JP2008283275A - 無線通信システムの設定方法、無線通信システム、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】通信速度面、セキュリティ面、ユーザビリティ面から最適に通信端末を選択し、それらを接続する通信経路を構築すること。
【解決手段】複数の無線機器と、複数の無線機器同士が直接または他の無線機器を経由して自立的に構築するネットワークとを含むように構成される無線通信システムの設定方法であって、複数の無線機器のうち一の無線機器をマスター機器として選択し、そのマスター機器が、複数の無線機器の中から通信をおこなう機器を選択する。
【選択図】図1

Description

本発明は、ネットワークを用いる電子機器装置に関するものである。
近年、メッシュネットワークの利用が広く検討されるようになった(例えば特開2006−211406号公報参照)。
メッシュネットワークとは、スター型,バス型,リング型といったネットワーク形態の一種である。メッシュネットワークは、通信機器同士が各個に通信を行うことで網の目状のネットワークを構築する。
網の目状のネットワークでは複数の通信経路を構築することができるので、障害に強い
ネットワークを構築できる。現在の電力送電網やインターネット網などはメッシュネット
ワークの一種と言える。
インターネットの普及にともない、無線LANの利用者が急増しており、その適用範囲も企業内ネットワークにとどまらず、家庭内ネットワークや屋外ホットスポットサービス等、広範囲にわたっている。無線LANが普及している要因としては、基地局や無線LANカード等の無線LAN製品の低価格化、また標準化機構であるIEEE802.11WGやWiFi Allianceによる相互接続性の確保などが挙げられるが、何よりもユーザーが通信ケーブルの煩わしさから開放される事により大きな利便性を感じている為だと考えられる。
しかし、無線LANの電波到達距離は最大で数百m程度でありそれ程大きくはない。そのため、広範囲にわたって無線LANのエリアを提供しようとした場合、複数の基地局(AP:アクセスポイント)を面的に設置する必要がある。通常、AP間の接続にはバックボーンとして有線ネットワークの敷設が必要になる為、費用が掛かり、また柔軟性や拡張性に乏しくなるという課題がある。
そこで、上述のAP間の接続も無線通信で実現することで、上記の課題を解決しようとする取り組みがメッシュネットワークである。このような通信形態は複数のAPが無線リンクで網の目状に接続されていることからワイヤレスメッシュネットワークと呼ばれており、次世代の無線通信技術として注目されている。
また、APを使用しないでも、無線端末機器同士が相互に通信を行う事によって、APやサービスエリアとは無関係に広がっていくネットワークでもある。通信データを包含するパケットは複数の無線端末機器間をバケツリレー方式で次々と渡って行き、最終的に目的地に到達する。またゲートウェイを通じて外部との通信も可能である。従って、インフラが整備されていない場所でも簡単に既存の通信技術を利用できる。
メッシュネットワークのメリットは、機器個々の配置まで気にする必要は無く、レイアウト変更等に対して柔軟性があるという事。また、通信距離が比較的短い為に低出力で高速な通信が可能であり、省電力に効果がある。そして通信経路が複数確保できるために障害に強いという事である。
しかし、無線通信機器同士がパケットを受け渡しする事から、受け渡しする無線通信機器の数(マルチホップの段数)が増えると、隣接の無線局から受信したパケットを中継する際に、中継される無線パケットが他の無線局の干渉源となり、無線パケットの衝突や、送信待ち遅延が発生してスループットが低下するという課題もある。中継パケット毎に確認応答用のACKパケットが返信される為、このACKパケットが無線帯域を占める割合が高くなることもスループット低下の要因である。
ここで、アクセスポイントまたは端末と無線によってネットワークへ接続する無線ネットワーク端末において、新たな無線ネットワーク端末を追加する場合、前記アクセスポイントまたは前記端末とこの無線ネットワーク端末との間で通信できる通信モードを設定し、その通信モードを用いてこの無線ネットワーク端末へ初期設定を行うことで、無線ネットワーク端末を新たにネットワークへ追加するときに、このネットワークの通信モードが「中継通信モード」および「直接通信モード」のいずれであっても初期設定を実行できる技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、無線端末をインフラモードに設定し、基地局と接続、インフラネットワークに参加、印刷要求を無線ネットワークサーバに送信し、無線ネットワークサーバは、プリントサーバ機能を有し、印刷要求を受信し、無線ネットワークサーバは、送信先である印刷装置の通信ポート番号を確認し、lpr印刷サービスの場合、アドホックネットワークの印刷装置へ印刷パケットを送信し、印刷装置は、印刷データを出力し、印刷装置の通信ポート番号がその他の通信ポート番号の場合、無線ネットワークサーバは、インフラネットワークのその他の印刷装置へ印刷パケットを送信することで、トラフィック量の多いサービスをアドホックネットワークで管理することにより、無線トラフィックの集中によりインフラモードで使用するチャネルの無線帯域のみスループットが低下してしまうことを回避することができる技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2003−218885号公報 特開2005−080024号公報
しかしながら、ワイヤレスメッシュネットワークは、その構築が比較的容易であるなど、さまざまなメリットがあるが、逆に効率的な通信ルートの選択や、セキュリティ面などで問題を有している。
そこで、本発明では、複数の通信機器からメッシュネットワークを構成すべく、通信端末を選択し、それらを接続する通信経路を構築する必要があるが、通信速度面、セキュリティ面、ユーザビリティ面から最適にその選択方法、経路構築(設定)方法を提供することを目的とする。
請求項1記載の発明は、複数の無線機器と、複数の無線機器同士が直接または他の無線機器を経由して自立的に構築するネットワークとを含むように構成される無線通信システムの設定方法であって、複数の無線機器のうち一の無線機器をマスター機器として選択し、該マスター機器が、複数の無線機器の中から通信をおこなう機器を選択することを特徴とする無線通信システムの設定方法である。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の無線通信システムの設定方法において、通信をおこなう機器の選択は、マスター機器に付属される表示装置及び操作装置での操作によって実施することを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の無線通信システムの設定方法において、通信をおこなう機器の選択は、マスター機器に付属される表示装置に表示された複数の機器までの通信可能エリアの操作装置からの指定により実施することを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1または2記載の無線通信システムの設定方法において、通信をおこなう機器の選択は、マスター機器に付属される表示装置に表示される複数の機器を、マスタ機器に付属される操作装置から指定する事により実施することを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1または2記載の無線通信システムの設定方法において、通信システムに参加している各機器は、それぞれの機器に付属される表示装置に表示された通信可能な複数の機器を、操作装置により指定する事によって通信経路が指定することを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項5記載の無線通信システムの設定方法において、通信経路の指定は、通信システムに参加している複数の機器の中で、マスターとなった機器からの指定によることを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項6記載の無線通信システムの設定方法において、マスター機器による経路指定は、データ送信元の機器とデータ送信先の機器までの最短通信距離により選択することを特徴とする。
請求項8記載の発明は、請求項6記載の無線通信システムの設定方法において、マスター機器による経路指定は、データ送信元及びとデータ送信先の機器の間で、ネットワーク負荷が少ない経路を指定することを特徴とする。
請求項9記載の発明は、複数の無線機器と、複数の無線機器同士が直接または他の無線機器を経由して自立的に構築するネットワークとを含むように構成される無線通信システムであって、複数の無線機器のうち一の無線機器をマスター機器として選択し、該マスター機器が、複数の無線機器の中から通信をおこなう機器を選択して設定されることを特徴とする無線通信システムである。
請求項10記載の発明は、請求項9記載の無線通信システムにおいて、通信をおこなう機器の選択は、マスター機器に付属される表示装置及び操作装置での操作によって実施されることを特徴とする。
請求項11記載の発明は、請求項9または10記載の無線通信システムにおいて、通信をおこなう機器の選択は、マスター機器に付属される表示装置に表示された複数の機器までの通信可能エリアの操作装置からの指定により実施されることを特徴とする。
請求項12記載の発明は、請求項9または10記載の無線通信システムにおいて、通信をおこなう機器の選択は、マスター機器に付属される表示装置に表示される複数の機器を、マスタ機器に付属される操作装置から指定する事により実施されることを特徴とする。
請求項13記載の発明は、請求項9または10記載の無線通信システムの設定方法において、通信システムに参加している各機器は、それぞれの機器に付属される表示装置に表示された通信可能な複数の機器を、操作装置により指定する事によって通信経路が指定されることを特徴とする。
請求項14記載の発明は、請求項13記載の無線通信システムにおいて、通信経路の指定は、通信システムに参加している複数の機器の中で、マスターとなった機器からの指定によることを特徴とする。
請求項15記載の発明は、請求項14記載の無線通信システムにおいて、マスター機器による経路指定は、データ送信元の機器とデータ送信先の機器までの最短通信距離により選択されることを特徴とする。
請求項16記載の発明は、請求項14記載の無線通信システムにおいて、マスター機器による経路指定は、データ送信元及びとデータ送信先の機器の間で、ネットワーク負荷が少ない経路が指定されることを特徴とする。
請求項17記載の発明は、コンピュータシステムに請求項9から16のいずれか1項に記載の機能を実現させることを特徴とするプログラムである。
請求項18記載の発明は、コンピュータシステムに請求項9から16のいずれか1項に記載の機能を実現させるプログラムを格納したことを特徴とする記録媒体である。
本発明によれば、複数の通信機器からメッシュネットワークを構成すべく、通信端末を選択し、それらを接続する通信経路を構築する必要があるが、通信速度面、セキュリティ面、ユーザビリティ面から最適にその選択方法、経路構築(設定)方法を提供することができる。
図1にメッシュネットワークの接続構成例を示す。無線機能を擁した端末機器9台が無線LANのアクセスポイント(以下、APという)を介して有線LANに接続されている。各端末機器同士は無線により常時、または適宜に接続され、相互にデータ通信が可能である。各端末機器同士が通信する場合、送信側は目的とする送信先の端末機器のアドレスを送信データに付加する。同時に自分のアドレスも送信データに付け加える。前記のアドレスは、例えば機器固有のIDでも良いし、無線LANで使用されるIPアドレスやMACアドレスでも良い。
例えば、端末Aから端末Iにデータを送信したい場合は、勿論ダイレクトに転送しても良いが、端末間の距離が遠く、無線電波が届かない位置にあるとした場合、端末Aは近くて通信可能な端末を探し、その端末にデータを送信する。メッシュネットワークでは近隣の端末にデータを送信するが、近隣の端末が複数ある場合は複数の端末に一斉に同報通信する。図1であれば端末Bや端末Dである。
データを受け取った端末Bと端末Dはデータに付加されている前記の送信先アドレスと送信元アドレスを検知し、送信先アドレスが自分宛では無いと判断すると、データを送信する為に近くの端末を探索する。
この時、端末Aは送信元機器である為送信相手からは除外される。図1では端末Bの場合は端末Cと端末E、端末Dの場合は端末Gと端末Eに送信と言った具合である。
データを渡された端末C、端末E、端末Gは同じ方法で自分宛のデータでは無いと判断すると、近隣の端末を探索してデータを渡す。図1の場合は端末Fと端末Hである。データを渡された端末Fと端末Hは自分宛のデータでは無いと判断するので、近隣の端末を探す。その結果、目的とする送信先の端末Iが見つかり、データを送信する。
データを受け取った端末Iは送信先アドレスを比較して自分宛のデータであると判断すると、データ受信の結果として応答信号(以下、ACK信号という)を送信元アドレスに返す。ACK信号は上記の送信経路を今度は逆に端末Aに向けて転送されて行き、端末AがACK信号を受け取ると、一連のデータ送受信動作が終了すると言った具合である。データ転送中に一台の端末に対して複数端末からデータ送信されると、早く到達した方のデータを受信することになる。
また、全く同時に複数端末からデータが送信された場合、電波干渉により送信データが壊れ、送信が上手く行かない場合がある。その場合は無線LAN等で採用されているCSMA/CA(搬送波感知多重アクセス/衝突回避)方式等により、一定時間後に再送される。APを通して有線LAN上の端末機器にデータ送信する場合も上記と同様の動作となる。
図2はメッシュネットワークを構成している端末機器(図中ではAからMの13台)の中から9台(図中ではAからIの9台)を通信領域を指定して選択し、グループ化する一例である。
これは、例えば社内/社外の会議等で、情報漏洩を防ぐ為にグループ化した端末同士しか通信したくないといった場合を想定している。図中では端末Aから端末Iまでの9台が相互にデータのやり取りが出来るが、グループ外である端末J,K,L,Mの4台にはグループ内のデータを見る事が出来ない。また例えばグループ内の端末Aがデータを送信したい場合、近隣の端末を探索してデータを渡すが、図中の場合、端末Jにはデータを渡さない。あくまでグループ内でのデータ送受信に限られる。
図3は、図2が通信可能領域の指定であったのに対して、個々の端末を指定してグループ化する一例を示している。ここでも端末Aから端末Iが選択されている例を示している。端末Jから端末Mの4台はグループ外である事を示す。データ送受信動作は図2と同様である。
メッシュネットワークは規格上、ネットワークを構成する上でそのネットワークを管理するマスタ端末を指定することができる。マスタ端末の決定はネットワークをいち早く構築しようとする端末(例えば、一番早く起動した端末機器)や、ネットワークを構成している端末の中からユーザ指定により決定する方法も考えられる。
図4は、上記の何らかの方法により決定されたマスタ端末に付属される表示装置上に表示された、メッシュネットワークの構成表示の一例である。例えば、端末Aがマスタ端末であれば、自分を中心に近隣の端末がどの方向にあるか、また距離がどれ程離れているかといった情報を分析して表示する。方向の分析は、例えば、端末Aが指向性アンテナを持っており、近隣端末の探索時にアンテナの方向を時分割で変えて行き、その方向毎に近隣端末探索用のパケットを送信し、それに対する近隣端末からのACK信号を受信する事により、自分の周りにある端末の大凡の方向を分析するという方法が考えられる。
また、距離の分析に関しては、前記同様、指向性アンテナの方向を変えて行き近隣端末の方向を分析すると同時に、受信される電波強度を測定する事により自分との大凡の距離を分析するという方法が考えられる。
上記一連の動作をフローチャートにしたものが図7である。ネットワークを管理する為のマスタ権を獲得(S71)した端末機器は、まず、前記に示した方法等により周辺の無線端末機器の探索を開始する(S72)。この時方向性と同時に各端末までの距離を計測する(S73)。
次に、周辺端末機器の状態情報を収集する(S74)。この状態情報の内容は、CPU(中央処理装置)の負荷情報やソフトウェアのバージョン、ネットワークの最大性能(速度等)情報等が例として挙げられる。
そして、取得した情報を基に現状のネットワークマップを作成する(S75)。例えば図4の様な周辺端末の配置が分かるようなマップである。マスタ端末は自分が作成したネットワークマップを周辺端末へ送信する事により、現状のネットワークを構成している端末機器の配置を知らせる(S76)。
マスタ端末は上記のネットワークマップを基に、自分が通信したい端末をエリア指定、またはその端末指定によりグループ化する事が出来る。表示装置に表示されたネットワークマップ上に操作装置からエリア指定や端末毎の指定が出来る。操作装置は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル等が考えられる。
このグループ化は、例えば会議等の討議内容や資料の外部への漏洩を防止したい場合、また通信エリアを狭くする事で通信のスループットを向上させたい場合に有効と考えられる。図8に通信エリア指定、また図9に個々の端末指定の動作をフローチャートに示している。
図5はマスタ端末に表示されたネットワークマップの表示例である。この表示例には各周辺端末機器の状態情報を基にした各端末の負荷状態が色別に表示されている。例では濃い灰色が負荷が大きい作業をしている事を示し、一段薄い灰色が中程度の負荷、色掛かっていない白色が低負荷といった具合である。マスタ端末機器はこのマップを参考にして、データを送信したい相手が居た場合に、負荷が大きい端末を避けて通信経路の指定をする事でスループットを確保した通信が行える。
図5ではマスタ端末Aが端末Nにデータを送信したい場合、勿論直接送信する事も出来るが、通信距離が遠く転送速度が上がらない場合には、端末Bが現在負荷が大きい為、端末Mを指定し、端末M経由で端末Nに送信するといった経路指定が出来る。
一方、周辺端末がその他の端末にデータ送信したい場合、マスタ端末が経路指定する方法がある。例えば図5の中で、端末Gが端末Cにデータ送信したい場合、マスタ端末Aは転送スループット、最短距離を考慮して端末G→端末E→端末Cという転送経路を指定する。この時、端末Eの負荷が大きい場合は、その次に距離が短い端末G→端末A→端末Cといった経路も指定可能である。
また、図5で説明した内容は、各周辺端末でも可能である。図6はその一例である。図中では端末Bが端末Iに対してデータ送信したい場合である。端末Bにはマスタ端末から同じ様なネットワークマップが送られているので、最短距離の指定経路が可能である。例えば端末B→端末A→端末Iといった経路が指定出来る。
今まで述べてきたネットワークのエリア指定、端末指定や経路指定等の操作は、端末機器の表示装置や操作装置を利用してユーザが簡単に実行できるユーザインターフェースから可能である。
上記の本実施の形態によれば、メッシュネットワークに参加している各端末機器の中で、そのネットワークの主管理を行うマスターとなる端末機器を選択でき、マスターとなった端末機器はそのメッシュネットワークに参加している複数の端末機器の中で、通信可能な端末機器を選択できる事により、選択された機器のみの通信を行う事でセキュリティが確保できる。
また、通信可能な端末機器の選択は、マスター端末機器に付属される表示装置及び操作装置での操作によって実施される事により、ユーザに対して煩わしい操作を必要とせず、簡単な操作で実行できるユーザインターフェースを提供できる。
また、通信可能な端末機器の選択は、マスター端末機器に付属される表示装置に表示された複数の端末機器までの通信可能エリアの操作装置からの指定により実施される事により、簡単に操作可能なユーザインターフェースが提供できる。
また、通信可能な端末機器の選択は、マスター端末機器に付属される表示装置に表示される複数の端末機器を、マスタ端末機器に付属される操作装置から指定する事により、簡単に操作可能なユーザインターフェースが提供できる。
また、メッシュネットワークシステムに参加している各端末機器は、それぞれの端末機器に付属される表示装置に表示された通信可能な複数の端末機器を、操作装置により指定する事によって通信経路が指定できる事により、マスタ端末のみではなく、周辺端末機器からの操作出来る事でマスタ端末の負荷を減らす事ができ、ネットワーク効率の向上、及びユーザビリティ向上に繋がる。
また、通信経路の指定は、メッシュネットワークに参加している複数の通信機器の中で、マスターとなった端末機器からの指定による事で、ネットワーク効率向上、及びユーザビリティ向上に繋がる。
また、マスター端末機器による経路指定は、データ送信元の端末機器とデータ送信先の端末機器までの最短通信距離により選択出来る事でスループット向上、及びユーザビリティ向上に繋がる。
また、マスター端末機器による経路指定は、データ送信元及びとデータ送信先の端末機器の間で、ネットワーク負荷が少ない経路を指定出来る事でスループット向上、及びユーザビリティ向上に繋がる。
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。例えば、マスタ端末等の機能を実現するためのプログラムを端末に読込ませて実行することにより端末の機能を実現する処理を行ってもよい。さらに、そのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であるCD−ROMまたは光磁気ディスクなどを介して、または伝送媒体であるインターネット、電話回線などを介して伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。
本発明の実施形態のメッシュネットワークの接続構成例を示す図である。 本発明の実施形態の端末機器を選択しグループ化する一例を示す図である。 本発明の実施形態の端末機器を選択しグループ化する一例を示す図である。 本発明の実施形態のメッシュネットワークの構成表示の一例を示す図である。 本発明の実施形態のマスタ端末に表示されたネットワークマップの表示例を示す図である。 本発明の実施形態のネットワークマップの表示例を示す図である。 本発明の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の通信エリア指定の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の個々の端末指定の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
A〜I 端末機器
AP アクセスポイント

Claims (18)

  1. 複数の無線機器と、複数の無線機器同士が直接または他の無線機器を経由して自立的に構築するネットワークとを含むように構成される無線通信システムの設定方法であって、
    前記複数の無線機器のうち一の無線機器をマスター機器として選択し、
    該マスター機器が、前記複数の無線機器の中から通信をおこなう機器を選択することを特徴とする無線通信システムの設定方法。
  2. 前記通信をおこなう機器の選択は、前記マスター機器に付属される表示装置及び操作装置での操作によって実施することを特徴とする請求項1記載の無線通信システムの設定方法。
  3. 前記通信をおこなう機器の選択は、前記マスター機器に付属される表示装置に表示された複数の機器までの通信可能エリアの操作装置からの指定により実施することを特徴とする請求項1または2記載の無線通信システムの設定方法。
  4. 前記通信をおこなう機器の選択は、前記マスター機器に付属される表示装置に表示される複数の機器を、前記マスタ機器に付属される操作装置から指定する事により実施することを特徴とする請求項1または2記載の無線通信システムの設定方法。
  5. 前記通信システムに参加している各機器は、それぞれの機器に付属される表示装置に表示された通信可能な複数の機器を、操作装置により指定する事によって通信経路が指定することを特徴とする請求項1または2記載の無線通信システムの設定方法。
  6. 通信経路の指定は、前記通信システムに参加している複数の機器の中で、マスターとなった機器からの指定によることを特徴とする請求項5記載の無線通信システムの設定方法。
  7. 前記マスター機器による経路指定は、データ送信元の機器とデータ送信先の機器までの最短通信距離により選択することを特徴とする請求項6記載の無線通信システムの設定方法。
  8. 前記マスター機器による経路指定は、データ送信元及びとデータ送信先の機器の間で、ネットワーク負荷が少ない経路を指定することを特徴とする請求項6記載の無線通信システムの設定方法。
  9. 複数の無線機器と、複数の無線機器同士が直接または他の無線機器を経由して自立的に構築するネットワークとを含むように構成される無線通信システムであって、
    前記複数の無線機器のうち一の無線機器をマスター機器として選択し、
    該マスター機器が、前記複数の無線機器の中から通信をおこなう機器を選択して設定されることを特徴とする無線通信システム。
  10. 前記通信をおこなう機器の選択は、前記マスター機器に付属される表示装置及び操作装置での操作によって実施されることを特徴とする請求項9記載の無線通信システム。
  11. 前記通信をおこなう機器の選択は、前記マスター機器に付属される表示装置に表示された複数の機器までの通信可能エリアの操作装置からの指定により実施されることを特徴とする請求項9または10記載の無線通信システム。
  12. 前記通信をおこなう機器の選択は、前記マスター機器に付属される表示装置に表示される複数の機器を、前記マスタ機器に付属される操作装置から指定する事により実施されることを特徴とする請求項9または10記載の無線通信システム。
  13. 前記通信システムに参加している各機器は、それぞれの機器に付属される表示装置に表示された通信可能な複数の機器を、操作装置により指定する事によって通信経路が指定されることを特徴とする請求項9または10記載の無線通信システム。
  14. 通信経路の指定は、前記通信システムに参加している複数の機器の中で、マスターとなった機器からの指定によることを特徴とする請求項13記載の無線通信システム。
  15. 前記マスター機器による経路指定は、データ送信元の機器とデータ送信先の機器までの最短通信距離により選択されることを特徴とする請求項14記載の無線通信システム。
  16. 前記マスター機器による経路指定は、データ送信元及びとデータ送信先の機器の間で、ネットワーク負荷が少ない経路が指定されることを特徴とする請求項14記載の無線通信システム。
  17. コンピュータシステムに請求項9から16のいずれか1項に記載の機能を実現させることを特徴とするプログラム。
  18. コンピュータシステムに請求項9から16のいずれか1項に記載の機能を実現させるプログラムを格納したことを特徴とする記録媒体。
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