(57)【要約】【課題】複数の無線デバイス間において無線通信に使用している周波数帯を別のものに効果的に切り替えることを可能とする。【解決手段】一の無線デバイス１３により、他の無線デバイス１３に対して、他の無線デバイス１３との間での無線通信に使用されている第１周波数帯を別の第２周波数帯に切り替えるための要求を通知する。他の無線デバイス１３により、第２周波数帯を使用する無線通信の可否を判断し、通信可能と判断した場合に当該第２周波数帯への切り替えを許可するための応答を一の無線デバイス１３に通知する。一の無線デバイス１３により、第２周波数帯を使用して無線通信するためのスケジュール情報を他の無線デバイス１３に通知する。一の無線デバイス１３と他の無線デバイス１３との間において、スケジュール情報に基づいて第２周波数帯を使用した無線通信を開始する。【選択図】図３
2013085099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線デバイスを備える無線通信ネットワーク内で無線通信するための無線通信方法において、
前記無線通信ネットワークに属する一の無線デバイスにより、当該無線通信ネットワークに属する他の無線デバイスに対して、当該他の無線デバイスとの間での無線通信に使用されている第１周波数帯を別の第２周波数帯に切り替えるための要求を通知する要求ステップと、
前記他の無線デバイスにより、前記第２周波数帯を使用する無線通信の可否を判断し、通信可能と判断した場合に当該第２周波数帯への切り替えを許可するための応答を前記一の無線デバイスに通知する応答ステップと、
前記一の無線デバイスにより、前記他の無線デバイスから前記応答が通知された場合、前記第２周波数帯を使用して無線通信するためのスケジュール情報を当該他の無線デバイスに通知するスケジュール通知ステップと、
前記一の無線デバイスと前記他の無線デバイスとの間において、前記スケジュール情報に基づいて前記第２周波数帯を使用した無線通信を開始する実行ステップとを有すること
を特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
前記スケジュール通知ステップでは、前記一の無線デバイスにより、前記第２周波数帯を使用した無線通信を開始する開始時刻が含められたスケジュール情報を前記他の無線デバイスに通知し、
前記実行ステップでは、前記一の無線デバイスと前記他の無線デバイスとの間において、前記開始時刻から前記第２周波数帯を使用した無線通信を開始すること
を特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記要求ステップでは、前記第２周波数帯として複数の異なる周波数帯を示す情報が含められた要求を通知し、
前記応答ステップでは、前記要求に含められた複数の異なる周波数帯の中から前記第２周波数帯として使用する無線通信の可否を判断すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信方法。
【請求項４】
前記要求ステップでは、前記第２周波数帯を使用した無線通信において前記一のデバイスに用いられる通信方式を示す情報が含められた要求を通知し、
前記応答ステップでは、前記一のデバイスに用いられる通信方式を前記他のデバイスが有しているかによって、前記第２周波数帯を使用する無線通信の可否を判断すること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の無線通信方法。
【請求項５】
複数の無線デバイスを備える無線通信ネットワーク内で無線通信する無線通信システムにおいて、
前記無線通信ネットワークに属する一の無線デバイスは、当該無線通信ネットワークに属する他の無線デバイスに対して、当該他の無線デバイスとの間での無線通信に使用されている第１周波数帯を別の第２周波数帯に切り替えるための要求を通知し、
前記他の無線デバイスは、前記第２周波数帯を使用する無線通信の可否を判断し、通信可能と判断した場合に当該第２周波数帯への切り替えを許可するための応答を前記一の無線デバイスに通知し、
前記一の無線デバイスは、前記他の無線デバイスから前記応答が通知された場合、前記第２周波数帯を使用して無線通信するためのスケジュール情報を当該他の無線デバイスに通知し、
前記一の無線デバイスと前記他の無線デバイスとの間において、前記スケジュール情報に基づいて前記第２周波数帯を用いた無線通信を開始すること
を特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線デバイスを備える無線通信ネットワーク内で無線通信するための無線通信方法及び無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＳＵＮ（smart utility network）等の低消費電力アプリケーション向けのＷＰＡＮ（wireless personal area network）のような無線通信システムでは、無線デバイス間において無線通信を行ううえで、ある一つの周波数帯のみを使用することを前提としていた（例えば、非特許文献１。）。ＷＰＡＮ等の無線通信システムで使用の認められている周波数帯は、規制範囲（regulatory domain）の関係から国に応じて様々に相違しており、例えば、日本においては２．４ＧＨｚ帯や９５５ＭＨｚ帯の他、９２０ＭＨｚ〜９２８ＭＨｚやＴＶＷＳ（TV White Space）の周波数帯の使用が認められている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】IEEE 802.15.4，“Part 15.4:Wireless Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications for Low Rate Wireless Personal Area Networks”，2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、そのように一つの周波数帯のみを使用して無線通信する場合、例えば、
その周波数帯の通信品質が低下した場合や、ＴＶＷＳ等の周波数帯を使用しているときに、無線通信ネットワークが属する空間のプライマリユーザーがその周波数帯を使用しはじめた場合等に、その周波数帯を使用しての無線通信が困難となってしまう。このため、ある周波数帯を使用して無線通信している複数の無線デバイス間において、無線通信に使用している周波数帯を使用中のものから別のものに効果的に切り替えることができるような方法の提案が望まれていた。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、複数の無線デバイス間において無線通信に使用している周波数帯を別のものに効果的に切り替えることを可能とする無線通信方法及び無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上述した課題を解決するために、鋭意検討の末、下記の無線通信方法及び無線通信システムを発明した。
【０００７】
第１発明に係る無線通信方法は、複数の無線デバイスを備える無線通信ネットワーク内で無線通信するための無線通信方法において、前記無線通信ネットワークに属する一の無線デバイスにより、当該無線通信ネットワークに属する他の無線デバイスに対して、当該他の無線デバイスとの間での無線通信に使用されている第１周波数帯を別の第２周波数帯に切り替えるための要求を通知する要求ステップと、前記他の無線デバイスにより、前記第２周波数帯を使用する無線通信の可否を判断し、通信可能と判断した場合に当該第２周波数帯への切り替えを許可するための応答を前記一の無線デバイスに通知する応答ステップと、前記一の無線デバイスにより、前記他の無線デバイスから前記応答が通知された場合、前記第２周波数帯を使用して無線通信するためのスケジュール情報を当該他の無線デバイスに通知するスケジュール通知ステップと、前記一の無線デバイスと前記他の無線デバイスとの間において、前記スケジュール情報に基づいて前記第２周波数帯を使用した無線通信を開始する実行ステップとを有することを特徴とする。
【０００８】
第２発明に係る無線通信方法は、第１発明において、前記スケジュール通知ステップでは、前記一の無線デバイスにより、前記第２周波数帯を使用した無線通信を開始する開始時刻が含められたスケジュール情報を前記他の無線デバイスに通知し、前記実行ステップでは、前記一の無線デバイスと前記他の無線デバイスとの間において、前記開始時刻から前記第２周波数帯を使用した無線通信を開始することを特徴とする。
【０００９】
第３発明に係る無線通信方法は、第１発明又は第２発明において、前記要求ステップでは、前記第２周波数帯として複数の異なる周波数帯を示す情報が含められた要求を通知し、前記応答ステップでは、前記要求に含められた複数の異なる周波数帯の中から前記第２周波数帯として使用する無線通信の可否を判断することを特徴とする。
【００１０】
第４発明に係る無線通信方法は、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、前記要求ステップでは、前記第２周波数帯を使用した無線通信において前記一のデバイスに用いられる通信方式を示す情報が含められた要求を通知し、前記応答ステップでは、前記一のデバイスに用いられる通信方式を前記他のデバイスが有しているかによって、前記第２周波数帯を使用する無線通信の可否を判断することを特徴とする。
【００１１】
第５発明に係る無線通信システムは、複数の無線デバイスを備える無線通信ネットワーク内で無線通信する無線通信システムにおいて、前記無線通信ネットワークに属する一の無線デバイスは、当該無線通信ネットワークに属する他の無線デバイスに対して、当該他の無線デバイスとの間での無線通信に使用されている第１周波数帯を別の第２周波数帯に切り替えるための要求を通知し、前記他の無線デバイスは、前記第２周波数帯を使用する無線通信の可否を判断し、通信可能と判断した場合に当該第２周波数帯への切り替えを許可するための応答を前記一の無線デバイスに通知し、前記一の無線デバイスは、前記他の無線デバイスから前記応答が通知された場合、前記第２周波数帯を使用して無線通信するためのスケジュール情報を当該他の無線デバイスに通知し、前記一の無線デバイスと前記他の無線デバイスとの間において、前記スケジュール情報に基づいて前記第２周波数帯を用いた無線通信を開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明〜第５発明によれば、複数の無線デバイス間において無線通信に使用している周波数帯を別の周波数帯へ切り替える動的バンド切り替えを、非常に少ないトラフィック量で実現することが可能となる。また、動的バンド切り替えを行うことが可能となるので、無線通信ネットワーク内でのスループットの増大、通信干渉の低減を図ることが可能となり、無線通信ネットワークのパフォーマンスの向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る無線通信システムの概略的な構成例を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る無線通信システムにおいて無線デバイスが有する機能の一例を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係る無線通信システムが実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）はＤＢＳ要求フレームのデータ構造の一例を示す図であり、（ｂ）はＤＢＳ応答フレームのデータ構造の一例を示す図である。
【図５】（ａ）はＤＢＳ取消要求フレームのデータ構造の一例を示す図であり、（ｂ）はＤＢＳ実行要求フレームのデータ構造の一例を示す図である。
【図６】動的バンド切り替えを実行するうえで無線デバイスがとる状態遷移の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した無線通信方法及び無線通信システムを実施するための形態を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
まず、第１実施形態に係る無線通信システムの構成から説明する。
【００１６】
第１実施形態に係る無線通信システム１は、図１に示すように、一の無線通信ネットワーク１０から構成されている。
【００１７】
無線通信ネットワーク１０は、複数の無線端末１１と、コーディネータ１２とを備えている。無線通信ネットワーク１０は、無線端末１１やコーディネータ１２のような無線デバイス１３それぞれの間で互いに電波を送受信することにより双方向に無線通信可能に構成されている。無線通信ネットワーク１０は、例えば、ＷＰＡＮ（Wireless Personal Area Network）やＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）の無線通信規格に基づき無線通信を行う。本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４標準のＷＰＡＮに基づき無線通信を行う無線通信ネットワーク１０に対して、特に好適に用いられる。無線通信ネットワーク１０は、例えば、ＳＵＮ等のセンサネットワークとして好適に用いられる。
【００１８】
無線通信ネットワーク１０は、図示の例では、そのネットワーク構成が１対複数のスター型であるものを例示している。無線通信ネットワーク１０は、この他にも、ツリー型、メッシュ型等のいかなるネットワーク構成でもよいし、１対１のネットワーク構成でもよい。また、無線通信ネットワーク１０は、無線端末１１やコーディネータ１２が他の有線通信ネットワークに接続されていてもよい。
【００１９】
無線通信ネットワーク１０は、法令、レギュレーション等により無線通信の用途等に応じて予め割り当てられた所定の周波数帯に属するチャネルを用いて無線通信を行う。無線通信ネットワーク１０が用いる周波数帯とは、例えば、ＷＰＡＮ等で一般的に用いられている２．４ＧＨｚ帯の周波数帯の他、９５５ＭＨｚ帯、５ＧＨｚ帯等のＵＨＦ周波数帯や、ＶＨＦ周波数帯等が用いられる。また、無線通信ネットワーク１０が用いる周波数帯には、ＴＶＷＳ（TV White Space）が含まれる。ここでいうＴＶＷＳとは、デジタル放送用に予め割り当てられた周波数帯であって、ある時間、空間において放送局等のプライマリユーザーにより使用されていない周波数帯のことをいう。
【００２０】
無線端末１１は、例えば、センサ端末、リモコン、携帯電話を初めとした各種情報端末により構成される。無線端末１１は、少なくともコーディネータ１２との間で無線パケット通信可能に構成される。
【００２１】
コーディネータ１２は、無線通信ネットワーク１０内において自己を含む各無線デバイス１３間での無線通信を制御する役割を担う。また、コーディネータ１２は、無線通信ネットワーク１０内の各無線端末１１を接続させるために、これらを互いに同期化させる役割を担う。
【００２２】
図２は、第１実施形態に係る無線通信システム１において無線デバイス１３が有する機能の一例を示すブロック図である。
【００２３】
無線デバイス１３は、図２に示すように、少なくとも物理層（ＰＨＹ層）２１と、ＭＡＣ層２２とを有するプロトコルスタックに基づいて、他の無線デバイス１３との間で通信リンクを確立する。無線デバイス１３は、電波を送受信するアンテナ３１と、物理層２１に関する所定の動作を実行する物理層管理部（ＰＬＭＥ：PHY Layer Management Entity）３２と、ＭＡＣ層２２に関する所定の動作を実行するＭＡＣ層管理部（ＭＬＭＥ：MAC Layer Management Entity）３３とを有する。また、無線デバイス１３は、物理層２１やＭＡＣ層２２等の各層に対して独立して、各層との間で各層の状態情報や制御信号のやり取りを行うインターフェイスとしての役割を担うデバイス管理部（ＤＭＥ：Device Management Entity）３４を更に有する。
【００２４】
上位層から入力されたデータは、ＭＬＭＥ３３、ＰＬＭＥ３２を経由して処理され、アンテナ３１から無線信号として他の無線デバイス１３に送信される。また、アンテナ３１から受信した無線信号は、ＰＬＭＥ３２、ＭＬＭＥ３３を経由して処理され、上位層に出力される。
【００２５】
ここで、無線通信ネットワーク１０内で互いに無線通信しようとする複数の無線デバイス１３のうちの少なくとも２つの無線デバイス１３は、マルチバンドに対応した無線デバイス１３が用いられている。このマルチバンドに対応した複数の無線デバイス１３は、複数の異なる周波数帯を用いて互いに無線通信を行うことができるように、物理層２１及びＭＡＣ層２２の通信方式の一部に共通したものが用いられている。即ち、マルチバンドに対応した一の無線デバイス１３は、例えば、２．４ＧＨｚ帯の第１周波数帯を用いて無線通信するうえで必要な第１通信方式と、例えば、９５５ＭＨｚ帯の第２周波数帯を用いて無線通信するうえで必要な第２通信方式とを有している。また、一の無線デバイス１３と無線通信しようとする他の無線デバイス１３は、一の無線デバイス１３との間で２．４ＧＨｚ帯の第１周波数帯を用いて無線通信するうえで必要な第１通信方式と、一の無線デバイス１３との間で９５５ＭＨｚ帯の第２周波数帯を用いて無線通信するうえで必要な第２通信方式とを有している。なお、無線通信ネットワーク１０内には、マルチバンドに対応していない無線デバイス１３が含まれていてもよい。ここでいうマルチバンドに対応していない無線デバイス１３とは、第１通信方式又は第２通信方式のうちの何れかの通信方式のみを有する無線デバイス１３のことをいう。ここでいう通信方式とは、複数の無線デバイス１３間で無線通信するために用いられる変調方式、符号化方式、拡散方式等の物理層２１のプロトコルや、ＣＳＭＡ／ＣＡ等のＭＡＣ層２２のプロトコルのことをいう。
【００２６】
次に、第１実施形態に係る無線通信システム１を用いた無線通信方法の一例について説明する。図３は、第１実施形態に係る無線通信システム１が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【００２７】
本発明に係る無線通信方法では、ある周波数帯に属するチャネルを使用して無線通信している複数の無線デバイス１３間において、無線通信に使用している周波数帯を使用中のものから別のものに切り替える動的バンド切り替え（ＤＢＳ：Dynamic Band Switching）を行うこととしている。この動的バンド切り替えは、無線通信ネットワーク１０に属する一の無線デバイス１３と他の無線デバイス１３との間で行われる。また、この動的バンド切り替えは、一の無線デバイス１３が他の無線デバイス１３に対して、直接的又は別の無線デバイス１３を経由して、動的バンド切り替えの要求を通知することにより行われる。動的バンド切り替えの要求の通知元は、コーディネータ１１でもよいし、無線端末１２でもよい。
【００２８】
以下においては、動的バンド切り替えの要求の通知元となる無線デバイス１３を要求デバイス４１とし、動的バンド切り替えの要求の通知先となる無線デバイス１３を応答デバイス４２として説明する。また、以下においては、動的バンド切り替えの要求前から要求デバイス４１と応答デバイス４２との間で使用されている周波数帯を第１周波数帯とし、動的バンド切り替えによりこれから使用しようとしている周波数帯を第２周波数帯として説明する。
【００２９】
まず、ステップＳ１１において、要求デバイス４１のＤＭＥ３４は、自己の上位層等から動的バンド切り替えのための要求（以下、ＤＢＳ要求という。）の通知を受けた後、自己のＭＬＭＥ３３に対してＤＢＳ要求の通知を行う。上位層等からのＤＢＳ要求が通知される場合としては、例えば、要求デバイス４１及び応答デバイス４２が使用中の第１周波数帯での通信品質が低下した場合が挙げられる。この他には、ＴＶＷＳの周波数帯を第１周波数帯として使用しているときに、その無線通信ネットワーク１１が属する空間のプライマリユーザーが第１周波数帯の使用を予定しており、無線通信ネットワーク１１内での通信リンクが将来的に途切れる場合が挙げられる。また、この他には、無線通信ネットワーク１０全体のパフォーマンスが低下した場合が挙げられる。また、この他には、無線通信ネットワーク１０内の無線デバイス１３の数が過度に増大している場合が挙げられる。
【００３０】
次に、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２において、要求デバイス４１のＭＬＭＥ３３は、応答デバイス４２のＭＬＭＥ３３に対して、応答デバイス４２との間での無線通信に使用されている第１周波数帯を別の第２周波数帯に切り替えるためのＤＢＳ要求を通知する。このＤＢＳ要求は、例えば、図４（ａ）に示すようなデータ構造のＤＢＳ要求フレーム５１を送信することにより行われる。また、このＤＢＳ要求の通知は、第１周波数帯を使用した無線通信により行われる。
【００３１】
このステップＳ１２では、動的バンド切り替えを実行するうえで必要となる情報をＤＢＳ要求に含めて通知する。ここでいう必要な情報とは、動的バンド切り替えの対象となる要求デバイス４１と応答デバイス４２との間で使用されている第１周波数帯を示す情報と、動的バンド切り替えによりこれから使用しようとしている第２周波数帯を示す情報とが含まれる。ＤＢＳ要求に含められる第２周波数帯としては、単一の周波数帯のみが含められていてもよいし、複数の異なる周波数帯が含められていてもよい。また、ＤＢＳ要求には、第２周波数帯のレギュレーション等の通信規制や、最大送信電力等の技術的制約に関する情報が含められていてもよい。また、ＤＢＳ要求には、第２周波数帯で無線通信するうえで要求デバイス４１に用いられる通信方式を示す情報が含められていてもよい。
【００３２】
ステップＳ１２において、ＤＢＳ要求を受信した応答デバイス４２のＭＬＭＥ３３は、ＤＢＳ要求の受信が成功したことに対する確認として、要求デバイス４１のＭＬＭＥ３３に対してＡＣＫ信号を返信する。
【００３３】
次に、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３において、応答デバイス４２のＭＬＭＥ３３は、ＤＢＳ要求を受信したことを受けて、自己のＤＭＥ３４に対してＤＢＳ要求を通知する。
【００３４】
次に、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４において、応答デバイス４２のＤＭＥ３４は、第２周波数帯を用いた無線通信の可否を判断する。この第２周波数帯を用いた無線通信の可否は、要求デバイス４１との間において、第２周波数帯で無線通信するうえで必要な通信方式を応答デバイス４２が有しているかにより判断される。このような判断を行うため、ステップＳ１２において、要求デバイス４１から応答デバイス４２に対して、第２周波数帯で無線通信するうえで要求デバイス４１に用いられる通信方式を示す情報をＤＢＳ要求に含めて通知しておくことが好ましい。また、第２周波数帯として複数の異なる周波数帯を示す情報がＤＢＳ要求に含められている場合、その複数の異なる周波数帯の中から一つ又は複数の第２周波数帯として使用する無線通信の可否を判断してもよい。また、ステップＳ１４においては、この他にも、要求デバイス４１が第２周波数帯を使用した場合の許容トラフィック量等の種々の判断基準に基づいて、第２周波数帯を使用した無線通信の可否を判断してもよい。
【００３５】
次に、ステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５において、応答デバイス４２のＤＭＥ３４は、第２周波数帯を使用した無線通信の使用可否の判断結果を、ＤＢＳ要求に対する応答として自己のＭＬＭＥ３３に対して通知する。
【００３６】
次に、ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１４において応答デバイス４２のＤＭＥ３４が第２周波数帯を使用した無線通信をできないと判断した場合、応答デバイス４２のＭＬＭＥ３３は、要求デバイス４１のＭＬＭＥ３３に対して、ＤＢＳ要求に対する応答として動的バンド切り替えを拒否するためのＤＢＳ拒否応答を通知する。このＤＢＳ拒否応答は、例えば、図４（ｂ）に示すようなデータ構造のＤＢＳ応答フレーム５２を送信することにより行われる。このＤＢＳ拒否応答は、例えば、第１周波数帯を用いた無線通信により行われる。このＤＢＳ拒否応答には、第２周波数帯を用いる代わりに第１周波数帯、第２周波数帯以外の周波数帯であれば用いることができる等の提案を示す情報が含められていてもよい。
【００３７】
これに対して、ステップＳ１４において応答デバイス４２のＤＭＥ３４が第２周波数帯を使用した無線通信が可能であると判断した場合、ステップＳ１６において、応答デバイス４２のＭＬＭＥ３３は、要求デバイス４１のＭＬＭＥ３３に対して、ＤＢＳ要求に対する応答として動的バンド切り替えを許可するためのＤＢＳ許可応答を通知する。このＤＢＳ許可応答は、例えば、図４（ｂ）に示すようなデータ構造のＤＢＳ応答フレーム５２を送信することにより行われる。このＤＢＳ許可応答は、例えば、第１周波数帯を用いた無線通信により行われる。
【００３８】
ステップＳ１６において、ＤＢＳ拒否応答又はＤＢＳ許可応答を受信した応答デバイス４２のＭＬＭＥ３３は、ＤＢＳ拒否応答等の受信が成功したことに対する確認として、応答デバイス４２のＭＬＭＥ３３に対してＡＣＫ信号を返信する。ＤＢＳ許可応答に対するＡＣＫ信号を要求デバイス４１から受信した場合、応答デバイス４２のＤＭＥ３４は、自己のＭＬＭＥ３３やＰＬＭＥ３２との間において情報のやり取りを行い、物理層２１及びＭＡＣ層２２のパラメータを第２周波数帯で無線通信を行うためのパラメータに修正する。
【００３９】
次に、ステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７において、要求デバイス４１のＭＬＭＥ３３は、自己のＤＭＥ３４に対して、応答デバイス４２がＤＢＳ拒否応答、ＤＢＳ許可応答の何れを通知したのか知らせるための通知をする。
【００４０】
応答デバイス４２からＤＢＳ拒否応答を受信した場合、要求デバイス４１のＤＭＥ３４は、動的バンド切り替えが実行できないものと判断し、後述のステップＳ１９に移行する。
【００４１】
これに対して、応答デバイス４２からＤＢＳ許可応答を受信した場合、動的バンド切り替えが実行できるものと判断し、後述のステップＳ１９に移行する。動的バンド切り替えが実行できるもの判断した場合、要求デバイス４１のＤＭＥ３４は、自己のＭＬＭＥ３３やＰＬＭＥ３２との間において情報のやり取りを行い、物理層２１及びＭＡＣ層２２のパラメータを第２周波数帯で無線通信を行うためのパラメータに修正する。
【００４２】
このとき、要求デバイス４１のＤＭＥ３４は、必要に応じて、ステップＳ１７とステップＳ１９との間にステップＳ１８に移行し、第２周波数帯を使用した無線通信の可否を判断するようにしてもよい。このステップＳ１８は、ステップＳ１１からステップＳ１７までの間の状況の変化により、要求デバイス４１及び応答デバイス４２の間において、第２周波数帯を使用した無線通信ができなくなった場合に対応するために設けられている。要求デバイス４１のＤＭＥ３４は、第２周波数帯を使用した無線通信の使用可否の判断結果を、自己のＭＬＭＥ３３に対して通知して、後述のステップＳ１９に移行する。
【００４３】
ステップＳ１４又はステップＳ１８において、応答デバイス４２のＤＭＥ３４又は要求デバイス４１のＤＭＥ３４が第２周波数帯を用いた無線通信ができないと判断した場合、ステップＳ１９において、要求デバイス４１のＤＭＥ３４は、要求デバイス４１のＭＬＭＥ３３を介して応答デバイス４２のＭＬＭＥ３３に対して、動的バンド切り替えが実行できないことの通知としてＤＢＳ取消要求を通知する。このＤＢＳ取消要求は、例えば、図５（ａ）に示すようなデータ構造のＤＢＳ取消要求フレーム５３を送信することにより行われる。この後、要求デバイス４１及び応答デバイス４２は、互いに第１周波数帯を用いた無線通信を継続して行う。
【００４４】
これに対して、ステップＳ１４又はステップＳ１８において、応答デバイス４２のＤＭＥ３４又は要求デバイス４１のＤＭＥ３４が第２周波数帯を用いた無線通信ができると判断した場合、ステップＳ１９においては、要求デバイス４１のＤＭＥ３３から、要求デバイス４１のＭＬＭＥ３３を介して応答デバイス４２のＭＬＭＥ３３に対して、動的バンド切り替えを実行できることの通知としてＤＢＳ実行要求を通知する。このＤＢＳ実行要求は、例えば、図５（ａ）に示すようなデータ構造のＤＢＳ実行要求フレーム５４を送信することにより行われる。
【００４５】
ＤＢＳ実行要求を受信した応答デバイス４２のＭＬＭＥ３３は、ＤＢＳ実行要求の受信が成功したことに対する確認として、要求デバイス４１のＭＬＭＥ３３に対してＡＣＫ信号を返信する。
【００４６】
このＤＢＳ実行要求には、応答デバイス４２が第２周波数帯を用いて無線通信するためのスケジュール情報が含められる。このスケジュール情報には、要求デバイス４１及び応答デバイス４２が、第２周波数帯を使用して無線通信を開始する開始時刻が少なくとも含められている。また、このスケジュール情報には、この他にも、第２周波数帯を使用して無線通信を行う時間間隔が含められる。この開始時刻と時間間隔を示す情報により、第２周波数帯を使用して無線通信する時間帯が特定されることになる。
【００４７】
次に、ステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０においては、要求デバイス４１と応答デバイス４２との間において、ステップＳ１９において送受信されたスケジュール情報に基づいて、第２周波数帯を使用した無線通信を開始する。このステップＳ２０では、スケジュール情報に含められている、第２周波数帯を使用して無線通信を行う開始時刻から、第２周波数帯を使用して無線通信を開始する。
【００４８】
なお、上述のフローチャートにおいては、要求デバイス４１と応答デバイス４２との間において、直接的にＤＢＳ要求等の通知がされた場合を例に説明したが、要求デバイス４１及び応答デバイス４２以外の無線通信ネットワーク１１に属する他の無線デバイス１３を中継して、このようなＤＢＳ要求等の通知がされていてもよい。また、この他にも、要求デバイス４１から無線通信ネットワーク１０に属する他の応答デバイス４２に対して、ブロードキャスト通信によりＤＢＳ要求等の通知がされていてもよい。ブロートキャスト通信を利用する場合、無線通信ネットワーク１０に属する一の無線デバイス１３が要求デバイス４１であり、残りの無線デバイス１３が応答デバイス４２であることを明確にすることが可能となる。
【００４９】
また、ステップＳ２０において、要求デバイス４１と応答デバイス４２とは、スケジュール情報に基づいて第２周波数帯を使用した無線通信を開始した後において、第２周波数帯とともに第１周波数帯を使用して無線通信するようにしてもよいし、第２周波数帯のみを使用して無線通信するようにしてもよい。
【００５０】
次に、ステップＳ１２、Ｓ１６、Ｓ１９等で用いられる各フレームのデータ構造の一例について説明する。
【００５１】
上述したＤＢＳ要求フレーム５１、ＤＢＳ応答フレーム５２、ＤＢＳ取消要求フレーム５３及びＤＢＳ実行要求フレーム５４は、それぞれフレームの開始を予告するプリアンブル部６１と、フレームの送信先や送信元のアドレスに関する情報が書き込まれるヘッダ部６２と、実データが書き込まれるペイロード部６３とを有する。各フレーム５１、５２、５３、５４は、プリアンブル部６１とヘッダ部６２との内容が共通するのでペイロード部６３の内容についてのみ説明する。
【００５２】
ＤＢＳ要求フレーム５１のペイロード部６３は、ＳＡ（Source Address）フィールド７１と、ＤＡ（Destination Address）フィールド７２と、ＲＡ（Relay Address）フィールド７３と、ＣＦＢＩ（Current Frequency Band Information）フィールド７４と、ＴＦＢＩ（Target Frequency Band Information）フィールド７５と、ＭＣ（Multiband Capability）フィールド７６とを有する。
【００５３】
ＳＡフィールド７１には、要求デバイス４１のアドレスに関する情報が書き込まれる。ＤＡフィールド７２には、応答デバイス４２のアドレスに関する情報が書き込まれる。なお、ブロードキャスト通信により要求デバイス４１からＤＢＳ要求を通知する場合のように、複数の応答デバイス４２がある場合、ＤＡフィールド７２には、応答デバイス４２が複数であることを特定するための情報が書き込まれるようにしてもよい。ＲＡフィールド７３には、要求デバイス４１と応答デバイス４２との間で他の無線デバイス１３が中継して無線通信する場合、その中継する無線デバイス１３のアドレスに関する情報が書き込まれる。
【００５４】
ＣＦＢＩフィールド７４には、要求デバイス４１及び応答デバイス４２が現在使用している第１周波数帯に関する情報が書き込まれる。また、ＴＦＢＩフィールド７５には、要求デバイス４１及び応答デバイス４２がこれから使用しようとしている第２周波数帯に関する情報が書き込まれる。
【００５５】
ＣＦＢＩフィールド７４及びＴＦＢＩフィールド７５のそれぞれは、ＦＢ（Frequency Band）フィールド７４ａ、７５ａと、チャネルフィールド７４ｂ、７５ｂと、ＲＩ（Regulatory Information）フィールド７４ｃ、７５ｃと、ＯＩ（Operating Information）フィールド７４ｄ、７５ｄとを有している。
【００５６】
ＣＦＢＩフィールド７４のＦＢフィールド７４ａには、要求デバイス４１及び応答デバイス４２が現在使用している第１周波数帯を示す情報が書き込まれる。ＴＦＢＩフィールド７５のＦＢフィールド７５ａには、要求デバイス４１及び応答デバイス４２がこれから使用しようとしている第２周波数帯を示す情報が書き込まれる。具体例を挙げて説明すると、例えば、要求デバイス４１及び応答デバイス４２が２．４ＧＨｚ帯を使用しており、これから９５４ＭＨｚ帯を使用しようとしている場合、ＣＦＢＩフィールド７４のＦＢフィールド７４ａには２．４ＧＨｚ帯を示す情報が書き込まれ、ＴＦＢＩフィールド７５のＦＢフィールド７５ａには９５４ＭＨｚ帯を示す情報が書き込まれる。
【００５７】
ＣＦＢＩフィールド７４のチャネルフィールド７４ｂには、要求デバイス４１及び応答デバイス４２が第１周波数帯において現在使用しているチャネル番号を示す情報が書き込まれる。ＴＦＢＩフィールド７５のチャネルフィールド７５ｂには、要求デバイス４１及び応答デバイス４２が第２周波数帯においてこれから使用しようとしているチャネル番号を示す情報が書き込まれる。
【００５８】
ＣＦＢＩフィールド７４のＲＩフィールド７４ｃには、例えば、日本やアメリカでの通信規制のような、無線通信ネットワーク１０が属する空間での第１周波数帯に関する通信規制の区分を示す情報が書き込まれる。ＴＦＢＩフィールド７５のＲＩフィールド７５ｃには、その通信規制の区分を示す情報として、第２周波数帯に関するものが書き込まれる。
【００５９】
ＣＦＢＩフィールド７４のＯＩフィールド７４ｄには、第１周波数帯についての最大送信電力やスペクトラムマスク等の技術的制約の区分を示す情報が書き込まれる。ＴＦＢＩフィールド７５のＯＩフィールド７５ｄには、その技術的制約の区分を示す情報として、第２周波数帯に関するものが書き込まれる。
【００６０】
ＣＦＢＩフィールド７４及びＴＦＢＩフィールド７５の各フィールドに情報を書き込むうえでは、各フィールドに書き込まれる情報としての周波数帯、チャネル、通信規制、技術的制約等について予めテーブルに記憶しておき、ＤＢＳ要求時にテーブルを参照することにより各フィールドに書き込むべき情報を抽出するようにしてもよい。
【００６１】
ＭＣフィールド７６には、要求デバイス４１が第１周波数帯及び第２周波数帯にどのように対応しているのかを示す情報が書き込まれる。ＭＣフィールド７６は、デバイスタイプフィールド７６ａと、ＳＤＣ（Supported Device Capability）フィールド７６ｂとを有する。
【００６２】
デバイスタイプフィールド７６ａには、要求デバイス４１が、コーディネータ１２及び無線端末１１の何れかであるかを示す情報が書き込まれる。
【００６３】
ＳＤＣフィールド７６ｂには、要求デバイス４１が無線通信に使用することのできる周波数帯の一覧を示す情報が書き込まれる。ＳＤＣフィールド７６ｂには、要求デバイス４１が無線通信に使用している第１周波数帯を示す情報とともに、これから使用しようとしている少なくとも１つの第２周波数帯を示す情報が書き込まれる。また、このＳＤＣフィールド７６ｂには、その周波数帯の一覧とともに、その周波数帯を使用するときに使用される通信方式を示す情報が含められていてもよい。
【００６４】
ＤＢＳ応答フレーム５２のペイロード部６３は、ステータスフィールド８１と、ＡＲ（Action Recommendation）フィールド８２とを有する。ステータスフィールド８１は、要求デバイス４１からのＤＢＳ要求を許可するのか、又は、ＤＢＳ要求を拒否するのかを示す情報が書き込まれる。ＡＲフィールド８２には、ＤＢＳ要求を拒否する場合、その代替として要求デバイス４１に提案する内容を示す情報が書き込まれる。
【００６５】
ＤＢＳ取消要求フレーム５３及びＤＢＳ実行要求フレーム５４それぞれのペイロード部６３は、ＴＳ（Timing Schedule）フィールド９１と、ＯＦＢ（Occupied Frequency Band）９２とを有する。
【００６６】
ＤＢＳ取消要求フレーム５３のＴＳフィールド９１には、第２周波数帯で無線通信することのできない時間帯を示すスケジュール情報が書き込まれる。また、ＤＢＳ取消要求フレーム５３のＯＦＢフィールド９２には、ＴＳフィールド９１で特定された時間帯で用いられる第２周波数帯を示す情報が書き込まれる。
【００６７】
ＤＢＳ実行要求フレーム５４のＴＳフィールド９１には、第２周波数帯で無線通信するための時間帯を示すスケジュール情報が書き込まれる。また、ＤＢＳ実行要求フレーム５４のＯＦＢフィールド９２には、ＴＳフィールド９１で特定された時間帯で用いられる第２周波数帯を示す情報が書き込まれる。
【００６８】
ＤＢＳ実行要求フレーム５４のＴＳフィールド９１及びＯＦＢフィールド９２は、動的バンド切り替えにより二つ以上の周波数帯を順番に切り替えて使用する場合、その使用しようとする二つ以上の周波数帯を示す情報が、それぞれのフィールドに連続して割り当てられていてもよい。具体例を挙げて説明すると、例えば、動的バンド切り替えにより、最初は周波数帯Ａを１０分間使用し、次に周波数帯Ｂを５分間使用し、次に周波数帯Ａを１５分間使用する場合を考える。この場合は、ＤＢＳ実行要求フレーム５４のＴＳフィールド９１に対して、１０分間、５分間、１５分間であることを示す情報が順に書き込まれ、ＯＦＢフィールド９２に対して、周波数帯Ａ、周波数帯Ｂ、周波数帯Ａであることを示す情報が順に書き込まれる。
【００６９】
図６は、第１実施形態に係る無線通信方法において動的バンド切り替えを実行するうえで無線デバイス１３がとる状態遷移の一例を示す図である。
【００７０】
動的バンド切り替え時において、無線デバイス１３が取り得る基本的なモードとしては、第１周波数帯を使用して無線通信を行う第１通信モード１０１と、第１周波数帯から第２周波数帯に切り替える準備が完了した状態を示すＤＢＳ準備完了モード１０２と、第２周波数帯を使用して無線通信を行う第２通信モード１０３とがある。
【００７１】
第１通信モード１０１からＤＢＳ準備完了モード１０２への遷移Ｓ３１は、要求デバイス４１の場合、応答デバイス４２からＤＢＳ許可応答を受信した場合に行われる。また、応答デバイス４２の場合、要求デバイス４１に対してＤＢＳ許可応答を通知した後、その確認として要求デバイス４１からＡＣＫ信号を受信した場合に行われる。
【００７２】
ＤＢＳ準備完了モード１０２から第１通信モード１０１への遷移Ｓ３２は、要求デバイス４１の場合、応答デバイス４２に対して動的バンド切り替えが実行できないことを通知した後、その確認として応答デバイス４２からＡＣＫ信号を受信した場合に行われる。また、応答デバイス４２の場合、要求デバイス４１から動的バンド切り替えが実行できないことの通知を受信した場合に行われる。また、この他にも、要求デバイス４１が応答デバイス４２からＤＢＳ拒否応答又はＤＢＳ許可応答の何れかを受信してから、所定の時間が経過するまでの間に、ＤＢＳ取消要求又はＤＢＳ実行要求の何れかが通知されない場合は、タイムアウトしたものとしてＤＢＳ準備完了モード１０２から第１通信モード１０１への遷移Ｓ３２が行われる。
【００７３】
ＤＢＳ準備完了モード１０２から第２通信モード１０３への遷移Ｓ３３は、要求デバイス４１から応答デバイス４２に対してＤＢＳ実行要求が通知された場合に行われる。
【００７４】
以上の第１実施形態に係る無線通信システム１及び無線通信方法によれば、複数の無線デバイス１３間において無線通信に使用している周波数帯を別の周波数帯へ切り替える動的バンド切り替えを、非常に少ないトラフィック量で実現することが可能となる。また、動的バンド切り替えを行うことが可能となるので、無線通信ネットワーク１１内でのスループットの増大、通信干渉の低減を図ることが可能となり、無線通信ネットワーク１１のパフォーマンスの向上を図ることが可能となる。
【００７５】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【符号の説明】
【００７６】
１      無線通信システム
１０    無線通信ネットワーク
１１    無線端末
１２    コーディネータ
１３    無線デバイス
２１    物理層
２２    ＭＡＣ層
３１    アンテナ
３２    物理層管理部（ＰＬＭＥ）
３３    ＭＡＣ層管理部（ＭＬＭＥ）
３４    デバイス管理部（ＤＭＥ）
４１    要求デバイス
４２    応答デバイス
５１    ＤＢＳ要求フレーム
５２    ＤＢＳ応答フレーム
５３    ＤＢＳ取消要求フレーム
５４    ＤＢＳ実行要求フレーム
【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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