JP2004364308A - 無線通信システムにおいて近距離通信システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 無線通信システムにおいて多数の端末が近距離通信を行うためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係るシステムは、メーン無線端末機を備え、少なくとも２つ以上の周辺無線端末機を備える無線通信システムで近距離無線通信を行うためのシステムであって、前記各周辺無線端末機ごとにフレームを転送する時間をネゴシエーションし、前記ネゴシエーションされた時間情報と前記各周辺無線端末機の転送順序とを含むスケジュールマップを生成して全ての周辺無線端末機に転送する前記メーン無線端末機と、前記メーン無線端末機から受信された前記スケジュールマップを格納し、前記スケジュールマップに決定された順序にしたがって前記ネゴシエーションされた時間の中に前記メーン無線端末機と直接通信を行う周辺無線端末機と、を含めて構成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、無線通信システムにおいて近距離通信システム及び方法に関し、特に、多数の端末が無線で通信を行うための近距離通信システム及び方法に関する。

通常、近距離通信網(ＬＡＮ：Local Area Network)は有線通信網から発展してきた通信方式であって、小規模または中規模のネットワークを同軸ケーブルを媒介とする有線網で構成し、各端末間のデータ共有または転送を可能にする方式として提案された技術である。このような近距離通信網は有線で構成されているため、移動上の制約を持つことになる。

一方、無線通信技術は、多様な方式のものに区分されるが、大きく、周波数分割を使用するＦＤＭ(Frequency-Division Multiplexing)方式とコード分割を使用するＣＤＭ(Code Division Multiplexing)方式とに分けられる。これらの方式のうち、現在はＣＤＭ方式を利用したＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)移動通信システムが代表的に使用されており、これもまた同期式と非同期式とに分けられる。中でも同期式ＣＤＭＡ移動通信システム技術では、高速データを転送できる１ｘＥＶ−ＤＯのシステムが商用化段階にまで到った現状である。のみならず、音声と高速のデータを同時に収容できる１ｘＥＶ−ＤＶなどの技術も標準化作業がほとんど仕上げの段階に入った。

このように無線通信システムの便利性と技術の発展に伴い、一般の家庭内においても無線で通信を行うための各種ネットワークの具現を希望する場合が増えていきつつある。今まで提供されてきたサービスでは、単に一つの無線端末が一つの無線接続ノードを介して有線網と連結するのが一般の方法であった。しかし、家庭内でも無線端末が二つ以上存在する場合が多く増え、一つの無線接続ノードに多くの端末が接続できる方法が求められてきた。

一方、いろいろな分野でサービスされる各種データは次第にその量が増えつつあり、その一例に、代表的な空中波放送の放送局からサービスされる公衆無線放送において、ＨＤ(High Definition)テレビの登場に伴って提供されているＨＤサービスが挙げられる。その他にも、オーディオサービスにおいても多様な品質が要求されているだけでなく、ＤＶＤの登場に伴って高品質の映像データ転送が要求されている。これらの全ての要求事項からみるとき、一般の家庭でも１００Ｍｂｐｓ級以上のデータ転送が可能にならねばならない。

したがって、上述した要求を受け入れるために、前記近距離通信網のような体制において無線網(Wireless Network)を適用するための研究が進んできた。このように無線で近距離通信を可能にするために提案されている代表的な方法には、近距離無線通信網(ＷＬＡＮ：Wireless Local Area Network)とアドホック(ad-hoc)ネットワークがある。次に、この近距離無線通信網とad-hocネットワークについて述べる。

まず、前記近距離無線通信網は、同軸ケーブルのような有線からなる線間連結を除去し、無線周波数(ＲＦ：Radio Frequency)を使って通信を行うように構成されている。かかる近距離無線通信網では特定のノードが他のノードと接続するべく競争方式を採択しており、前記接続のためのメカニズムは非常に複雑な形態を持つ。その分、特定の端末が前述したような高品質のデータ転送を要求する場合多くの制約を持つことになる。なぜなら、制御メカニズムが複雑なほどデータ転送に必要な処理時間が延びたり、あるいは、複雑な処理が迅速に行える高価の装備が必要とされるためである。

一方、ad-hocネットワークは、特定の端末が発信しようとする情報を隣接した他の端末に転送し、それら隣接した端末は前記情報を再び目的地に中継する方式のネットワークのことである。この種のネットワークでは、隣接した端末の位置変更及び経路変更などが随時に起こる問題がある。したがって、転送されるサービスに対する時間遅れが生じたり転送誤りなどが生じたりする問題がある。すなわち、上述したように多い量のデータを高速で転送しなければならない場合には、要求されるサービス品質(ＱｏＳ：Quality of Service)を満たせないといった問題があった。

したがって、本発明の目的は、無線通信網で単純な制御メカニズムを通じて高速のデータを伝達できる近距離無線通信システム及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、要求されるサービス品質を最大限に満足させつつ高速のデータを伝達できる近距離無線通信システム及び方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、別途の中継装置無しで高速のデータを転送できる近距離無線通信システム及び方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、高速のデータ通信サービスを提供しつつオーバーヘッドを最小限に抑えて無線帯域幅を増大させられる近距離無線通信システム及び方法を提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明の方法は、メーン無線端末機を備え、少なくとも２つ以上の周辺無線端末機を備える無線通信システムにおいて近距離無線通信を行うための方法であって、前記メーン無線端末機が、データ通信を要求する前記各周辺無線端末機ごとにフレームを転送する時間をネゴシエーションし(negotiation)、前記ネゴシエーションされた(negotiated)時間情報と前記各周辺無線端末機の転送順序とを含むスケジュールマップを生成して前記各無線端末機に転送する過程と、前記各周辺無線端末機が、受信された前記スケジュールマップに決定された時間の中に前記スケジュールマップに決定された順序にしたがって前記メーン無線端末機と循環的に直接通信を行う過程と、を含む。

また、前記メーン無線端末機が、前記スケジュールマップの最初データ転送時点の前に、ビーコン周期の開始を知らせるヘッダーを放送する過程をさらに含み、このとき、前記ビーコンヘッダー転送の後、他の周辺無線端末機のデータ通信要求を受信するための連結要請スロットをさらに含み、前記連結要請スロットの後に各周辺端末機が前記スケジュールマップの順序にしたがってフレームを転送するように構成する。

したがって、前記連結要請スロットを通じて、通信を行っていない周辺無線端末機からデータ通信を要請する場合、前記メーン無線端末機は前記周辺無線端末機とネゴシエーションしてデータ転送時間を設定し、前記スケジュールマップに対して前記ネゴシエーションされた結果を更新する過程と、前記更新されたスケジュールマップ情報を全ての周辺無線端末機に転送し、前記更新されたスケジュールマップに基づいて通信を行う過程と、をさらに含むことによって新規の周辺無線端末機を含めることができる。

また、前記各周辺無線端末機は、データ転送区間の間にあらかじめ定められた遊休時間を持つように構成し、前記各周辺端末機は、あらかじめ定められた遊休時間の２倍以上の間フレームの転送が検出されない場合、次の順序の無線端末機が前記スケジュールマップに設定された時間の長さにフレームを生成して転送するように構成すると好ましい。

前記スケジュールマップに基づいて通信を行う所定の周辺無線端末機が、フレーム転送時間の再ネゴシエーションが必要な場合、フレームの転送順序において前記メーン無線端末機と転送時間の再ネゴシエーションを行い、前記ネゴシエーションが完了すると、前記メーン無線端末機は前記ネゴシエーション結果を前記スケジュールマップに更新し、前記更新されたスケジュールマップを全ての周辺無線端末機に転送する。そして、前記更新されたスケジュールマップに基づく循環的フレーム転送は、現在転送が完了した以降に適用して循環的に通信を行うように構成する。

上記の目的を達成すべく本発明のシステムは、メーン無線端末機を備え、少なくとも２つ以上の周辺無線端末機を備える無線通信システムで近距離無線通信を行うためのシステムであって、前記各周辺無線端末機ごとにフレームを転送する時間をネゴシエーションし、前記ネゴシエーションされた時間情報と前記各周辺無線端末機の転送順序とを含むスケジュールマップを生成して全ての周辺無線端末機に転送する前記メーン無線端末機と、前記メーン無線端末機から受信された前記スケジュールマップを格納し、前記スケジュールマップに決定された順序にしたがって前記ネゴシエーションされた時間の中に前記メーン無線端末機と直接通信を行う周辺無線端末機と、を含めて構成する。

上述した如く、本発明は、近距離無線通信時に一つの接続ポイントに高效率に接続でき、特別なオーバーヘッド無しでデータ通信が可能になるといった利点がある。さらに、本発明による近距離無線通信では、資源の活用効率が高められ、複雑でないアルゴリズムを通じてデータ転送が可能になるといった利点がある。

以下、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。図面中、同一の構成要素には可能な限り同一の参照符号及び番号を共通使用するものとする。
なお、下記の説明では、具体的なメッセージまたは信号などの多くの特定事項が示されるが、これは、本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたもので、これらの特定事項に限定されず本発明が実施できることは当該技術分野で通常の知識を持つ者にとっては自明であろう。そして、本発明を説明するにあたって、関連する周知機能あるいは構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にするとされる場合にはその詳細な説明を省略するものとする。

図１は、本発明が適用される無線ネットワークにおける端末間の連結構成図である。以下、図１を参照して無線ネットワークの構成について説明する。
図１には、６個の無線端末機と実際に有線網と連結される接続ポイント(ＡＰ：Access Point)で構成されるネットワーク１００が示されている。説明の便宜上、下記では図１に示すようにメーン無線端末機１１０が接続ポイント１７０に連結されると仮定する。また、前記各無線端末機１１０〜１６０としては、無線装置を備えた各種端末が使用される。例えば、前記無線端末となる装置には、ＰＤＡ装置、移動通信端末機、ノートブックコンピュータなど無線通信装置を備えた装置のいずれも使用可能である。図１に示すように、メーン無線端末機１１０は、本発明に係る近距離通信のための特別な動作を行い、これについては後述するブロック図、信号流れ図及び制御流れ図を参照して詳細に説明するものとする。

図２は、本発明が適用されるメーン無線端末機の内部構成を示すブロック図であり、図２を参照して本発明に係るメーン無線端末機１１０の内部構成及び動作について説明すると、下記のようになる。
まず、制御部１１１は、前記無線端末機が提供する各種制御を行う。また、本発明によって無線近距離通信が要求される場合、無線近距離通信のための制御を行う。このような制御は２つに区分でき、メーン無線端末機の場合と周辺無線端末機の場合とに区分される。すなわち、図１に示すようにネットワークが構成される場合、特定の無線端末機がメーン無線端末機となり、前記ネットワークを構成するその他の無線端末機は周辺無線端末機となる。メーン無線端末機は、他の無線端末機との無線通信において主体となるため、前記制御部１１１は、本発明に係るビーコン(Beacon)周期で他の無線端末に対して通信に必要な時間を割り当て、割り当てられた時間に基づいたスケジュールマップを作成する。このスケジュールマップの一例を下記の<表１>に示す。

上記の<表１>に示すように、本発明では各無線端末機ごとにデータを転送するための順序が与えられる。すなわち、特定の時点では一つの無線端末機だけがデータフレームを転送できる。また、上記の<表１>に例示したように、スケジュールマップには各無線端末機の順序と各無線端末機のアドレスをマッチングして格納する。そして、各無線端末機ごとに通信を行うために割り当てられた時間(Permitted Transmission Time：ＰＴＴ)が格納される。ここで、割り当てられた時間は秒単位にしてもよく、その他の時間単位にしてもいい。この単位は、あらかじめ約定される事項であるため、本発明ではその単位に制限をおかないが、説明の便宜上、秒単位と仮定して説明するものとする。また、無線端末機から最初にデータを転送した時間から現在までの転送時間を累積した累積時間(Accumulated Transmission Time：ＡＴＴ)をマッチングして格納する。このようにスケジュールマップが生成されるのでビーコン周期は一定の時間に定められない。すなわち、１ビーコン周期は、全体無線端末機の個数と各無線端末機ごとに要求される転送時間によって異なってくる。

上記の<表１>に示すように、各無線端末機ごとに常に割り当てられた時間だけフレームを生成して転送する必要はない。つまり、上記の<表１>中、ビーコン周期の２番目のデータ転送区間で転送を行う第３無線端末機１４０において、実際に転送するデータの量が２秒分量なら、２秒分量だけデータを生成して転送する。この場合、累積時間は５秒でなく実際データ転送時間の４秒となる。すなわち、全ての無線端末機は、現在自分が転送するデータ量だけデータをフレームとして転送すればよい。また、次のデータ転送区間でデータを転送する無線端末機は、あらかじめ設定された遊休時間の中にデータ転送が検出されないと転送を行う。前記遊休時間及びそれによる転送については後述する。

また、前記制御部１１１は、生成されたスケジュールマップの情報を、通信しようとする全ての無線端末機に放送する。また、前記制御部１１１は、特定端末の連結要請が存在するか否か検査し、前記ビーコン周期のうち約束された時間内に特定無線端末機からの連結要請が存在するとこれを収容し、前記スケジュールマップを変更し、それを再び放送する制御を行う。そして、前記制御部１１１は、各ビーコン周期ごとに各無線端末機との連結のために割り当てられた時間の間無線チャンネルを介して通信を行うようになる。

一方、前記無線端末機が周辺無線端末機である場合、制御部１１１は前記ビーコン周期を検査し、無線通信が必要な場合に前記ビーコン周期内に約束された時間で連結要請を行う。その後、制御部１１１の連結がなされると、放送されるスケジュールマップを受信して格納し、これにより無線チャンネルで通信を行う。このように本発明によって制御部１１１で行われる動作については後述される信号流れ図及び制御流れ図を参照してより詳細に説明するものとする。

接続ポイント(ＡＰ)インターフェース１１２は、接続ポイントと有線で連結され、前記有線で要求する方式に基づくデータのインターフェーシングを行う。例えば、前記接続ポイントＡＰ１７０が提供する方式がｘＤＳＬ方式である場合、接続ポイントインターフェース１１２は、ｘＤＳＬ方式に基づいてデータを加工処理して接続ポイント１７０とインターフェーシングを行う。一方、接続ポイント１７０が光転送方式の一つであるＳＤＨ方式を提供する場合、接続ポイントインターフェース１１２はＳＤＨ方式に基づいてデータを加工処理して接続ポイント１７０とインターフェーシングを行う。また、前記接続ポイントインターフェース１１２は、前述したように外部とインターフェーシングを行うと同時に、制御部１１１ともインターフェーシングを行い、外部から受信されたデータを加工処理して制御部１１１に出力する。無線処理部１１３は、制御部１１１から出力されるデータを設定された無線帯域にアップコンバートした後、アンテナ(ＡＮＴ)から放送(Broadcast)したり、または、本発明によって特定無線端末機との通信のために無線帯域に送信するための処理を行い、これをエアー(air)上に伝達する。また無線処理部１１３は、アンテナ(ＡＮＴ)を介してエアー(air)上から受信されるデータに対し、前述した処理と逆の処理を行った後これを制御部１１１に提供する。

メモリ１１４は、前記メーン無線端末機で行われる各種プログラムデータ及びプログラム遂行時に発生するデータを臨時格納するための領域であり、ＲＯＭ(Read Only Memory)とＲＡＭ(Random Access Memory)を含むことができ、ハードディスクまたは外部の補助メモリ装置などをさらに含むことができる。また、前記メモリ１１４は、本発明に係るスケジュールマップを格納するための領域を持つ。すなわち、上記の<表１>に示したようなスケジュールマップのデータを格納し、前記スケジュールマップによるデータ転送については後述する図面を参照してより詳細に説明するものとする。使用者インターフェース１１５は、制御部１１１から使用者に出力するグラフィックデータを変換して表示部１１７に出力したり、または、入力部１１６から受信されるデータを制御部１１１に出力するインターフェーシングを行う。すなわち、使用者と制御部間に必要なインターフェースのための処理を行う装置となる。

入力部１１６は、使用者が前記無線端末機に特定データを入力したり、または、特定動作を要求するための信号を入力するための装置である。したがって、入力部１１６は、コンピュータではキーボード、マウス、ジョイスチックなどになり、ＰＤＡではキーボードまたはタッチパッドになり、その他の装置では赤外線リモコン受信器などになる。表示部１１７は、前記装置の動作状態または使用者により要求される処理過程及びサービスなどを視覚・聴覚的方法で表示するための装置である。

図３は、本発明の好ましい実施例によって無線近距離通信を行うとき転送されるデータのフレーム構造図である。以下、図３を参照して本発明に係る無線フレームの構造について詳細に説明する。
前記フレーム構造は、大きく、ヘッダー(Header)領域と情報(Information)領域とに区分される。前記ヘッダー部分３１０は、アドレス領域３１１、割当時間領域３１２、及び累積時間領域３１３から構成される。前記アドレス領域３１１は次の無線端末機のアドレス(Address)を挿入する領域であり、これは、上記の<表１>に示したようなスケジュールマップにより決定される部分である。また、割当時間領域３１２は、データを前記フレームとして転送する無線端末機が、このフレームデータを転送するために割り当てられた時間を記録する領域となる。最後に、累積時間領域３１３は、本発明によるビーコン周期内で最初のデータを本発明のようなフレーム構造として生成した後転送する累積時間を記録する領域である。これを上記の<表１>を参照して例示すれば下記の通りになる。

現在、データを転送する無線端末機が第１無線端末機１２０であれば、前記フレーム構造は下記の<表２>のように構成されるし、現在、データを転送する無線端末機が第４無線端末機１５０であれば、下記の<表３>のように構成される。

上記の<表２>及び<表３>からわかるように、データを転送する無線端末機は、次の無線端末機を指示するために前記ヘッダーに次の順番の端末機アドレスを指定している。また、前記ヘッダーに、データを転送する無線端末機から転送する時間データを表示し、前記ヘッダーの最後の部分には、前記無線端末機がデータを転送して完了するまでの累積時間情報を記録する。このようにしてヘッダーを構成し、以降に前記無線端末機に割り当てられた時間だけのデータに分割(Segment)して転送を行う。上記のように累積情報を転送するのは、モジュロ演算を通じてデータ転送の循環周期を計算するのを楽にさせるためである。また、以降に説明される特定周辺無線端末機がデータを転送しない場合には全体累積時間が異なってくる。これを解決する一方法には、次の無線端末機が累積時間を前記スケジュールマップに基づく値に変更して転送するように構成することがある。こうすると、実際にはデータ転送がなされない場合であるにも拘わらず、累積時間はスケジュールマップによって決定される場合と同様になる。その他の方法には、全ての周辺無線端末機が転送時には実際の全体累積時間を計算して転送し、全ての無線端末機はデータの転送がなされない無線端末機を検出できるので、スケジュールマップの最後の無線端末機のデータ転送が完了した時点において該当無線端末機の転送時間値を累積値に加えてモジュロ演算を行うことがある。

図４は、本発明の好ましい実施例によるビーコン周期のタイミング図である。以下、図４を参照して本発明に係るビーコン周期の各タイミングについて説明する。
ビーコン周期の開始は、他の無線端末機にビーコンヘッダー４０１を送信することによって知らせることができる。すなわち、各無線端末機は、１回または２回以上のビーコン周期を検査し、前記ビーコンヘッダー４０１の検出される時点が一周期の開始時点であることを検出する。そして、ビーコンヘッダーの次には、他の無線端末機が新規に接続する場合に使用するための連結要請スロット４０２が備えられる。すなわち、無線通信を行わない無線端末機は、ビーコンヘッダー４０１の終了時点の後に連結要請スロットにおいて連結要請を行うことができる。このように連結要請があれば、メーン無線端末機は該当無線端末機を含めてスケジュールマップを新しく生成し、これを他の無線端末機に転送することによってデータの転送を行うことができる。

前記連結要請スロットが経過すると、前記スケジュールマップに設定された順序にしたがって各無線端末機が順次的にデータを転送する。すなわち、順次的にデータを転送する区間４１１，４１２，・・・，４１Ｎが続く。これを上記の<表１>に対して説明すれば次のようになる。まず、第１データ転送区間４１１では、第１無線端末機１２０がデータを転送し、第２データ転送区間４１２では第３無線端末機１４０がデータを転送する。したがって、各区間はスケジュールマップによって設定された時間となるので、同一の時間間隔でない。そして各無線端末機はメーン無線端末機１１０を含む他の無線端末機と所定の間隔に離れており、データ転送が無線チャンネルを通じて行われるので、各データ転送完了時点を検出するための遊休時間(Idle Time)(図４の参照符号４２０)を持つ。また、前記遊休時間は、メーン無線端末機と他の無線端末機間のネゴシエーション(Negotiation)により設定してもよく、プログラムの修正を通じて所定の時間にあらかじめ設定してもいい。スケジュールマップ上に存在する各無線端末機は上記の遊休時間が検出されると、前記スケジュールマップの順序にしたがってデータを転送する。また、図３で既に説明したように、データを転送する無線端末機は、ヘッダー３１０のアドレス領域３１１に、次のデータ転送区間でデータを転送する無線端末機を指示するので、次の無線端末機はこれを通じてデータを転送するようになる。

図５は本発明の好ましい実施例によって無線端末機がデータを転送する場合のタイミング図である。以下、図５を参照して本発明によってスケジュールマップに基づいて無線端末機がデータを転送するタイミングについて説明する。また、図５では前述した図４のビーコンヘッダーと連結要請スロットについては示さず、単にデータ転送だけを考慮して示した図であり、上記の<表１>と同じスケジュールマップに基づいてデータが転送される場合を例示している。

図４を参照して上述したように、ビーコンヘッダー４０１と連結要請スロット４０２の時間が経過すれば、一番目にデータを転送する第１無線端末機は５００時点で一つのフレーム転送を始める。このとき前記フレームのヘッダー３１０のアドレス領域３１１に、次のデータ転送区間でデータを転送する無線端末機のアドレスである“３”を記録する。そして、前記ヘッダー３１０の割当時間領域３１２に、上記の<表１>に示したように“２”を記録し、累積時間領域３１３に、現在まで累積された時間である“２”を記録して転送する。その後、情報領域３２０には該当する転送時間の中に転送可能な量のデータ長Ｌ＝２に分割したデータを挿入して転送する。このような転送は前記スケジュールマップによって５０１時点まで続く。

前記第１無線端末機１２０は、５０１時点でデータ転送が完了すれば、以降の遊休時間の中には他の全ての無線端末機はデータを転送しない。これは、データの衝突及びデータ転送に対する境界を明確にするためである。したがって、次の無線端末機である第３無線端末機１４０は、上述の如く、ヘッダーに“４，３，５”のデータを挿入し、転送時間の中に転送可能な量のデータ長がＬ＝３に分割されたデータを挿入して一つのフレームを生成し、あらかじめ設定された遊休時間が経過した５０２時点から５０３時点まで前記生成されたフレームを転送する。その後、再び４２０のような遊休時間が経過すれば、再び５０４時点から５０５時点まで前記第４無線端末機１５０が同方法にてフレームを生成して転送し、５０６時点から５０７時点までは、第２無線端末機１３０が同方法にてフレームを転送する。このようにビーコンヘッダー４０１、連結要請スロット４０２、及びデータ転送区間が全て行われる時間が一つのビーコン周期となる。

図６は、本発明の実施例によってデータ通信がなされる場合の各無線端末間の信号及びデータ流れ図である。次に、図６を参照して本発明によって各無線端末機とメーン無線端末機１１０間にデータ通信がなされる場合について説明する。
メーン無線端末機１１０へのデータ通信要請が上記の<表１>に示すように構成される場合、データ通信要請信号は、第１無線端末機１２０、第３無線端末機１４０、第４無線端末機１５０、第２無線端末機１３０の順に要請される。前記各無線端末機のデータ通信要求は、一つのビーコン周期のうち連結要請スロット４０２で行われることもあるが、実際には相異なるビーコン周期においてデータ通信要請信号が受信される場合が殆どであろう。しかし、図６では説明の便宜のために１ビーコン周期内の連結要請スロット４０２において全てデータ通信要請を行う場合と仮定して説明する。また、各無線端末機がデータ通信要請信号を送信する順序は、上記の<表１>に示したような順序によると仮定する。

このような仮定の下に、第１無線端末機１２０は６０１段階においてメーン無線端末機１１０にデータ通信要請信号を送信する。このデータ通信要請信号を受信すればメーン無線端末機１１０は第１無線端末機１２０と通信に必要な時間をネゴシエーションし、このようなネゴシエーションによりスケジュールマップが生成できる。その後、第３無線端末機１４０が６０３段階においてデータ通信要請を行い、前記第１無線端末機１２０と同様にデータ通信に必要な時間をネゴシエーションする。こうすると、メーン無線端末機１１０は、前記第３無線端末機１４０によるデータ通信時間を含めてスケジュールマップを新規に生成しなければならない。このような過程は、第４無線端末機１５０が６０５段階で行うデータ通信要請においても同様に適用され、第２無線端末機１３０が６０７段階で行うデータ通信要請においても同様に適用される。

このようにそれぞれの連結要請に伴うネゴシエーションが完了する時点においてメーン無線端末機１１０は全ての情報を利用してスケジュールマップを生成できる。すなわち、毎連結要請スロットで連結要請が受信されれば、それによるネゴシエーションと結果だけを生成した後に全ての連結要請が完了する時点で上記の<表１>のようなスケジュールマップを生成してもいい。しかし、前述した如く各無線端末機からデータ通信要請がある度ごとにスケジュールマップを更新(update)させてもいい。図６では、スケジュールマップの生成が６０９段階で一度に行われる過程を示した。

これでスケジュールマップの生成が完了すれば、メーン無線端末機１１０は６１１段階において全ての無線端末機が生成されたスケジュールマップを受信できるよう、前記６０９段階で生成されたスケジュールマップの情報を放送(Broadcast)する。すると、各無線端末機はこれを受信して格納し、自分のデータ転送時点及びデータ転送の前後関係が確認でき、且つ、全体ビーコン周期が確認できる。このようにデータを転送できる時間が決定されたら、前記スケジュールマップにしたがってデータ通信を行う。すなわち、第１無線端末機１２０は６１３段階において自分に割り当てられた時間の中に転送するフレームを生成してメーン無線端末機１１０に伝達する。このとき転送されるフレームは、図３に示したような方法にて生成される。その後、あらかじめ設定された遊休時間が経過したら、次にデータを転送できる第３無線端末機１４０が６１５段階でメーン無線端末機１１０とデータ通信を行う。その後、６１７段階及び６１９段階においても同様の方法にて第４無線端末機及び第２無線端末機がそれぞれメーン無線端末機１１０とデータ通信を行う。

図６では、全ての無線端末機に転送するデータが存在する場合について説明した。しかし、実際のデータトラフィックはバースト(Burst)に発生するため、前記ビーコン周期において特定端末がデータを転送するために予約されたデータ転送区間が渡来しても転送するデータが存在しない場合が生じることがある。このような場合にデータが転送される過程を図７を参照して説明すると、下記の通りになる。

図７は、本発明の他の実施例によって特定の無線端末機が自分のデータ転送時点で転送するデータが存在しない場合のデータ転送のためのタイミング図である。
第１無線端末機１２０がメーン無線端末機１１０に転送するデータをフレーム７１０として転送する。この時にも前述した場合と同様に、次のデータ転送区間でデータを転送する無線端末機のアドレスをヘッダーに含めて送信するようになる。前記第１無線端末機１２０は７０１時点で転送を完了する。そして、次の無線端末機である第３無線端末機１４０において転送するデータがないと、この第３無線端末機１４０はデータを転送しない。すると前記第３無線端末機１４０の次の無線端末機である第４無線端末機１５０はあらかじめ設定された遊休時間だけをさらに待機する。すなわち、第３無線端末機１４０の次の転送順序である第４無線端末機１５０は、あらかじめ設定された遊休時間の２倍だけ待機した後、フレームの転送が検出されなかったらフレームの転送を行う。したがって、前記７０２時点以降にフレームが検出されない場合には第４無線端末機１５０はあらかじめ設定された遊休時間だけをさらに待機する。こうした後にもフレームの転送が検出されなかったら第４無線端末機１５０は、第３無線端末機１４０に転送するデータが無いものを感知し、７０３時点から７０５時点まで転送するデータをフレーム７１２として転送する。次に、これと同様の方法で、第２無線端末機１３０もデータをフレーム７１４として転送する。

ここで、仮に第３無線端末機１４０だけでなく第４無線端末機１５０にも転送するデータが存在しない場合には第４無線端末機１５０も何のフレームも転送しなくなる。こうなると、次の順序である第２無線端末機１３０は、あらかじめ設定された遊休時間の３倍に該当する時間だけ待機した後、転送するデータをフレームとして転送する。このような方法によれば、転送するデータが存在しない場合、特定のヘッダーをさらに付加することなくその次の無線端末機が自動でフレームを生成して転送できる。

また、前述したように、各周辺無線端末機は、割り当てられた時間の間転送するデータの量が存在しない場合もある。この一例は次のようである。つまり、第１無線端末機１２０は、図７に示すように、２秒の量に該当するデータを転送しなければならないにもかかわらず、転送するデータの量が１秒分の量しか存在しないと、図７の７０１時点の前にデータ転送が完了する。こうなると、その次にデータ転送を行う第３無線端末機１４０は、それに転送するデータが存在するなら、１秒以降に遊休時間が経過し、その後データ転送が発生しなかったらデータを転送するようになる。

一方、図７に示すように第１無線端末機１２０が１秒だけデータを転送し、且つ、第３無線端末機１４０に転送するデータが存在しない場合には、第４無線端末機１５０は、第１無線端末機１２０が１秒だけデータを転送した後から２倍の遊休時間が経過した時点においてデータ転送を始める。このようにあらかじめ設定された時間内でデータ転送時間を変更して転送することができる。

図６に示したように各無線端末機ごとに時間が割り当てられ、且つ、定められた順序にしたがって通信を行う途中に新しい無線端末機が通信を要請することがある。すなわち、図４に示したように連結要請スロットを通じてデータ転送が要求されることがある。次に、その一例を図８に基づいて説明する。

図８は、本発明のさらに他の実施例によって新しい無線端末機がデータの転送を要求する場合に行われる信号及びフレームの転送時の流れ図である。
新規に通信を行おうとする無線端末機は、上述の如くビーコン周期を検出し、一つのビーコン周期内に存在する連結要請スロットを通じてデータ通信を要求する。すなわち、ビーコンヘッダーが終了し連結要請スロットを転送できる時点が渡来すると、新規に通信を行おうとする第５無線端末機１６０は、８０１段階でデータ通信を要請する信号を送信する。すると、メーン無線端末機１１０は前記第５無線端末機１６０とネゴシエーションしてデータを転送する時間を定める。その後、メーン無線端末機１１０は８０２段階においてスケジュールマップを新しく生成する。上記の<表１>に示すようなスケジュールマップは、下記の<表４>のように更新される。

すなわち、メーン無線端末機１１０により生成されるスケジュールマップは、上記の<表４>に示すように転送順序が１増加するようになり、該当端末機の割当時間及びそれによる累積時間情報が新しく更新される。前記メーン無線端末機１１０は、８０２段階においてスケジュールマップを新しく生成した後８０３段階においてこれを全ての無線端末機が受信できるよう放送し、これで各無線端末機も同じスケジュールマップを持つようになる。その後、８０４段階ないし８０８段階では、上述した一実施例と同様にして各無線端末機がデータ通信を行う。

また、特定の無線端末機が転送しようとするデータの量が突然増加することもあり得る。すなわち、あらかじめネゴシエーションした時間内に転送できるデータの量を超過し、継続してより多いデータを転送しなければならない場合が起こることがある。この場合、無線端末機は新しくネゴシエーションを行ってより多いデータを転送できる時間の割当を受けなければならない。したがって、この場合にもスケジュールマップの更新が必要とされる。その一例を図９に基づいて説明する。

図９は、本発明のさらに他の実施例によって設定時間の変更のためのネゴシエーションとその後の信号及びトラフィックに対する流れ図である。特に、図９は、上記の<表１>のスケジュールマップに基づいて通信がなされる場合、設定時間が変更される例を説明するための流れ図である。ここで、前記設定時間変更に対するネゴシエーションは、別途のチャンネルをおかずに自分がトラフィックを転送する転送区間においてなされるように構成できる。したがって、第４無線端末機１５０は設定時間を変更せねばならない場合、自分のトラフィック転送時点でネゴシエーション要請信号を生成してメーン無線端末機１１０に転送する。図９の９０１段階は、第４無線端末機１５０がトラフィックデータを転送するための転送時点である。したがって、このとき第４無線端末機１５０はネゴシエーションを要請し、メーン無線端末機１１０と設定時間の変更のためのネゴシエーションを行う。

前記ネゴシエーションが完了したらメーン無線端末機１１０は、前記受信した情報に基づいてスケジュールマップを新しく更新する。その後、前記スケジュールマップの更新が完了したらメーン無線端末機１１０は９０３段階において全ての無線端末機に前記スケジュールマップを放送し、これにより、全ての無線端末機は新しく受信されたスケジュールマップを格納する。前述したスケジュールマップの適用時点は通常、次のビーコン周期から適用するように構成するが、現在のビーコン周期から新しく適用するように構成することもできる。図９には、次のビーコン周期から適用するように構成した例を示す。したがって、９０１段階で第４無線端末機１５０がフレーム転送を完了したと見なし、次の無線端末機である第２無線端末機１３０は放送信号を受信した後、９０４段階においてトラフィックの転送を行う。

このような過程が完了したら、メーン無線端末機１１０はビーコンヘッダー４０１を放送し、ビーコンヘッダー４０１の放送完了以降の連結要請スロット４０２に対する時間が経過したら再び第１無線端末機１２０が転送を行う。このとき第１無線端末機１２０は前記９０３段階で放送されたスケジュールマップに基づいて転送を行う。ただし、図９ではビーコンヘッダー４０１と連結要請スロットら４０２については示さなかった。

図１０は、本発明の実施例によるメーン無線端末機において近距離通信を行うための制御流れ図である。以下、図１０を参照して本発明に係るメーン無線端末機１１０において行われる制御流れについて詳細に説明する。
メーン無線端末機１１０は、１０００段階で待機状態を保持する。ここで待機状態は、無線通信が行われない時点を意味する。したがって、前記待機状態は、ビーコンヘッダー４０１を送信し、連結要請スロット４０２を待機する時間のみで構成される。メーン無線端末機１１０は、１００２段階に進んでデータ通信を行う必要があるか検査する。すなわち、前記連結要請スロット４０２に所定の無線端末機からの連結要請が存在するか検査するのである。前記検査結果、連結要請が存在しデータ通信が必要である場合、メーン無線端末機１１０は１００４段階に進む。前記メーン無線端末機１１０は１００４段階においてスケジュールマップを作成する。このときスケジュールマップは上記の<表１>のような形で生成される。このようにスケジュールマップが生成されると、メーン無線端末機１１０は１００６段階に進んで前記生成されたスケジュールマップに基づいて通信を行う。つまり、前述した図４ないし図７におけると同様にして通信を行う。

その後、前記メーン無線端末機１１０はスケジュールマップに基づいて通信を行いつつ１００８段階に進んでスケジュールマップの変更が必要か検査する。つまり、図９に示したようにデータ転送時間の変更が要求されるか否か検査する。前記１００８段階の検査結果、スケジュールマップの変更が必要な場合、メーン無線端末機１１０は１０１０段階に進み、そうでないと１０１２段階に進む。つまり、スケジュールマップの変更が必要である場合、メーン無線端末機１１０は１０１０段階に進んで転送時間に対してネゴシエーションを要求した無線端末機とネゴシエーションを行い、その結果に基づいて前記スケジュールマップを更新する。このようにスケジュールマップの更新が完了すればメーン無線端末機１１０は１００６段階に戻る。

一方、前記１００８段階の検査結果、スケジュールマップの変更が必要でないと、メーン無線端末機１１０は１０１２段階に進んで全ての無線端末機との通信が終了するか検査する。前記１０１２段階の検査結果、全ての無線端末機との通信が終了したら１０００段階に戻り、待機状態を維持する。しかし、全ての無線端末機との通信が終了されなかった場合には１００６段階に戻って前記スケジュールマップに基づいて通信を行う。

図１１は、本発明の実施例による周辺無線端末機において近距離通信を行うための制御流れ図である。次に、図１１を参照して周辺無線端末機が近距離無線通信を行う場合の制御過程について詳細に説明する。
周辺無線端末機は、１１００段階で待機状態を保持する。ここで待機状態は、図１０の待機状態とは異なる意味の待機状態である。すなわち、図１１における待機状態は、周辺無線端末機が無線通信を行わずに他の動作を行うとか、いずれの動作も行わない待機状態を意味する。この待機状態の後、前記周辺無線端末機は１１０２段階に進んで通信要求が発生したか否か検査する。前記１１０２段階の検査結果、通信要求が発生したら１１０４段階に進み、そうでないと１１００段階に戻って待機状態を引き続き保持する。

前記周辺無線端末機は１１０４段階においてメーン無線端末機１１０が放送するビーコンヘッダー４０１を検出してビーコン周期を検査する。このようにビーコン周期を検査することによって、連結要請スロット４０２の時点を検出できる。前記周辺無線端末機１１０は連結要請スロット４０２の時点を検出すると、メーン無線端末機１１０に呼連結を要請する。そして、周辺無線端末機はメーン無線端末機１１０とネゴシエーションを通じてデータ転送時間などを決定する。全てのネゴシエーションが完了したら周辺無線端末機は１１０６段階に進んでメーン無線端末機１１０が転送するスケジュールマップを受信してこれを格納する。そして１１０８段階に進んで前記受信されたスケジュールマップに基づいて通信を行う。つまり、図４ないし図７に示したような方法にてデータ通信を行う。

前記周辺無線端末機は１１０８段階においてスケジュールマップに基づいて通信を行う途中にスケジュールマップの変更が必要か検査する。ここでスケジュールマップの変更が必要な場合とは、図８に示したように転送時間の変更が必要な場合を意味する。このようにデータ転送の時間変更が必要な場合、周辺無線端末機は１１１２段階に進んで前記周辺無線端末機のデータ転送区間において前記メーン無線端末機１１０と時間変更のためのネゴシエーションを行う。そして１１０６段階に戻ってメーン無線端末機１１０から変更されたスケジュールマップ情報を受信してこれを格納する。その後１１０８段階を行う。

一方、前記１１１０段階の検査結果、スケジュールマップの変更が必要でないと周辺無線端末機は１１１４段階に進んで通信が終了されるか否か検査する。ここで通信の終了とは、前記周辺無線端末機が通信を終了しようとするかを意味する。前記１１１４段階の検査結果、通信の終了が要求されると１１１６段階に進んで特別な手続にしたがって通信を終了する。しかし、あらかじめ設定された回数のビーコン周期の中にデータ通信がなされないと自動的にスケジュールマップを変更するように構成してもいい。すなわち、１０回以上ビーコン周期の中にトラフィックの転送がないと、前記スケジュールマップにおいて該当する周辺無線端末機を削除するように構成していい。この場合には前記１１１６段階を省いて１１００段階に直接戻るといい。

本発明が適用される無線ネットワークの端末間連結構成図。 本発明が適用されるメーン無線端末機の内部ブロック構成図。 本発明の好ましい実施例によって無線近距離通信を行うとき転送されるデータのフレーム構造図。 本発明の好ましい実施例によるビーコン周期のタイミング図。 本発明の好ましい実施例によって無線端末機がデータを転送する場合のタイミング図。 本発明の実施例によってデータ通信がなされる場合各無線端末間の信号及びデータ流れ図。 本発明の他の実施例によって転送するデータが存在しない場合のタイミング図。 本発明のさらに他の実施例によって新しい無線端末機がデータの転送を要求する場合の信号流れ図。 本発明のさらに他の実施例によって設定時間の変更のためのネゴシエーションとその以後の信号及びトラフィック流れ図。 本発明の実施例によるメーン無線端末機で近距離通信を行うための制御流れ図。 本発明の実施例による周辺無線端末機で近距離通信を行うための制御流れ図。

符号の説明

１００ ネットワーク
１１０ メーン無線端末機
１１１ 制御部
１１２ 接続ポイント(AP)インターフェース
１１３ 無線処理部
１１４ メモリ
１１５ 使用者インターフェース
１１６ 入力部
１１７ 表示部部
１７０ 接続ポイント
３１０ ヘッダー部分
３１１ アドレス領域
３１２ 割当時間領域
３１３ 累積時間領域
４０１ ビーコンヘッダー
４０２ 連結要請スロット
４２０ 遊休時間

Claims (21)

1. メーン無線端末機を備え、少なくとも２つ以上の周辺無線端末機を備える無線通信システムにおいて近距離無線通信を行うための方法において、
   前記メーン無線端末機が、データ通信を要求する前記各周辺無線端末機ごとにフレームを転送する時間をネゴシエーションし、前記ネゴシエーションされた時間情報と前記各周辺無線端末機の転送順序とを含むスケジュールマップを生成して前記各無線端末機に転送する過程と、
   前記各周辺無線端末機が、受信された前記スケジュールマップに決定された時間の中に前記スケジュールマップに決定された順序にしたがって前記メーン無線端末機と循環的に直接通信を行う過程と、を含むことを特徴とする近距離無線通信方法。
2. 前記メーン無線端末機が、前記スケジュールマップの最初データ転送時点の前に、ビーコン周期の開始を知らせるヘッダーを放送する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の近距離無線通信方法。
3. 前記ビーコンヘッダー転送の後、他の周辺無線端末機のデータ通信要求を受信するための連結要請スロットをさらに含み、前記連結要請スロットの後に各周辺端末機が前記スケジュールマップの順序にしたがってフレームを転送することを特徴とする請求項２に記載の近距離無線通信方法。
4. 前記連結要請スロットを通じて、通信を行っていない周辺無線端末機からデータ通信を要請する場合、前記メーン無線端末機は前記周辺無線端末機とネゴシエーションしてデータ転送時間を設定し、前記スケジュールマップに対して前記ネゴシエーションされた結果を更新する過程と、
   前記更新されたスケジュールマップ情報を全ての周辺無線端末機に転送し、前記更新されたスケジュールマップに基づいて通信を行う過程と、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の近距離無線通信方法。
5. 前記各周辺無線端末機は、データ転送区間の間にあらかじめ定められた遊休時間を持つことを特徴とする請求項１に記載の近距離無線通信方法。
6. 前記各周辺端末機は、あらかじめ定められた遊休時間の２倍以上の間フレームの転送が検出されない場合、次の順序の無線端末機が前記スケジュールマップに設定された時間の長さにフレームを生成して転送する過程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の近距離無線通信方法。
7. 前記スケジュールマップに基づいて通信を行う所定の周辺無線端末機が、フレーム転送時間の再ネゴシエーションが必要な場合、フレームの転送順序において前記メーン無線端末機と転送時間の再ネゴシエーションを行う過程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の近距離無線通信方法。
8. 前記ネゴシエーションが完了すると、前記メーン無線端末機は前記ネゴシエーション結果を前記スケジュールマップに更新し、前記更新されたスケジュールマップを全ての周辺無線端末機に転送する過程をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の近距離無線通信方法。
9. 前記更新されたスケジュールマップに基づく循環的フレーム転送は、現在転送が完了した以降に適用することを特徴とする請求項８に記載の近距離無線通信方法。
10. データを転送する周辺無線端末機が、前記スケジュールマップに割り当てられた時間よりデータの量が少ない場合、前記転送するデータによる時間だけフレームを生成して転送することを特徴とする請求項１に記載の近距離無線通信方法。
11. 前記割り当てられた時間より少ない量のデータが転送された場合、次のデータ転送区間においてデータを転送する周辺無線端末機は、遊休時間の中にデータ転送がなされないと転送するデータをフレームとして転送することを特徴とする請求項１０に記載の近距離無線通信方法。
12. メーン無線端末機を備え、少なくとも２つ以上の周辺無線端末機を備える無線通信システムで近距離無線通信を行うためのシステムにおいて、
    前記各周辺無線端末機ごとにフレームを転送する時間をネゴシエーションし、前記ネゴシエーションされた時間情報と前記各周辺無線端末機の転送順序とを含むスケジュールマップを生成して全ての周辺無線端末機に転送する前記メーン無線端末機と、
    前記メーン無線端末機から受信された前記スケジュールマップを格納し、前記スケジュールマップに決定された順序にしたがって前記ネゴシエーションされた時間の中に前記メーン無線端末機と直接通信を行う周辺無線端末機と、を含むことを特徴とする無線近距離通信システム。
13. 前記メーン無線端末機は、前記スケジュールマップの循環周期ごとにビーコンヘッダーの放送をさらに行うことを特徴とする請求項１２に記載の無線近距離通信システム。
14. 前記ビーコンヘッダー転送の後、他の周辺無線端末機からのデータ通信要請を受信するための連結要請スロットを少なくとも１スロット以上の時間の間備えることを特徴とする請求項１３に記載の無線近距離通信システム。
15. 前記メーン無線端末機は、前記ビーコンヘッダー転送の後、通信を行わない他の周辺無線端末機からデータ通信要求を受信すると、前記周辺無線端末機とネゴシエーションを行い、ネゴシエーション結果を前記スケジュールマップに更新した後、前記更新されたスケジュールマップを全ての無線端末機に放送することを特徴とする請求項１４に記載の無線近距離通信システム。
16. 前記周辺無線端末機は、フレームの転送区間の間にフレームを転送しないあらかじめ決定された遊休時間を持つことを特徴とする請求項１５に記載の無線近距離通信システム。
17. 前記各周辺端末機は、前記遊休時間の２倍以上の間フレームの転送が検出されない場合、次の順序の無線端末機が前記スケジュールマップに設定された時間の長さにフレームを生成して転送することを特徴とする請求項１６に記載の近距離無線通信システム。
18. 前記周辺無線端末機が、フレーム転送時間の再ネゴシエーションが必要な場合、前記周辺無線端末機のフレームの転送順序において前記メーン無線端末機と転送時間の再ネゴシエーションを行うことを特徴とする請求項１２に記載の近距離無線通信システム。
19. 前記メーン無線端末機は、前記ネゴシエーションが完了すれば前記ネゴシエーション結果を前記スケジュールマップに更新し、前記更新されたスケジュールマップを全ての周辺無線端末機に転送することを特徴とする請求項１８に記載の近距離無線通信システム。
20. データを転送する周辺無線端末機が、前記スケジュールマップに割り当てられた時間よりデータの量が少ない場合、前記転送するデータに応じた時間だけフレームを生成して転送することを特徴とする請求項１２に記載の近距離無線通信システム。
21. 前記割り当てられた時間よりも少ない量のデータが転送された場合、次のデータ転送区間においてデータを転送する周辺無線端末機は遊休時間のうちにデータ転送がなされない場合、転送するデータをフレームとして転送することを特徴とする請求項２０に記載の近距離無線通信システム。
    
    

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