衝突が露呈した際に、衝突を起こした通信局の一方にビーコン送信時刻の変更（ＴＢＴＴ変更）を要求することによりビーコンの衝突を回避するために、通信局において実行される装置動作をフローチャートの形式で示している。このような装置動作は、実際には無線通信装置１００内の中央制御部１０３において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。
【０３２７】
当該動作は、自局の受信ビーコンの衝突を検出したことに応答して起動する。ここでは仮にビーコンＡとビーコンＢの受信が衝突したとする。
【０３２８】
まず、受信したビーコンＡ又はＢのいずれか一方のＡＬＥＲＴフィールドでＴＢＴＴを変更する旨が記載されているかどうかをチェックし，記載されているビーコンを衝突ビーコンから削除する（ステップＳ１０）。
【０３２９】
ここで、ＡＬＥＲＴフィールドでＴＢＴＴを変更する旨が記載されているビーコンを衝突ビーコンから削除した後に，再度，衝突ビーコンが存在するか否かを判断する（ステップＳ１１）。判断の結果，衝突ビーコンが存在する場合には，後述のステップＳ１２以降の処理を行い，衝突ビーコンが存在しない場合には本処理ルーチンを終了する。
【０３３０】
ステップＳ１０の処理の後であっても，なお衝突ビーコンが存在する場合には，各受信ビーコンのＴＹＰＥフィールドを参照してトラフィックのプライオリティの差を比較する（ステップＳ１２）。
【０３３１】
ここで、ビーコンＡのプライオリティの方が低い場合には、ビーコンＡの送信元に対してＴＢＴＴ変更要求メッセージを送信して（ステップＳ１４）、本処理ルーチンを終了する。また、ビーコンＢのプライオリティの方が低い場合には、ビーコンＢの送信元に対してＴＢＴＴ変更要求メッセージを送信して（ステップＳ１５）、本処理ルーチンを終了する。
【０３３２】
また、受信ビーコンのプライオリティに差がない場合には、さらにいずれの受信ビーコンの到来が遅いかを判別する（ステップＳ１３）。衝突した受信ビーコンのいずれが遅いかを決定するために、単なるビーコン受信時刻を比較するのではなく、ビーコンのＴＯＩＳフィールドを参照し、使用された擬似ランダム系列を差し引くことにより、当該ビーコンのＴＢＴＴそのものを算出する。
【０３３３】
ここで、ビーコンＡの到来が遅い場合には、ビーコンＡの送信元に対してＴＢＴＴ変更要求メッセージを送信して（ステップＳ１４）、本処理ルーチンを終了する。また、ビーコンＢの到来が遅い場合には、ビーコンＢの送信元に対してＴＢＴＴ変更要求メッセージを送信して（ステップＳ１５）、本処理ルーチンを終了する。
【０３３４】
正規ビーコンが受信できない場合の衝突回避手順：
補助ビーコンや優先送信期間ＴＰＰを利用して定期的に送受信される信号には、正規ビーコンに記載されているすべての情報（図７を参照のこと）が記載されていない場合もある（同上）。この場合、補助ビーコン同士の衝突、優先送信期間ＴＰＰを利用して定期的に送受信される信号とビーコンの衝突、又は定期的な送受信信号同士の衝突が生じたとしても、その他の時間帯のメディア占有情報までは検出することができない。また、スキャン処理を行なっても、間が悪く当該通信局の正規ビーコンの送信時間帯に他信号が存在するなどの理由により、正規ビーコンを受信できない場合も考えられる。
【０３３５】
このような場合、補助ビーコンや優先送信期間ＴＰＴＴを利用して定期的に送信される信号にＳｅｒｉａｌフィールドを設け、自局の正規ビーコンを基準に何番目のＴＢＴＴで送信している補助ビーコンであるかを示す相対時刻情報を記載することにより、補助ビーコン又は定期的な送信信号を受信した通信局は、当該補助ビーコン送信局の正規ビーコンの送信時刻を抽出することができる。
【０３３６】
図４０には、補助ビーコン又は定期的な送信信号に付加されたＳｅｒｉａｌフィールドの記載内容に基づいて信号の衝突回避を行なうための通信動作例を示している。同図では、ＳＴＡ０が図示しない他の通信局と通信中であり、ＳＴＡ２が同様に図示しない他の通信局と通信中であり、各々独立してネットワークを構成していたが、ＳＴＡ１が通信局の移動やネットワーク間の障壁の除去などの理由によりＳＴＡ０とＳＴＡ２の電波の到達範囲に入ってきた場合を想定している。また、同図では、スーパーフレーム中にＴ０からＴ７までの８つのＴＢＴＴが設定されているものとする。
【０３３７】
図４０上段が初期状態である。時刻Ｔ０において、ＳＴＡ０の補助ビーコンとＳＴＡ２の正規ビーコンが衝突している。このとき、ＳＴＡ１は、ＳＴＡ０が送信する補助ビーコンあるいは優先送信期間ＴＰＰを利用して送信される信号のために、ＳＴＡ２が送信する時刻Ｔ０の正規ビーコンを受信することができない。しかし、時刻Ｔ５に送信されるＳＴＡ２の補助ビーコンは受信可能である。この場合、ＳＴＡ１は、時刻Ｔ５にＳＴＡ２から送信された補助ビーコンを受信すると、そのＳｅｒｉａｌフィールドを解析し、補助ビーコンが正規ビーコンの送信時刻からどれだけの相対時間差を以って送信されているかの情報を抽出することにより、ＳＴＡ２の正規ビーコンが時刻Ｔ０近辺で送信されていることを認識する。さらに、ＳＴＡ１は、時刻Ｔ０近辺にてＳＴＡ０が信号を送信しているためにＳＴＡ２の正規ビーコンが受信できないことを認識する。
【０３３８】
その後、図４０中段に示すように、ＳＴＡ１は、時刻Ｔ０近辺でＳＴＡ０が獲得している優先送信期間ＴＰＰを開放させる旨のメッセージをＳＴＡ０に向けて送信する。ＳＴＡ０は、このメッセージを受信すると、時刻Ｔ０で確保しているＴＰＰを開放する。これにより、時刻Ｔ０では定期的な送信信号としてはＳＴＡ２の正規ビーコンのみが送信されることとなり、ＳＴＡ１はＳＴＡ２の正規ビーコンを受信することが可能となる。ＳＴＡ１は、ＳＴＡ２の正規ビーコンを受信することにより、ＳＴＡ２のリソース利用状況を把握することができるようになる。
【０３３９】
一方、図４０下段に示すように、ＳＴＡ１は、ＳＴＡ２に対して正規ビーコン送信時刻の変更を要請するメッセージを送信することがある。この場合、ＳＴＡ２は、このメッセージを受信すると、時刻Ｔ０にて送信していた正規ビーコンの送信変更手順を起動し、既に述べた手順に従って空きスロットを検出した後、衝突が発生しない時刻にて正規ビーコンの送信を開始する。これにより、ＳＴＡ１は、ＳＴＡ２の正規ビーコンを受信できるようになり、ＳＴＡ２のリソース利用状況を把握することができるようになる。
【０３４０】
その他のスキャン・トリガ：
これまでの説明では、スキャン動作として、定期的に行なわれるスキャンと、衝突の検出に起因して行なわれるスキャンに処理について説明してきた。本実施形態では、通信局は、衝突が検出されなかった場合であっても、信号送信に先んじて行なわれる信号検出／受信処理（Ｌｉｓｔｅｎ  Ｂｅｆｏｒｅ  Ｓｅｎｄ）、並びに信号送信に引き続き行なわれる信号検出／受信処理（Ｌｉｓｔｅｎ  Ａｆｔｅｒ  Ｓｅｎｄ）により、これまで近隣局として認識していなかった通信局の信号を検出することができる場合がある。このような信号検出／受信処理に起因してスキャン処理を起動し、当該通信局のビーコンを探して当該通信局のメディア占有情報の入手に努める場合もある。
【０３４１】
なお、スキャン処理中、信号を送信しない時間帯においては信号検出器並びに受信機は連続的に動作させるが、信号を送信する時間帯においては、信号の送信を優先し、信号の送信中に限り受信機をストップさせる場合もある。
【０３４２】
Ｇ．プライオリティに基づく補助ビーコンのＴＢＴＴの設定
通信局は、ビーコンを送信する際、スキャンを行ない、受信ビーコンのＮＢＯＩを参照することにより空きＴＢＴＴを探し出して、自局の新規ＴＢＴＴを設定する。
【０３４３】
しかしながら、新規ＴＢＴＴを設定する過程で、スーパーフレーム内が既に他局の正規ビーコン並びに補助ビーコンで飽和状態となっており、空きＴＢＴＴが存在しないという事態も想定される。この場合、通信局は、このシステムでトラヒックを流すことを断念する方法や、低い優先度のトラヒック用に送信されているリソースを争奪して自局のより高い優先度のトラヒックを送信するという解決方法がある。本実施形態に係る無線ネットワークでは、後者の方法のために、他の通信局に対し低い優先度の補助ビーコン送信の停止を要求することが許容されている。
【０３４４】
図１７には、通信局がスーパーフレーム周期内に新規ＴＢＴＴを設定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。このような装置動作は、実際には無線通信装置１００内の中央制御部１０３において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。
【０３４５】
この処理手順は、新規参入時に正規ビーコンのＴＢＴＴをスーパーフレーム内に設定し、あるいはトラフィックのリソース獲得のために補助ビーコンのＴＢＴＴをスーパーフレーム内に設定する際に起動する（ステップＳ２１）。この時点で、自局がＴＢＴＴを設定しようとするビーコンのプライオリティは設定されているものとする。
【０３４６】
通信局は、少なくとも１スーパーフレーム分だけスキャン動作を行ない（ステップＳ２２）、スーパーフレーム内で新規ＴＢＴＴの空きスロットを探索する（ステップＳ２３）。ここで、空きスロットを見つけ出すことができた場合には、図９を参照しながら説明した処理手順により新規ＴＢＴＴを設定し（ステップＳ２７）、本処理ルーチン全体を終了する。
【０３４７】
一方、スーパーフレーム内で空きスロットを検出できない、すなわち満杯状態の場合には、スーパーフレーム内にＴＢＴＴが配置されている各ビーコンの中から、自局がＴＢＴＴを設定しようとするビーコンよりも優先度の低いものを探索する（ステップＳ２４）。
【０３４８】
そして、優先度の低いビーコンが所望の個数だけ検出されたならば、各ビーコンの送信元に対して当該ビーコン送信の停止要求を行なう（ステップＳ２５）。
【０３４９】
この後、通信局は、ビーコン送信の停止により空きスロットとなった位置に、自局の正規ビーコン又は補助ビーコンのＴＢＴＴを設定して（ステップＳ２６）、本処理ルーチン全体を終了する。
【０３５０】
図１８には、スーパーフレーム内にＴＢＴＴが配置されている各ビーコンの中から優先度の低いものを探索し、自局のビーコンのＴＢＴＴを設定するための手順を示している。ここで、周辺局が設定するビーコンのＴＢＴＴは、各ビーコンに記載されているＮＢＯＩフィールドを参照することにより認識される。また、ビーコンのプライオリティはビーコン中のＴＹＰＥフィールドに記載されている。
【０３５１】
図１８に示す例では、新規に高い優先度のトラヒックを送信したい通信局Ａに着目し、通信局Ａの周辺に通信局０、通信局１、通信局２が存在するという通信環境を想定している。そして、通信局Ａは、スーパーフレーム内にこれら３つの通信局からのビーコンが受信可能であるとする。
【０３５２】
ＮＢＯＩフィールドは、周辺局のビーコン受信時刻を自局の正規ビーコンに対する相対位置としてビットマップ形式で記述している（前述）。そこで、通信局Ａでは、周辺局から受信できた３つのビーコンのＮＢＯＩフィールドを各ビーコンの受信時刻に応じてシフトして時間軸上でビットの対応位置を揃えた上で、各タイミングのＮＢＯＩビットのＯＲをとって参照する。
【０３５３】
周辺局のＮＢＯＩフィールドを統合して参照した結果、得られている系列が図１６中“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ”で示され、１はスーパーフレーム内で既にＴＢＴＴが設定されているタイミングの相対位置を、０はＴＢＴＴが設定されていないタイミングの相対位置を示す。同図に示す例では、この系列は「１１１１，１１１１，１１１１，１１１１」、すなわちスーパーフレーム内のすべてのタイミングがマークされており、これ以上の空きのＴＢＴＴが存在しないことが示されている。
【０３５４】
このような場合、通信局Ａは、スーパーフレーム内で受信された各ビーコンのＴＹＰＥフィールドを参照し、各々が持つトラフィックのプライオリティを取得する。そして、自局がこれから送信しようとするトラヒックの優先度を下回るプライオリティが設定されているビーコンに着目し、このようなプライオリティの低いビーコンの受信時刻に相当する“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ”中のビットをクリアする。
【０３５５】
図１８に示す例では、Ｂｅａｃｏｎ−０'のＴＹＰＥが低優先度に設定されているとする。この場合、逓優先度のビーコン送信タイミングに相当するビット位置に１が設定されている“Ｌｏｗ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ｂｅａｃｏｎ Ｒｘ”と“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ”との排他的論理和ＸＯＲがとられ、“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ”中でＢｅａｃｏｎ−０'が受信されている時刻に相当する５ビット目、１０ビット目、並びに１２ビット目がクリアされる。この結果、同図の“ＸＯＲ ｏｆ Ｅａｃｈ”で示されている系列をＮＢＯＩの集計結果とみなし、通信局Ａのビーコン送信時刻候補とする。以降は、通信局Ａは、図９を参照しながら説明した上記の手順により空きのＴＢＴＴを見つけ、新規ビーコンのＴＢＴＴを設定すればよい。
【０３５６】
上述したような、優先度の低いビーコンをＮＢＯＩから排除するとともに自局の新規ビーコンのＴＢＴＴを設定するという処理手順を行なうことにより、自局並びに他局が同じＴＢＴＴを設定し、ビーコンの衝突が一時的には発生する。しかし、系内ではビーコンの衝突に応答してこれを回避するために、図１３並びに図１６に示したＴＢＴＴ変更手順が起動することになる。この結果、低プライオリティのビーコンのＴＢＴＴ変更処理が実行されることになり、低プライオリティのビーコンが系内から徐々に消滅していくことになる。
【０３５７】
図１９には、スーパーフレーム内がＴＢＴＴを既に設定したビーコンで満杯の状態で、通信局が優先度の低い他局のビーコンを排除して、新規にＴＢＴＴを設定する様子を示している。同図では、時刻Ｔ０から時刻Ｔ０'までで１スーパーフレームを表しており、上段から中段、下段へと３スーパーフレームにわたるビーコン送信の時系列変遷を示している。また、ここでは、ＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２という３台の通信局が存在し、少なくともＳＴＡ０とＳＴＡ２は電波の到達範囲内に位置し、直接信号の送受信ができるという通信環境を想定している。
【０３５８】
図１９上段に示した状態では、ＳＴＡ２は、スーパーフレーム内で、正規ビーコン（ＴＹＰＥ＝２５５）と、優先度（ＴＹＰＥ＝）１２７の補助ビーコンを２つ送信している。また、ＳＴＡ０は、スーパーフレーム内で、正規ビーコン（ＴＹＰＥ＝２５５）と、優先度（ＴＹＰＥ＝）２５４の補助ビーコンを３つ送信している。スーパーフレーム中のＴＢＴＴのタイミングはすべて占有されている状態であり、空きの時間帯は存在していない。
【０３５９】
このような状況下で、ＳＴＡ０はさらに２つの補助ビーコンを追加送信したい場合、まずスキャン動作を行ない（図示せず）、ＳＴＡ２の送信する優先度１２７の補助ビーコンを、自局がＴＢＴＴを設定しようとするビーコンよりも優先度の低いビーコンとして見つけ出す。そして、図１８を参照しながら説明した手順に従い、“Ｌｏｗ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ｂｅａｃｏｎ Ｒｘ”と“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ”との排他的論理和ＸＯＲがとられ、ＮＢＯＩ上でこれらＳＴＡ２からの補助ビーコンの送信タイミングを無効化して空きＴＢＴＴとして取り扱う。さらに、ＳＴＡ０は、無効化されたＴＢＴＴタイミングに相当する時刻Ｔ１並びに時刻Ｔ６において、優先度２５４の補助ビーコンを送信することを決定する。
【０３６０】
図１９中段では、ＳＴＡ０が時刻Ｔ１並びに時刻Ｔ６で補助ビーコンを送信することにより、ＳＴＡ０とＳＴＡ２のビーコンが衝突している様子を示している。このとき、ＳＴＡ０並びにＳＴＡ２は、図１３又は図１６に示されたＴＢＴＴ変更手順に従って処理を行なう。この結果、優先度の低い補助ビーコンを層雲しているＳＴＡ２がＴＢＴＴ変更処理を開始する。
【０３６１】
ＳＴＡ２は、優先度１２７を持つ２個の補助ビーコンのＴＢＴＴを設定すべく、スキャン動作を行ない、スーパーフレーム内で空き時間を探すが（図示せず）、空き時間が見つからないため（あるいは優先度より低い補助ビーコンが見つからないため）、補助ビーコンの送信を断念する。この結果、図１９下段に示された状態で落ち着く。
【０３６２】
上述したような、スーパーフレーム内で優先度の低いビーコンのＴＢＴＴを排除して優先度のより高いビーコンのＴＢＴＴを設定するという操作を繰り返すことにより、高いプライオリティ用のリソースを確保することが可能となる。
【０３６３】
なお、ここでは、新規に発生する高プライオリティ・トラヒックを収容する場合を例示して、高プライオリティ・トラヒックが低プライオリティ・トラヒックのリソースを奪うことを説明した。場合によっては、プライオリティの高低に関わらず、既にサービスされているＴＰＰを優先するというポリシーが設定される場合もある。この場合には、上記の低プライオリティ・トラヒック用のＴＰＰを奪う処理は起動されないが、既にサービスされているトラヒック群が通信局の移動により衝突状態に陥った場合には、いずれかの既存サービスのＴＰＰを排除しなければならないときがある。このような場合においても、上記と同様の手順を適応することにより、高プライオリティ・トラヒックを優先的に生かすことが可能となる。
【０３６４】
Ｈ．プライオリティに基づく補助ビーコンのＴＢＴＴの設定（遠隔操作）
前項Ｇで説明した処理手順に従えば、新規にビーコンのＴＢＴＴを設定したい通信局Ａの周辺に低プライオリティのトラヒックを送信する通信局が存在する場合には、高いプライオリティ用のリソースを確保するという効果を上げることができる。
【０３６５】
一方、通信局Ａの周辺には、低プライオリティのトラヒックを送信する通信局が存在しない場合、低プライオリティのトラヒックを受信する通信局しか存在しない場合には、これを消滅させることができない。何故ならば、隠れ端末との間では、互いのビーコンを受信し合うことができず、通信局Ａが低プライオリティのトラフィックを自局ビーコンのＮＢＯＩ上で無効化しても、隠れ端末側には伝わらず、図１３又は図１６に示したようなＴＢＴＴ変更手順を直接起動させることができないからである。
【０３６６】
そこで、図１８で述べた手段においても、なおかつビーコンの送信時刻が見当たらなかった場合には、新規ビーコンのＴＢＴＴの設定を希望する通信局は周辺局に対して、低プライオリティのトラヒックを送信している通信局が存在しないかを探してもらい、送信を止めるように要求することで、隠れ端末に対する「遠隔操作」を行なう。
【０３６７】
図２０並びに図２１には、新規ビーコンのＴＢＴＴの設定を希望する通信局が周辺局を介在した遠隔操作によりビーコンの送信を停止させ、自局ビーコンのＴＢＴＴを設定する様子を示している。同図では、時刻Ｔ０から時刻Ｔ０'までで１スーパーフレームを表しており、４スーパーフレームにわたるビーコン送信の時系列変遷を示している。また、ここでは、ＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２という３台の通信局が存在し、少なくともＳＴＡ０とＳＴＡ２は電波の到達範囲外に位置し、直接信号の送受信ができないという通信環境を想定している。
【０３６８】
図２０上段に示した状態では、ＳＴＡ２は、スーパーフレーム内で、正規ビーコン（ＴＹＰＥ＝２５５）と、優先度（ＴＹＰＥ＝）２の補助ビーコンを５つ送信している。また、ＳＴＡ０とＳＴＡ１は、スーパーフレーム内で、それぞれ正規ビーコン（ＴＹＰＥ＝２５５）のみを送信している。そして、スーパーフレーム中のＴＢＴＴのタイミングはすべて占有されている。
【０３６９】
ここで、ＳＴＡ０は，時刻Ｔ０で、優先度２５４のトラヒックを送信するために３つの補助ビーコンの送信を希望しているが、スーパーフレーム内ですべてのＴＢＴＴのタイミングが既に占有されていることを認識している。さらに、ＳＴＡ０は、図１８に示した低プライオリティのトラフィックを排除するための処理手順を起動しても、補助ビーコン送信タイミングを見つけることができない。そこで、ＳＴＡ０は、時刻Ｔ０で送信する正規ビーコンのＡＬＥＲＴフィールドに、「優先度２５４のビーコンを３つ送信したい」旨を示す情報を掲載し、周辺局に報知する。ＡＬＥＲＴフィールドにこのような情報が記載されたビーコンは、周辺局に対する遠隔的なビーコン停止要求に相当する。また、ＳＴＡ０は、ＡＬＥＲＴでビーコン停止要求を報知した後、周辺局による遠隔操作で空きスロットができないかを探すために、しばらくの間スキャン状態に入る。
【０３７０】
なお、ＡＬＥＲＴフィールドは、異常状態において周辺局に伝達すべき情報を格納するフィールドである。前述では、ＡＬＥＲＴフィールドは、自局のＴＢＴＴを変更する旨を周辺局に報知するための情報を記載するために使用されている。ここでは、ＡＬＥＲＴフィールドは、複数の異常状態を通知するために多重定義されている。図２２には、この場合のＡＬＥＲＴフィールドの構成を模式的に示している。図示の通り、ＡＬＥＲＴフィールドは、定義の種別を示す種別フィールドと、異常状態を記述する本体フィールドに区別される。種別が自局のＴＢＴＴ変更であれば、本体フィールドにはＴＢＴＴ変更に関する情報が記載される。また、種別が遠隔操作である場合には、本体フィールドには自局が設定したいビーコンの優先度と設定したいビーコンの個数が記載される。
【０３７１】
ＳＴＡ１は、ＡＬＥＲＴフィールドに「優先度２５４のビーコンを３つ送信したい」旨の情報が掲載されているビーコンを受信すると、優先度２５４を下回るビーコンが近隣で送信されていないかを確認するため、少なくとも１スーパーフレーム分のスキャン動作を行なう。そして、ＳＴＡ１は、スキャン終了と同時に、ＳＴＡ２がスーパーフレーム内でより低い優先度２の補助ビーコンを５つ送信していることを認識する。
【０３７２】
次いで、図２０下段に示すように、ＳＴＡ１は、ＳＴＡ２に対して「優先度２５４を下回る優先度の３つのビーコン送信を一時的に止めてほしい」旨を記載したビーコン停止要求メッセージＭを送信する。なお、この間もＳＴＡ０は、周辺局による遠隔操作で空きスロットができないかを探すために、スキャン状態のままでいる。
【０３７３】
ＳＴＡ２は、ビーコン停止要求メッセージＭを受信したことに応答して、現在送信中の優先度２が補助ビーコンのうち時刻Ｔ３、時刻Ｔ５、時刻Ｔ７で送信している３つの補助ビーコン送信をとりやめる。
【０３７４】
次いで、図２１上段では、ＳＴＡ１は、少なくとも１フレーム分のスキャン動作を行なうことにより、時刻Ｔ３、時刻Ｔ５、時刻Ｔ７が空いていることを検出する。あるいは、ＳＴＡ２やその他の周辺局が送信するビーコンのＮＢＯＩにより、時刻Ｔ３、時刻Ｔ５、時刻Ｔ７が空いていることが報知される。なお、この間もＳＴＡ０は、周辺局による遠隔操作で空きスロットができないかを探すために、スキャン状態のままでいる。
【０３７５】
次いで、図２１下段では、ＳＴＡ０は、ＳＴＡ１又はその他の周辺局から受信したビーコンのＮＢＯＩを参照して、時刻Ｔ３、時刻Ｔ５、時刻Ｔ７が空いていることを認識すると、これらのタイミングでそれぞれ優先度２５４の補助ビーコンのＴＢＴＴを設定し、ビーコンの送信を開始する。
【０３７６】
一方、ＳＴＡ２は、一時的にビーコン送信を休止した後、再度、優先度２の補助ビーコン送信を試みるため、スーパーフレーム内で空きＴＢＴＴを探す。しかしながら、既にＳＴＡ０がこの時間帯をより高い優先度のビーコンで占有しているため、空き時刻を見つけることができず、補助ビーコンの送信を断念する。
【０３７７】
上述したような、スーパーフレーム内で優先度の低いビーコンのＴＢＴＴを排除して優先度のより高いビーコンのＴＢＴＴを設定するための遠隔操作を行なうことにより、高いプライオリティ用のリソースを確保することが可能となる。
【０３７８】
なお、ＡＬＥＲＴフィールドに「優先度ＸＸのビーコンを送信したい」旨を示す情報が掲載されているビーコンを受信した通信局は、上記の遠隔操作によるビーコン停止処理を行なうと同時に、提示された優先度ＸＸよりも低い自局の補助ビーコンの送信処理を一時的に停止させる。
【産業上の利用可能性】
【０３７９】
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。
【０３８０】
本明細書では、自律分散型の無線ネットワークにおいて、各通信局が所定のフレーム周期毎にビーコンを報知し合うような通信環境下において本発明を適用した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い。
【０３８１】
例えば、通信範囲内で複数の通信局からビーコンが送信されるような他の形態の通信システムや、各通信局が所定の時間間隔単位で動作し、この時間間隔毎に定期的に予約利用又は優先利用した帯域を設定して信号送信を行なう他の形態の通信システムに対しても、本発明を同様に適用することができる。
【０３８２】
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、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０３８３】
【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、本発明に係る自律分散型ネットワークにおいて、各通信局がビーコンを送信するための手順を説明するための図である。
【図４】図４は、スーパーフレーム周期内で配置可能なビーコン送信タイミングの構成例を示した図である。
【図５】図５は、スーパーフレーム周期内で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６】図６は、スーパーフレーム周期の構成を示した図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る自律分散型の無線通信システムにおいて送信されるビーコン・フレームのフォーマット一例を示した図である。
【図８】図８は、ＴＢＴＴオフセットを説明するための図である。
【図９】図９は、新規に参入した通信局が周辺局から受信したビーコンから得た各ビーコンのＮＢＯＩに基づいて自局のＴＢＴＴを設定する手順を説明するための図である。
【図１０】図１０は、電波の到来範囲の変動によりビーコンが衝突する様子を示した図である。
【図１１】図１１は、ＴＢＴＴ変更手順の一例を示した図である。
【図１２】図１２は、図１１に示したＴＢＴＴ変更手順の変形例を示した図である。
【図１３】図１３は、電波到来範囲の変化などによりビーコンの衝突が発生した際に、衝突を起こした通信局の一方がビーコン送信時刻を移動する（ＴＢＴＴ変更）することによりビーコンの衝突を回避するために、通信局毎に実行される装置動作を示したフローチャートである。
【図１４】図１４は、新規の通信局が電源を投入することにより、各通信局が送信するビーコンの衝突が露呈する様子を示した図である。
【図１５】図１５は、新規の通信局の参入によりビーコンの衝突が露呈した場合のＴＢＴＴ変更手順の一例を示した図である。
【図１６】図１６は、新規参入局の出現によりビーコンの衝突が露呈した際に、衝突を起こした通信局の一方にビーコン送信時刻の変更（ＴＢＴＴ変更）を要求することによりビーコンの衝突を回避するために通信局において実行される装置動作を示したフローチャートである。
【図１７】図１７は、通信局がスーパーフレーム周期内に新規ＴＢＴＴを設定するための処理手順を示したフローチャートである。
【図１８】図１８は、スーパーフレーム内にＴＢＴＴが配置されている各ビーコンの中から優先度の低いものを探索し、自局のビーコンのＴＢＴＴを設定するための手順を説明するための図である。
【図１９】図１９は、スーパーフレーム内がＴＢＴＴを既に設定したビーコンで満杯の状態で、通信局が優先度の低い他局のビーコンを排除して、新規にＴＢＴＴを設定する様子を示した図である。
【図２０】図２０は、新規ビーコンのＴＢＴＴの設定を希望する通信局が周辺局を介在した遠隔操作によりビーコンの送信を停止させ、自局ビーコンのＴＢＴＴを設定する様子を示した図である。
【図２１】図２１は、新規ビーコンのＴＢＴＴの設定を希望する通信局が周辺局を介在した遠隔操作によりビーコンの送信を停止させ、自局ビーコンのＴＢＴＴを設定する様子を示した図である。
【図２２】図２２は、ＡＬＥＲＴフィールドの構成を模式的に示した図である。
【図２３】図２３は、ＩＥＥＥ８０２．１１に基づく無線ネットワークにおけるインフラ・モード時の動作を説明するための図である。
【図２４】図２４は、ＩＥＥＥ８０２．１１に基づく無線ネットワークにおけるアドホック・モード時の動作を説明するための図である。
【図２５】図２５は、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順によるアクセス動作例を示したチャートである。
【図２６】図２６は、ＩＥＥＥ８０２．１１において定義されているパケット間隔ＩＦＳを示した図である。
【図２７】図２７は、ＰＣＦ（Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の動作を説明するための図である。
【図２８】図２８は、ＥＤＣＦ動作により帯域を保証するトラフィックに優先送信を提供する様子を示した図である。
【図２９】図２９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３０】図３０は、通信局が補助ビーコンという仮想的なビーコンを複数送信して、この優先利用期間を増やす様子を示した図である。
【図３１】図３１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３２】図３２は、通信局として動作する無線通信装置の状態遷移図である。
【図３３】図３３は、データを送受信している通信局のビーコンが衝突した場合における衝突の検出手順を説明するための図である。
【図３４】図３４は、データを送受信している通信局のビーコンが衝突した場合における衝突の検出手順を説明するための図である。
【図３５】図３５は、データを送受信している通信局のビーコンが衝突した場合における衝突の検出手順を説明するための図である。
【図３６】図３６は、データを送受信している通信局のビーコンが衝突した場合における衝突の検出手順を説明するための図である。
【図３７】図３７は、データを送受信している通信局のビーコンが衝突した場合における衝突の検出手順を説明するための図である。
【図３８】図３８は、衝突している信号同士がＴＢＴＴに加えこのランダム値さえも完全に一致してしまっている場合における衝突回避動作を含んだ通信手順を示したフローチャートである。
【図３９】図３９は、補助ビーコン又は定期的な送信信号に付加されたＳｅｒｉａｌフィールドの記載内容に基づいて信号の衝突回避を行なうための通信動作例を示した図である。
【図４０】図４０は、補助ビーコン又は定期的な送信信号に付加されたＳｅｒｉａｌフィールドの記載内容に基づいて信号の衝突回避を行なうための通信動作例を示した図である。
【符号の説明】
【０３８４】
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
【図１】
2005151525.tif 000003
【図２】
2005151525.tif 000004
【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】
2005151525.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2005151525.tif 000015
【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】
2005151525.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2005151525.tif 000030
【図２９】
2005151525.tif 000031
【図３０】
2005151525.tif 000032
【図３１】
2005151525.tif 000033
【図３２】
2005151525.tif 000034
【図３３】
2005151525.tif 000035
【図３４】
2005151525.tif 000036
【図３５】
2005151525.tif 000037
【図３６】
2005151525.tif 000038
【図３７】
2005151525.tif 000039
【図３８】
2005151525.tif 000040
【図３９】
2005151525.tif 000041
【図４０】
2005151525.tif 000042