JP2008227796A - 親子ピコネット間のデータフレームの中継方法及び親子ピコネットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】伝送効率のよい親子ピコネット間のデータフレームの中継方法及び親子ピコネットシステムが望まれていた。
【解決手段】親ピコネット１０のスロット割り当て制御を行う親ＰＮＣが、第１の報知情報を同報送信する第１報知ステップと、子ＰＮＣが、第１の報知情報に基づき、第２の報知情報を同報送信する第２報知ステップと、各無線ノードが、第１の報知情報又は第２の報知情報に基づき、親ピコネット１０と子ピコネット２０との間で同期し、且つ、同一間隔で互いに連続する、第１の通信スロットと第２の通信スロットとを割り当てる割当ステップと、子ＰＮＣが中継ノードとして、第１の通信スロットで受信したデータフレームを第２の通信スロットで送信してデータフレームを転送する転送ステップとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、親子ピコネット間のデータフレームの中継方法及び親子ピコネットシステムに関し、特に、親子ピコネット間のデータフレームの中継に関する。

従来の時分割多重方式の無線システムは、例えば「基地局７と移動局８との間に介在させた中継局９に、基地局または移動局から受信したデータの通信スロットを別の通信スロットに移行する手段と、前記通信スロットが移動したデータを基地局または移動局に送信する手段とを設け、前記中継局を経由して基地局と移動局との無線通信を行うことを特徴とする無線通信を行う構成とする。」ものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、近距離通信のワイアレスパーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）の方式標準ＩＥＥＥ８０２．１５．３規格において、無線領域内に複数のピコネットが存在する場合、特定のピコネットが主導して他のピコネットと従属的に結合する親子ピコネットの構成が規定されている。

特開平６−２５２８１６号公報（要約、第２図）

しかしながら、従来の時分割多重方式の無線システムにおいて、一方の無線ノードＡから中継ノードＢを経由して異なる無線領域にあるもう一方の無線ノードＣ宛てにデータを伝送する場合、中継ノードＢにおいては無線ノードＡから受信したあるタイミングの受信スロットのデータを、別のタイミングで無線ノードＣ向けの送信スロットに乗せて転送することが行われている。上記文献の例では、中継ノードＢは受信期間中に無線ノードＡから特定のスロットを受信した後、そのスロットの受信データを、送信期間中に無線ノードＣ向けの別の送信スロットに割り付けて転送している。このような従来技術によるデータの中継は、中継ノードにおいて受信スロットで受信したデータフレームを送信用の通信スロットに移し変える際に、受信スロットと送信スロットの時間的位置関係は一定ではなく、送信スロットの空きをみて利用可能なスロットに適当に割り当てられており、必ずしも効率のよいスムーズな中継転送が行われるものではなかった。

また、親ピコネットに属するノードと子ピコネットに属するノード間のデータ伝送は、親子ピコネット共通の中継ノードを経由してデータを中継転送することになる。その場合の親ピコネットと子ピコネットそれぞれが使用する通信スロットは、それぞれ離れた別の時間領域にブロック的に割り当てされており、中継ノードはこの親ピコネット用と子ピコネット用の通信スロットの空きを適当に使用してデータフレームの中継転送を行うため、必ずしも効率のよいスムーズな中継転送が行われるものではなかった。

今日、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＷＰＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のアドホック伝送において、伝送する情報量が飛躍的に向上しており、動画コンテンツの配信など、高速なデータレートと淀みのないリアルタイムな伝送が要求されており、データフレームの無線中継においてもこれらの要求を満足するような、伝送効率のよい親子ピコネット間のデータフレームの中継方法及び親子ピコネットシステムが望まれていた。

本発明に係る親子ピコネット間のデータフレームの中継方法は、データフレームの送信、受信及び中継機能、並びにスロット割り当て制御機能を有する複数の無線ノードでピコネットを複数形成し、ピコネット毎にスロット割り当て制御を行う無線ノード（ＰＮＣ）が選定され、当該無線ノード（ＰＮＣ）からの報知情報に基づき、前記複数の無線ノード間で時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）によるデータ通信を行うアドホック無線ネットワークを構築し、隣接するピコネットの一方のピコネットに所属し、且つ、他方のピコネットのスロット割り当て制御を行う無線ノード（以下、「子ＰＮＣ」と称する）により、ピコネット間に親ピコネットと、これに従属する子ピコネットの親子関係を形成し、前記子ＰＮＣを中継ノードとして、ピコネット間でデータフレームの転送を行う親子ピコネット間のデータフレームの中継方法であって、前記親ピコネットのスロット割り当て制御を行う無線ノード（以下、「親ＰＮＣ」と称する）が、第１の報知情報を同報送信する第１報知ステップと、前記子ＰＮＣが、前記第１の報知情報に基づき、第２の報知情報を同報送信する第２報知ステップと、前記各無線ノードが、前記第１の報知情報又は前記第２の報知情報に基づき、前記親ピコネットと前記子ピコネットとの間で同期し、且つ、同一間隔で互いに連続する、第１の通信スロットと第２の通信スロットとを割り当てる割当ステップと、前記子ＰＮＣが中継ノードとして、前記第１の通信スロットで受信したデータフレームを前記第２の通信スロットで送信してデータフレームを転送する転送ステップとを有するものである。

また、本発明に係る親子ピコネットシステムは、データフレームの送信、受信及び中継機能、並びにスロット割り当て制御機能を有する複数の無線ノードでピコネットを複数形成し、ピコネット毎にスロット割り当て制御を行う無線ノード（ＰＮＣ）が選定され、当該無線ノード（ＰＮＣ）からの報知情報に基づき、前記複数の無線ノード間で時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）によるデータ通信を行うアドホック無線ネットワークを構築し、隣接するピコネット間に親ピコネットと、これに従属する子ピコネットの親子関係を形成し、中継ノードを介して、ピコネット間でデータフレームの転送を行う親子ピコネットシステムであって、第１の報知情報を同報送信して前記親ピコネットのスロット割り当て制御を行う無線ノード（以下、「親ＰＮＣ」と称する）と、前記親ピコネットに所属し、且つ、第２の報知情報を同報送信して前記子ピコネットのスロット割り当て制御を行う無線ノード（以下、「子ＰＮＣ」と称する）とを備え、前記各無線ノードは、前記第１の報知情報又は前記第２の報知情報に基づき、前記親ピコネットと前記子ピコネットとの間で同期し、且つ、同一間隔で互いに連続する、第１の通信スロットと第２の通信スロットとを割り当て、前記子ＰＮＣは、前記中継ノードとして、前記第１の通信スロットで受信したデータフレームを前記第２の通信スロットで送信してデータフレームを転送するものである。

本発明は、第１の報知情報又は第２の報知情報に基づき、親ピコネットと子ピコネットとの間で同期し、且つ、同一間隔で互いに連続する、第１の通信スロットと第２の通信スロットとを割り当て、子ＰＮＣが中継ノードとして、第１の通信スロットで受信したデータフレームを第２の通信スロットで送信してデータフレームを転送することにより、親子ピコネット間におけるデータフレームの転送の伝送効率を向上させることができる。

実施の形態１．
本実施の形態１における親子ピコネットシステムは、例えば、近距離通信のワイアレスパーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）の方式標準ＩＥＥＥ８０２．１５．３規格に基づき、複数のピコネットで形成されるアドホック無線ネットワークにおいて、特定のピコネットが主導して他のピコネットと従属的に結合する親子ピコネットを構成し、親子ピコネット間でデータフレームを伝送する際に、中継ノードを介したデータフレームの転送を行うものである。

図１は実施の形態１における親子ピコネットシステムの構成図である。図１において、親子ピコネットシステムは、データフレームの送信、受信及び中継機能、並びにスロット割り当て制御機能をそれぞれが等価に備えた無線ノード（ＤＥＶ：Ｄｅｖｉｃｅ、以下「ＤＥＶ」ともいう）ＤＥＶ１〜ＤＥＶ４を構成員とする２つのピコネット（Ｐｉｃｏｎｅｔ）が、従属的な関係で結合した親ピコネット１０と子ピコネット２０とにより構成される。

各ピコネットにおいては、予め規定された手順により、その構成員の中から１つの無線ノードが、スロット割り当て制御を行う無線ノード（ＰＮＣ：Ｐｉｃｏｎｅｔ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ、以下「ＰＮＣ」ともいう）として選定される。各ピコネットの構成員は、各々が所属するピコネットのＰＮＣから一定周期で同報送信（報知）される報知情報であるビーコン情報（Ｂｅａｃｏｎ、基準信号）を定期的に受信することにより、自己に割り当てられた通信スロットを事前に確認し、指定の通信スロットを使ってデータフレームの転送を行うことにより、複数の無線ノード間で時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）によるデータ通信を行うアドホック無線ネットワークを構築している。

図１においては、親ピコネット１０ではＤＥＶ４がスロット割り当て制御を行う無線ノード（以下、「親ＰＮＣ」ともいう）として選定され、子ピコネット２０ではＤＥＶ２がスロット割り当て制御を行う無線ノード（以下、「子ＰＮＣ」ともいう）として選定されている。

ＤＥＶ４（＝親ＰＮＣ）は、ＤＥＶ１、ＤＥＶ２及び自己ノードＤＥＶ４を構成員として、それらに対して通信スロット割り当て管理を行い、親ピコネット１０を構成している。

ＤＥＶ２（＝子ＰＮＣ）は、親ピコネット１０の構成員であるとともに、親ピコネット１０でＤＥＶ２に割り当てられた通信スロット内で、ＤＥＶ３及び自己ノードＤＥＶ２の通信スロットの再割り当て管理を行い、子ピコネット２０を構成している。即ち、ＤＥＶ２（＝子ＰＮＣ）は、隣接するピコネットの一方のピコネットに所属し、且つ、他方のピコネットのスロット割り当て制御を行う無線ノードであり、この子ＰＮＣにより、子ピコネット２０は親ピコネット１０に従属する親子関係を形成している。なお、親ピコネット１０と子ピコネット２０はＤＥＶ２（＝子ＰＮＣ）を接点にして通信スロットの同期関係が維持されている。

この親子ピコネットシステムのネットワーク内では、親ＰＮＣは、ＤＥＶ２（＝子ＰＮＣ）から事前に送信（通知）された、子ピコネット２０を構成する無線ノードの識別情報を含む付帯情報により、子ピコネット２０の構成員の属性情報を把握し、この識別情報により各無線ノード（構成員）は夫々一義に識別され、重複混同されることはない。

同一ピコネット内の無線ノード同士、例えば、親ピコネット１０内のＤＥＶ１とＤＥＶ２との間、子ピコネット２０内のＤＥＶ２とＤＥＶ３との間は直接通信可能であるが、ピコネットを跨ぐ通信、例えば、ＤＥＶ１とＤＥＶ３との間では直接通信できず、ＤＥＶ２（＝子ＰＮＣ）を中継ノードして、ピコネット間でデータフレームの転送が行われる。

尚、無線ノードＤＥＶ１〜ＤＥＶ４は、無線信号を送信、受信及び中継する機能を有する通信手段（図示せず）、及びスロット割り当て制御や後述するデータフレームの中継処理を制御する機能など無線ノードの動作を制御する制御手段（図示せず）を有している。この制御手段は、回路デバイスのようなハードウェアで構成することもできるし、ＣＰＵやマイコンのような演算装置により実行されるソフトウェアとして構成することもできる。ソフトウェアとして実現する場合は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等にこれらの機能を実現するプログラムを格納しておき、ＣＰＵやマイコンなどの演算装置がそのプログラムを読み込んで、プログラムの指示に従って各部の機能に相当する処理を実行することにより、構成することができる。
このような構成による本実施の形態における動作を、（１）親ピコネットから子ピコネットへの転送動作、（２）子ピコネットから親ピコネットへの転送動作、とに分けて以下に説明する。

（１）親ピコネットから子ピコネットへの転送動作
図２は実施の形態１における時間割当情報のデータ構造を示す図である。
まず、親ピコネット１０に属するＤＥＶ１から子ピコネット２０に属するＤＥＶ３へデータを送信する動作について説明する。

上位アプリケーションにより、ＤＥＶ１からＤＥＶ３へのデータ送信の指示が出た場合に、ＤＥＶ１は、少なくとも送信元の無線ノード（ＤＥＶ１）及び送信先の無線ノード（ＤＥＶ３）の識別情報を含むスロット要求を親ＰＮＣに対して送信する。
親ＰＮＣは、ＤＥＶ１からのスロット要求を受信し、このスロット要求と、事前にＤＥＶ２から通知された付帯情報とに基づき、ＤＥＶ１からＤＥＶ３へのデータ送信にはＤＥＶ２で中継する必要があると判断して、少なくとも、送信元の無線ノード、送信先の無線ノード、中継ノードの識別情報（後述）、及び中継の前段又は後段の何れかを指定する中継指示情報（後述）を含む第１の報知情報として、図２（ａ）に示すような、時間割り当て情報１を生成し、親ピコネット１０の構成員に対して報知する。

ＤＥＶ２（＝子ＰＮＣ）は、親ＰＮＣから報知された時間割り当て情報１を取得して、ＤＥＶ２からＤＥＶ３への中継情報があることを知り、この時間割り当て情報１に基づき、中継の前段又は後段の中継指示情報のうち、時間割り当て情報１に含まれる中継指示情報と異なる中継指示情報を指定して、少なくとも、送信元の無線ノード、送信先の無線ノード、中継ノードの識別情報、及び指定した中継指示情報を含む第２の報知情報として、図２（ｂ）に示すような、時間割り当て情報２を生成し、子ピコネット２０の構成員に対し報知する。

ここで、図２（ａ）及び（ｂ）において、時間割り当て情報１及び２には、各通信スロットに対する、送信元（Ｓｒｃ）、送信先（Ｄｓｔ）、中継指示（Ｆｌｇ）、中継ノード（Ｒｌｙ）及び時間・位置情報、その他の情報（図示せず）が含まれている。
Ｓｒｃは最初の送信側無線ノードの識別情報であり、Ｄｓｔは最終的な受信側無線ノードの識別情報である。Ｒｌｙは中継ノード識別情報であり、中継が必要な場合に中継ノードとなる無線ノードの識別情報を持つ。
Ｆｌｇは中継の前段又は後段の何れかを指定する中継指示情報である。即ち、このスロットが中継用に割り当てられたかどうかを示す識別情報である。このＦｌｇがＮｏｎｅであれば中継用ではないことを示し、このスロットはＳｒｃからＤｓｔへの直接通信に使用される。ＦｌｇがＲｅｌａｙ１であれば中継の前段（１段目）であることを示し、このスロットはＳｒｃからＲｌｙへの中継通信に使用される。また、ＦｌｇがＲｅｌａｙ２であれば中継の後段（２段目）であることを示し、このスロットはＲｌｙからＤｓｔへの中継通信に使用される。

次に、時間割り当て情報１を取得した親ピコネット１０の構成員と、時間割り当て情報２を取得した子ピコネット２０の構成員は、当該報知情報に基づき、親ピコネット１０と子ピコネット２０との間で同期し、且つ、同一間隔で互いに連続する、第１の通信スロットである通信スロット１と第２の通信スロットである通信スロット２とを割り当てる。この通信スロットの割り当てについて図３を用いて次に説明する。

図３は実施の形態１における通信スロットの割り当てを説明する図である。この図は、ＤＥＶ１からＤＥＶ２を中継してＤＥＶ３へデータを送信したときの親ピコネット１０と子ピコネット２０とに形成される通信スロットの時間割り当て状況を示したものである。
図３に示すように、親ピコネット１０及び子ピコネット２０の夫々に通信スロット１と通信スロット２の二つの通信スロットが形成される。尚、隣り合う二つの通信スロット間は送受信の切り替えに必要な一定の時間間隔（ＩＦＳ：Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）が設けられている。また、親ピコネット１０と子ピコネット２０の通信スロット１同士と通信スロット２同士は同期している。通信データレートは、通信スロット１と通信スロット２の双方の通信リンクで共通に使用可能なデータレートクラスのひとつが選定され、スロット時間長Ｔも双方同一に設定される。

次に、ＤＥＶ１は、親ピコネット１０から取得した時間割り当て情報１に基づき、通信スロット１を使用して、データフレームをＤＥＶ２へ送信する。即ち、時間割当て情報１のＳｒｃがＤＥＶ１であり、ＦｌｇがＲＥＬＡＹ１（中継の前段）であることから、通信スロット１を用いて、ＤＥＶ３宛てのデータフレームを中継ノードであるＤＥＶ２に対して送信する。一方、通信スロット２については指示がないので使用しない。
これにより、図３に示すように、親ピコネット１０においては、通信スロット１でＤＥＶ１（Ｓｒｃ）からＤＥＶ２（Ｒｌｙ）への中継１段目（前段）の通信が行われ、通信スロット２は空いている。
尚、子ピコネット２０から報知された時間割当て情報２は、親ピコネット１０の構成員であるＤＥＶ１には無関係であり、無視される。

ＤＥＶ２（＝子ＰＮＣ）は、親ピコネット１０から取得した時間割り当て情報１に基づき、通信スロット１を使用して、データフレームを受信する。即ち、時間割当て情報１のＲｌｙがＤＥＶ２であり、ＦｌｇがＲＥＬＡＹ１であることから、ＤＥＶ１からのＤＥＶ３宛てのデータフレームを通信スロット１で受信する。
更に、ＤＥＶ２（＝子ＰＮＣ）は、当該子ＰＮＣが報知した時間割り当て情報２に基づき、通信スロット２を使用して、データフレームをＤＥＶ３へ送信する。即ち、時間割当て情報２のＲｌｙがＤＥＶ２でＦｌｇがＲＥＬＡＹ２であることから、通信スロット１でＤＥＶ１から受信したＤＥＶ３宛てのデータフレームを、通信スロット２を使用してＤＥＶ３に転送・送信する。
このようにＤＥＶ２（＝子ＰＮＣ）は、通信スロット１のときは親ピコネット１０の構成員として動作し、通信スロット２のときは子ピコネット２０の構成員として動作する。

ＤＥＶ３は、子ピコネット２０から取得した時間割り当て情報２に基づき、通信スロット２を使用して、データフレームを受信する。即ち、時間割当て情報２のＤｓｔがＤＥＶ３であり、ＦｌｇがＲＥＬＡＹ２（中継の後段）であることから、通信スロット２を用いてＤＥＶ２からのデータフレームの受信処理を行う。一方、通信スロット１については指示がないので使用しない。
これにより、図３に示すように、子ピコネット２０においては、通信スロット１は空いており、通信スロット２でＤＥＶ２（Ｒｌｙ）からＤＥＶ３（Ｄｓｔ）への中継２段目（後段）の通信が行われる。
尚、親ピコネット１０から報知された時間割当て情報１は、子ピコネット２０の構成員であるＤＥＶ３には無関係であり、無視される。

図４は実施の形態１における中継通信時のスロット割り当てと動作モードを示す図である。図４（ａ）は、上述の動作により、親ピコネット１０に所属のＤＥＶ１からＤＥＶ２を経由して子ピコネット２０に所属のＤＥＶ３へのデータフレームの転送が連続して行われる場合の通信スロットの使用状態及び各ＤＥＶのＭＡＣの動作モードを示している。図４（ａ）に示すように、親ピコネット１０の通信スロット１と子ピコネット２０の通信スロット２とが交互に連続して使用され、データ転送が行われる。

（２）子ピコネットから親ピコネットへの転送動作
次に、子ピコネット２０に属するＤＥＶ３から親ピコネット１０に属するＤＥＶ１へデータを送信する動作について図２〜図４を用いて説明する。

上位アプリケーションにより、ＤＥＶ３からＤＥＶ１へのデータ送信の指示が出た場合に、ＤＥＶ３は、少なくとも送信元の無線ノード（ＤＥＶ３）及び送信先の無線ノード（ＤＥＶ１）の識別情報を含むスロット要求を子ＰＮＣに対して送信する。
子ＰＮＣは、ＤＥＶ３からのスロット要求を受信するが、送信先の無線ノードであるＤＥＶ１が子ピコネット２０の構成員ではないため、親ピコネット１０の親ＰＮＣに対して、ＤＥＶ３からＤＥＶ１へのスロット要求を送信する。
親ＰＮＣは、ＤＥＶ２からのスロット要求を受信し、このスロット要求と、事前にＤＥＶ２から通知された付帯情報とに基づき、ＤＥＶ３からＤＥＶ１へのデータ送信にはＤＥＶ２で中継する必要があると判断して、少なくとも、送信元の無線ノード、送信先の無線ノード、中継ノードの識別情報、及び中継の前段又は後段の何れかを指定する中継指示情報を含む第１の報知情報として、図２（ｃ）に示すような、時間割り当て情報３を生成し、親ピコネット１０の構成員に対して報知する。

ＤＥＶ２（＝子ＰＮＣ）は、親ＰＮＣから報知された時間割り当て情報３を取得して、ＤＥＶ２からＤＥＶ１への中継情報があることを知り、この時間割り当て情報３に基づき、中継の前段又は後段の中継指示情報のうち、時間割り当て情報３に含まれる中継指示情報と異なる中継指示情報を指定して、少なくとも、送信元の無線ノード、送信先の無線ノード、中継ノードの識別情報、及び指定した中継指示情報を含む第２の報知情報として、図２（ｄ）に示すような、時間割り当て情報４を生成し、子ピコネット２０の構成員に対し報知する。

ここで、図２（ｃ）及び（ｄ）において、時間割り当て情報３及び４には、上述した時間割り当て情報１又は２と同様に、各通信スロットに対する、送信元（Ｓｒｃ）、送信先（Ｄｓｔ）、中継指示（Ｆｌｇ）、中継ノード（Ｒｌｙ）及び時間・位置情報、その他の情報（図示せず）が含まれている。尚、各情報の内容は、上述した時間割り当て情報１又は２と同様であるので詳細な説明は省略する。

次に、時間割り当て情報３を取得した親ピコネット１０の構成員と、時間割り当て情報４を取得した子ピコネット２０の構成員は、上述した（１）親ピコネットから子ピコネットへの転送動作と同様に、通信スロット１と通信スロット２とを割り当てる。

次に、ＤＥＶ３は、子ピコネット２０から取得した時間割り当て情報４に基づき、通信スロット１を使用して、データフレームをＤＥＶ２へ送信する。即ち、時間割当て情報４のＳｒｃがＤＥＶ３であり、ＦｌｇがＲＥＬＡＹ１（中継の前段）であることから、通信スロット１を用いて、ＤＥＶ１宛てのデータフレームを中継ノードであるＤＥＶ２に対して送信する。一方、通信スロット２については指示がないので使用しない。
尚、親ピコネット１０から報知された時間割当て情報３は、子ピコネット２０の構成員であるＤＥＶ３には無関係であり、無視される。

ＤＥＶ２（＝子ＰＮＣ）は、当該子ＰＮＣが報知した時間割り当て情報４に基づき、通信スロット１を使用して、データフレームを受信する。即ち、時間割当て情報４のＲｌｙがＤＥＶ２であり、ＦｌｇがＲＥＬＡＹ１であることから、ＤＥＶ３からのＤＥＶ１宛てのデータフレームを通信スロット１で受信する。
更に、ＤＥＶ２（＝子ＰＮＣ）は、親ピコネット１０から取得した時間割り当て情報３に基づき、通信スロット２を使用して、データフレームをＤＥＶ１へ送信する。即ち、時間割当て情報３のＲｌｙがＤＥＶ２でＦｌｇがＲＥＬＡＹ２であることから、通信スロット１でＤＥＶ３から受信したＤＥＶ１宛てのデータフレームを、通信スロット２を使用してＤＥＶ３に転送・送信する。
このようにＤＥＶ２（＝子ＰＮＣ）は、通信スロット１のときは子ピコネット２０の構成員として動作し、通信スロット２のときは親ピコネット１０の構成員として動作する。

ＤＥＶ１は、親ピコネット１０から取得した時間割り当て情報３に基づき、通信スロット２を使用して、データフレームを受信する。即ち、時間割当て情報３のＤｓｔがＤＥＶ１であり、ＦｌｇがＲＥＬＡＹ２（中継の後段）であることから、通信スロット２を用いてＤＥＶ２からのデータフレームの受信処理を行う。一方、通信スロット１については指示がないので使用しない。
尚、子ピコネット２０から報知された時間割当て情報４は、親ピコネット１０の構成員であるＤＥＶ１には無関係であり、無視される。

図４（ｂ）は、上述の動作により、子ピコネット２０に所属のＤＥＶ３からＤＥＶ２を経由して親ピコネット１０に所属のＤＥＶ１へのデータフレームの転送が連続して行われる場合の通信スロットの使用状態及び各ＤＥＶのＭＡＣの動作モードを示している。図４（ｂ）に示すように、子ピコネット２０の通信スロット１と親ピコネット１０の通信スロット２とが交互に連続して使用され、データ転送が行われる。

尚、上述した子ＰＮＣ（中継ノード）における、通信スロット１でのデータフレーム受信処理から通信スロット２におけるデータフレームの送信処理の過程は、上位のアプリケーションソフトの管理機能とは無関係に、無線ノードの物理層を直接制御するメディアアクセス制御（ＭＡＣ）層で処理されるものである。

以上のように本実施の形態１においては、複数の無線ノードでピコネットを形成し、無線ノード間でデータ通信を行うアドホック無線ネットワークで、２つのピコネット間でピコネットを跨いでデータフレームの転送を行う場合において、中継役となる親ピコネット１０所属の一無線ノード（ＤＥＶ２）が、子ピコネット２０のスロット割り付け制御を行う無線ノード（子ＰＮＣ）を兼任し、それぞれのピコネットのスロット割り当て制御を行う無線ノード（親ＰＮＣ及び子ＰＮＣ）からの報知情報により、親ピコネット１０と子ピコネット２０内に同期した通信路が形成され、それぞれの通信路にはペアとなる通信スロット１と通信スロット２とが形成される。
通信スロット１では、親ピコネット１０又は子ピコネット２０内での送信元から中継ノード（子ＰＮＣ）までのデータフレームの送信を行い、通信スロット２では、子ピコネット２０又は親ピコネット１０内で中継ノード（子ＰＮＣ）から送信先までのデータフレームの送信が行うことにより、中継ノード（子ＰＮＣ）が通信スロット１で受信したデータフレームを通信スロット２で中継ノード（子ＰＮＣ）から送信先まで転送・送信する過程が行われる。

このような動作により、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）層において中継ノード（子ＰＮＣ）は、通信スロット１で受信したデータフレームを予め用意されている次の通信スロット２を使用して直ちに送信できるので効率のよい中継転送を連続して行うことができ、親子ピコネット間におけるデータフレームの転送の伝送効率を向上させることができる。

尚、本実施の形態では、１つの親ピコネット１０と１つの子ピコネット２０とで構成された例を説明したが、本発明はこれに限るものでなく、１つの親ピコネットに複数の子ピコネットが形成される場合、又は子ピコネットを親ピコネットとする第２の子ピコネット、さらにこの第２の子ピコネットを親ピコネットとする第３の子ピコネットなどが直列に接続された形態の複数のピコネット間の通信にも適用することができる。

本発明の活用例として、無線ネットワークを利用した家庭内での動画配信の利用が考えられる。即ち、ホームサーバ、ＤＶＤプレーヤなどから無線を使用してのテレビへのビデオ配信を行う際、設置場所の関係で直接送り先に送ることができない場合に、他の情報家電製品を中継して通信する利用形態、又はパソコン同士間でファイルの転送を行う場合に、第３のパソコンを中継して通信する利用形態などが考えられる。

実施の形態１における親子ピコネットシステムの構成図である。 実施の形態１における時間割当情報のデータ構造を示す図である。 実施の形態１における通信スロットの割り当てを説明する図である。 実施の形態１における中継通信時のスロット割り当てと動作モードを示す図である。

符号の説明

１ ＤＥＶ、２ ＤＥＶ、３ ＤＥＶ、４ ＤＥＶ、１０ 親ピコネット、２０ 子ピコネット。

Claims (14)

1. データフレームの送信、受信及び中継機能、並びにスロット割り当て制御機能を有する複数の無線ノードでピコネットを複数形成し、ピコネット毎にスロット割り当て制御を行う無線ノード（ＰＮＣ）が選定され、当該無線ノード（ＰＮＣ）からの報知情報に基づき、前記複数の無線ノード間で時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）によるデータ通信を行うアドホック無線ネットワークを構築し、隣接するピコネットの一方のピコネットに所属し、且つ、他方のピコネットのスロット割り当て制御を行う無線ノード（以下、「子ＰＮＣ」と称する）により、ピコネット間に親ピコネットと、これに従属する子ピコネットの親子関係を形成し、前記子ＰＮＣを中継ノードとして、ピコネット間でデータフレームの転送を行う親子ピコネット間のデータフレームの中継方法であって、
   前記親ピコネットのスロット割り当て制御を行う無線ノード（以下、「親ＰＮＣ」と称する）が、第１の報知情報を同報送信する第１報知ステップと、
   前記子ＰＮＣが、前記第１の報知情報に基づき、第２の報知情報を同報送信する第２報知ステップと、
   前記各無線ノードが、前記第１の報知情報又は前記第２の報知情報に基づき、前記親ピコネットと前記子ピコネットとの間で同期し、且つ、同一間隔で互いに連続する、第１の通信スロットと第２の通信スロットとを割り当てる割当ステップと、
   前記子ＰＮＣが中継ノードとして、前記第１の通信スロットで受信したデータフレームを前記第２の通信スロットで送信してデータフレームを転送する転送ステップと
   を有することを特徴とする親子ピコネット間のデータフレームの中継方法。
2. 前記第１報知ステップの前に、
   前記子ＰＮＣが、当該子ピコネットを構成する前記無線ノードの識別情報を含む付帯情報を送信するステップと、
   前記親ＰＮＣが、前記付帯情報を受信するステップと
   を有することを特徴とする請求項１記載の親子ピコネット間のデータフレームの中継方法。
3. 前記第１報知ステップは、
   前記無線ノードが、少なくとも送信元の無線ノード及び送信先の無線ノードの識別情報を含むスロット要求を送信するステップと、
   前記親ＰＮＣが、前記スロット要求を受信するステップと、
   前記親ＰＮＣが、前記スロット要求と前記付帯情報とに基づき、少なくとも、送信元の無線ノード、送信先の無線ノード、前記中継ノードの識別情報、及び中継の前段又は後段の何れかを指定する中継指示情報を含む前記第１の報知情報を生成するステップと
   を有することを特徴とする請求項２記載の親子ピコネット間のデータフレームの中継方法。
4. 前記第２報知ステップは、
   前記第１の報知情報に基づき、中継の前段又は後段の中継指示情報のうち、前記第１の報知情報に含まれる前記中継指示情報と異なる中継指示情報を指定するステップと、
   少なくとも、送信元の無線ノード、送信先の無線ノード、前記中継ノードの識別情報、及び指定した前記中継指示情報を含む第２の報知情報を生成するステップと
   を有することを特徴とする請求項３記載の親子ピコネット間のデータフレームの中継方法。
5. 前記転送ステップは、
   中継の前段を指定する前記中継指示情報を取得した前記無線ノードが、前記第１の通信スロットを使用してデータフレームを送信するステップと、
   前記子ＰＮＣが中継ノードとして、当該データフレームを受信し、前記第２の通信スロットを使用して当該データフレームを送信するステップと、
   中継の後段を指定する前記中継指示情報を取得した前記無線ノードが、前記第２の通信スロットを使用してデータフレームを受信するステップと
   を有することを特徴とする請求項３又は４記載の親子ピコネット間のデータフレームの中継方法。
6. 前記転送ステップは、
   前記第１の通信スロットを使用して、送信元の無線ノードから前記中継ノードへデータフレームを転送するステップと、
   前記第２の通信スロットを使用して、前記中継ノードから送信先の無線ノードへデータフレームを転送するステップと
   を有することを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の親子ピコネット間のデータフレームの中継方法。
7. 前記転送ステップは、
   上位のアプリケーションソフトの管理機能とは無関係に、前記無線ノードの物理層を直接制御するメディアアクセス制御（ＭＡＣ）層で処理されることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の親子ピコネット間のデータフレームの中継方法。
8. データフレームの送信、受信及び中継機能、並びにスロット割り当て制御機能を有する複数の無線ノードでピコネットを複数形成し、ピコネット毎にスロット割り当て制御を行う無線ノード（ＰＮＣ）が選定され、当該無線ノード（ＰＮＣ）からの報知情報に基づき、前記複数の無線ノード間で時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）によるデータ通信を行うアドホック無線ネットワークを構築し、隣接するピコネット間に親ピコネットと、これに従属する子ピコネットの親子関係を形成し、中継ノードを介して、ピコネット間でデータフレームの転送を行う親子ピコネットシステムであって、
   第１の報知情報を同報送信して前記親ピコネットのスロット割り当て制御を行う無線ノード（以下、「親ＰＮＣ」と称する）と、
   前記親ピコネットに所属し、且つ、第２の報知情報を同報送信して前記子ピコネットのスロット割り当て制御を行う無線ノード（以下、「子ＰＮＣ」と称する）と
   を備え、
   前記各無線ノードは、前記第１の報知情報又は前記第２の報知情報に基づき、前記親ピコネットと前記子ピコネットとの間で同期し、且つ、同一間隔で互いに連続する、第１の通信スロットと第２の通信スロットとを割り当て、
   前記子ＰＮＣは、前記中継ノードとして、前記第１の通信スロットで受信したデータフレームを前記第２の通信スロットで送信してデータフレームを転送することを特徴とする親子ピコネットシステム。
9. 前記子ＰＮＣは、当該子ピコネットを構成する前記無線ノードの識別情報を含む付帯情報を送信し、
   前記親ＰＮＣは、前記付帯情報を受信することを特徴とする請求項１記載の親子ピコネットシステム。
10. 前記無線ノードは、少なくとも送信元の無線ノード及び送信先の無線ノードの識別情報を含むスロット要求を送信し、
    前記親ＰＮＣは、前記スロット要求を受信し、前記スロット要求と前記付帯情報とに基づき、少なくとも、送信元の無線ノード、送信先の無線ノード、前記中継ノードの識別情報、及び中継の前段又は後段の何れかを指定する中継指示情報を含む前記第１の報知情報を生成することを特徴とする請求項９記載の親子ピコネットシステム。
11. 前記子ＰＮＣは、
    前記第１の報知情報に基づき、中継の前段又は後段の中継指示情報のうち、前記第１の報知情報に含まれる前記中継指示情報と異なる中継指示情報を指定し、
    少なくとも、送信元の無線ノード、送信先の無線ノード、前記中継ノードの識別情報、及び指定した前記中継指示情報を含む第２の報知情報を生成することを特徴とする請求項１０記載の親子ピコネットシステム。
12. 前記無線ノードは、
    中継の前段を指定する前記中継指示情報を取得したとき、前記第１の通信スロットを使用してデータフレームを送信し、
    中継の後段を指定する前記中継指示情報を取得したとき、前記第２の通信スロットを使用してデータフレームを受信し、
    前記子ＰＮＣは、前記中継ノードとして、前記第１の通信スロットを使用して前記データフレームを受信し、前記第２の通信スロットを使用して当該データフレームを送信することを特徴とする請求項１０又は１１記載の親子ピコネットシステム。
13. 前記無線ノードは、
    前記第１の通信スロットを使用して、当該無線ノードを送信元とするデータフレームを前記中継ノードへ送信し、
    前記第２の通信スロットを使用して、当該無線ノードを送信先とするデータフレームを前記中継ノードから受信することを特徴とする請求項１０〜１２の何れかに記載の親子ピコネットシステム。
14. 前記子ＰＮＣは、
    上位のアプリケーションソフトの管理機能とは無関係に、前記無線ノードの物理層を直接制御するメディアアクセス制御（ＭＡＣ）層での処理により、
    前記第１の通信スロットで受信したデータフレームを前記第２の通信スロットで送信してデータフレームを転送することを特徴とする請求項８〜１３の何れかに記載の親子ピコネットシステム。

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