JP2010206828A - 無線通信システム、無線通信装置、無線通信方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】無線ＬＡＮシステムなどの通信システムを、自立分散型のネットワークを構築する場合の問題を解決した優れた無線通信システムを提供する。
【解決手段】複数の通信局からなる無線通信システムにおいて、各通信局が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。この場合、近隣の通信局のビーコン送信時間に関する近隣ビーコン情報は、自局のタイマー値との相対時間で示した情報として、ビーコンの衝突を回避しながら効率よく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とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばデータ通信などを行う無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ：構内情報通信網）システムを、マスタ局、スレーブ局の制御、被制御の関係なしに自立分散型のネットワークを構築する場合に適用して好適な無線通信システムに関する。
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に関する。

従来、無線ＬＡＮシステムのメディアアクセス制御としては、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１方式で規定されたアクセス制御などが広く知られている。ＩＥＥＥ８０２．１１方式の詳細については、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などに記載されている。
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、アクセスポイント（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ：ＡＰ）のようなマスタ制御局が存在するインフラモードで定義されるＢＳＳと、複数の移動局（Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：ＭＴ）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）の二種類がある。

インフラモード時のＩＥＥＥ８０２．１１の動作について図３０を用いて説明する。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ーションを行うアクセスポイントが必須である。図３０では、例えば通信局ＳＡＴ０をアクセスポイントとして機能する通信局ＳＡとすると、自局周辺で電波の到達する範囲をＢＳＳとひとくくりにまとめ、いわゆるセルラーシステムでいうところのセルを構成する。アクセスポイントの近隣に存在する移動局（ＳＡＴ１，ＳＡＴ２）は、アクセスポイントに収容され、当該ＢＳＳの１メンバとしてネットワークに参入する。アクセスポイント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移動局は、アクセスポイントが近隣に存在することを認識し、さらに該アクセスポイントとの間でコネクション確立を行う。

アクセスポイントである通信局ＳＴＡ０は、図３０の右側に記したように、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）というパラメータにてビーコン内で報知されており、時刻がＴＢＴＴになると、アクセスポイントはビーコン送信手順を動作させている。また、周辺の移動局は、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なため、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。

なお、本明細書では、アクセスポイント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においた発明について説明しているため、インフラモードについてはこれ以上の説明は行わない。

次に、アドホックモード時のＩＥＥＥ８０２．１１方式での通信動作について、図３１及び図３２を参照して説明する。

一方、アドホックモードのＩＢＳＳにおいては、各通信局（移動局）は、複数の通信局同士でネゴシエーションを行った後に自律的にＩＢＳＳを定義する。ＩＢＳＳが定義されると、通信局郡は、ネゴシエーションの末に、一定間隔毎にＴＢＴＴを定める。各通信局は、自局内のクロックを参照することによりＴＢＴＴになったことを認識すると、ランダム時間の遅延の後、ま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。図３１では、２台の通信局ＳＡＴ１，ＳＡＴ２がＩＢＢＳを構成する場合の例を示した。したがって、この場合、ビーコンはＩＢＳＳに属するいずれかの通信局が、ＴＢＴＴが訪れる毎にビーコンを送信することになる。また、ビーコンが衝突する場合も存在している。

また、ＩＢＳＳにおいても、各通信局は必要に応じて送受信部の電源を落とすスリープ状態に入ることがある。この場合の信号送受信手順について、図３２を用いて説明する。

ＩＥＥＥ８０２．１１方式においては、ＩＢＳＳでスリープモードが適用されている場合には、ＴＢＴＴからしばらくの時間帯がＡＴＩＭ（Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｍｅｓｓａｇｅ）Ｗｉｎｄｏｗ（以下ＡＴＩＭウィンドウと称する）として定義されている。

ＡＴＩＭウィンドウの時間帯は、ＩＢＳＳに属する全ての通信局は受信部を動作させており、この時間帯であれば、基本的にはスリープモードで動作している通信局も受信が可能である。各通信局は、自局が誰か宛ての情報を有している場合には、このＡＴＩＭウィンドウの時間帯においてビーコンが送信された後に、上記の誰か宛てにＡＴＩＭパケットを送信することにより、自局が上記の誰か宛ての情報を保持していることを受信側に通達する。ＡＴＩＭパケットを受信した通信局は、ＡＴＩＭパケットを送信した局からの受信が終了するまで、受信部を動作させておく。

図３２では、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３の３台の通信局がＩＢＳＳ内に存在している場合を例として示している。図３２において、ＴＢＴＴになると、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３の各通信局は、ランダム時間にわたりメディア状態を監視しながらバックオフのタイマーを動作させる。図３２の例では、通信局ＳＴＡ１のタイマーが最も早期にカウントを終了し、通信局ＳＴＡ１がビーコンを送信した場合を示している。通信局ＳＴＡ１がビーコンを送信したため、これを受信した他の２台の通信局ＳＴＡ２及びＳＴＡ３はビーコンを送信しない。

また、図３２の例では、通信局ＳＴＡ１が通信局ＳＴＡ２宛ての情報を保持しており、かつ通信局ＳＴＡ２が通信局ＳＴＡ３への情報を保持している場合を示している。このとき、図３２（ｂ），（ｃ）に示すように、通信局ＳＴＡ１と通信局ＳＴＡ２は、ビーコンを送信／受信した後に、再度ランダム時間にわたり各々メディア状態を監視しながらバックオフのタイマーを動作させる。図３２の例では、通信局ＳＴＡ２のタイマーが先にカウントを終了したため、まず通信局ＳＴＡ２からＡＴＩＭメッセージが通信局ＳＴＡ３に宛てて送信される。図３２（ａ）に示すように、通信局ＳＴＡ３はＡＴＩＭメッセージを受信すると、受信した旨を確認応答パケットであるＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）パケットを送信することにより通信局ＳＴＡ２にフィードバックする。通信局ＳＴＡ３からのＡＣＫパケットが送信し終えると、通信局ＳＴＡ１はさらにランダム時間にわたり各々メディア状態を監視しながらバックオフのタイマーを動作させる。そのタイマーに設定された時間が経過してタイマーがカウントを終了すると、通信局ＳＴＡ１はＡＴＩＭパケットを通信局ＳＴＡ２に宛てて送信する。通信局ＳＴＡ２はこれを受信した旨をＡＣＫパケットを返送することにより通信局ＳＴＡ１にフィードバックする。

これらＡＴＩＭパケットとＡＣＫパケットのやりとりがＡＴＩＭウィンドウ内で行われると、その後の区間においても、ＳＴＡ３はＳＴＡ２からの情報を受信するために受信機を動作させ、ＳＴＡ２はＳＴＡ１からの情報を受信するために受信機を動作させる。

送信情報を保持している通信局ＳＴＡ１及びＳＴＡ２は、ＡＴＩＭウィンドウの終了とともに、ランダム時間にわたり各々メディア状態を監視しながらバックオフのタイマーを動作させる。図３２の例では、通信局ＳＴＡ２のタイマーが先に終了したため、通信局ＳＴＡ２から通信局ＳＴＡ３宛ての情報が先に伝送されている。この伝送終了の後、通信局ＳＴＡ１は、再度ランダム時間にわたり各々メディア状態を監視しながらバックオフのタイマーを動作させ、タイマーが終了したら通信局ＳＴＡ２宛てのパケットを送信する。

ここまで述べた手順において、ＡＴＩＭウィンドウ内でＡＴＩＭパケットを受信しなかったり、誰宛てにも情報を保持していない通信局は、次のＴＢＴＴまで送受信機の電源を落とし、消費電力を削減することが可能となる。

次に、ＩＥＥＥ８０２．１１方式のアクセス競合方法について図３３を用いて説明する。上述した説明において、「ランダム時間にわたりメディア状態を監視しながらバックオフのタイマーを動作させる」という説明を行ったが、この件について追記説明を行う。

ＩＥＥＥ８０２．１１方式においては、直前のパケットが終了してから次のパケットを送信するまでのパケット間隔（ＩＦＳ：Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）として、４種類のＩＦＳが定義されている。ここでは、そのうちの３つについて説明する。ＩＦＳとしては、図３３に示すように、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。ＩＥＥＥ８０２．１１では、基本的なメディアアクセス手順としてＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）が適用されており、送信部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。

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、なん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。一方、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。異なる種類のパケット間隔ＩＦＳが定義されている理由はここにあり、パケットの送信権争いを、ＩＦＳがＳＩＦＳなのかＰＩＦＳなのか、ＤＩＦＳなのかに応じて優先付けが行われている。ＰＩＦＳがどのような目的で用いられているかは後述する。

次に、ＩＥＥＥ８０２．１１におけるＲＴＳ／ＣＴＳ手順について、図３４及び図３５を用いて説明する。アドホック環境の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おり、この問題の多く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。

ＲＴＳ／ＣＴＳ手順の動作例を、図３４を用いて説明する。図３４では、通信局ＳＴＡ０から通信局ＳＴＡ１宛てになんらかの情報（Ｄａｔａ）を送信する場合の例が示されている。通信局ＳＴＡ０は、実際の情報の送信に先立ち、情報の宛て先であるＳＴＡ１に向けてＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）パケットをＣＳＭＡの手順に従って送信する。通信局ＳＴＡ１にてこれを受信できた場合には、ＲＴＳパケットを受信できた旨を通信局ＳＴＡ０にフィードバックするＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）パケットを送信する。送信側である通信局ＳＴＡ０において、ＣＴＳパケットを無事に受信が行われれば、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。通信局ＳＴＡ１にてこれを無事に受信し終えると、ＡＣＫを返送し、１パケットの送信が終了する。

この手順において、どのような作用が生じるかを、図３５を用いて説明する。図３５では、通信局ＳＴＡ２が通信局ＳＴＡ３に宛てて情報を送信したい場合を想定している。通信局ＳＴＡ２は、ＣＳＭＡの手順でメディアが一定期間クリアである旨を確認した後、ＲＴＳパケットを通信局ＳＴＡ３に宛てて送信する。このパケットは通信局ＳＴＡ２の近隣に位置する通信局ＳＴＡ１でも受信される。通信局ＳＴＡ１は、ＲＴＳパケットの受信により通信局ＳＴＡ２が何らかの情報を送信したい旨を知るので、該情報の送信が完了するまではメディアが通信局ＳＴＡ２により占有されるものと認識し、この間、メディアを監視することなくメディアが占有されている状態であると認識する。この作業をＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）を立てるなどと呼ぶ。なお、ＲＴＳパケットやＣＴＳパケットには、今トランザクションにおいてメディアを占有する時間の長さが記載されている。

話を戻すと、通信局ＳＴＡ２から通信局ＳＴＡ３に宛てたＲＴＳを受信することにより、通信局ＳＴＡ１は、今後、ＲＴＳパケットで指定された期間にわたりメディア占有状態になると認識し、送信を行わない。一方、ＲＴＳパケットを受信した通信局ＳＴＡ３では、ＣＴＳパケットを返送することにより、ＲＴＳパケットを受信できた旨を通信局ＳＴＡ２にフィードバックする。このＣＴＳパケットは、通信局ＳＴＡ３の近隣に位置する通信局ＳＴＡ４でも受信される。通信局ＳＴＡ４は、該ＣＴＳパケットの内容をデコードすることにより、これから、通信局ＳＴＡ２から通信局ＳＴＡ３に宛てて情報が送信されることを認識し、今後、ＣＴＳパケットで指定された期間にわたりメディア占有状態になると認識して、送信を行わない。

上記のＲＴＳパケットならびＣＴＳパケットのやりとりにより、ＲＴＳパケットを受信できた「送信局であるＳＴＡ２の周辺局」とＣＴＳパケットを受信できた「受信局であるＳＴＡ３の周辺局」において、送信が禁止され、これにより、周辺局からの突然の送信により妨害されることなく、通信局ＳＴＡ２から通信局ＳＴＡ３に宛てての情報送信ならびＡＣＫの返送が行われる。

次に、ＩＥＥＥ８０２．１１方式における帯域予約手段について図３６を用いて説明する。上述したＩＥＥＥ８０２．１１方式のアクセス制御では、ＣＳＭＡによるアクセス競合を行うため、一定の帯域を保証して確保することが不可能である。ＩＥＥＥ８０２．１１方式では、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、アクセスポイントの管理下で行われる。すなわち、帯域保証でアクセス制御を行わせるためには、アクセスポイントのようなコーディネーターが必要であり、かつ、全ての制御は、アクセスポイントにより行われる。

参考のため、ＰＣＦの動作を、図３６を用いて説明する。図３６では、通信局ＳＴＡ０がアクセスポイントで、通信局ＳＴＡ１と通信局ＳＴＡ２がアクセスポイントＳＴＡ０の管理するＢＳＳに参入している場合を想定している。また、通信局ＳＴＡ１が帯域を保証して情報の送信を行う場合を想定している。

通信局ＳＴＡ０は、たとえばビーコンを送信した後に、ＳＩＦＳの間隔で通信局ＳＴＡ１宛てにポーリングを行う（図３６中ＣＦ−Ｐｏｌｌ）。ＣＦ−Ｐｏｌｌを受信した通信局ＳＴＡ１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。よって、通信局ＳＴＡ１はＳＩＦＳの後にデータを送信する。通信局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、通信局ＳＴＡ０は再度通信局ＳＴＡ１に対してポーリングを行う。

図３６では、今回のポーリングがなんらかの理由により失敗した場合についても記されている。ＣＦ−Ｐｏｌｌと示されたポーリングパケットの送信が、ＳＩＦＳの後に続いてある状態である。即ち、通信局ＳＴＡ０は、ポーリングの後ＳＩＦＳ経過後も通信局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う。このポーリングがうまくいくと、通信局ＳＴＡ１からデータが送信されてＡＣＫが返送される。この一連の手順の最中に、たとえば通信局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の間隔で通信局ＳＴＡ０あるいは通信局ＳＴＡ１が送信を行ってしまうため、通信局ＳＴＡ２に送信権利が移ることはなく、ポーリングを受けている通信局ＳＴＡ１が常に優先権利を得ていることになる。

特開平８−９８２５５号公報には、このような無線通信のアクセス制御の一例について開示がある。

特開平８−９８２５５号公報

このようなマスタ制御局（アクセスポイント）なしで無線通信のアクセス制御を行う場合には、マスタ制御局がある状態で通信を行う場合に比べて、種々の制約があった。具体的には、以下に示す課題がある。

課題１：コーディネーターの選定
例えば、図３７に示すように、通信局１０〜１７が散乱した状態で位置して、それぞれの通信局１０〜１７と直接的に通信が可能な範囲１０ａ〜１７ａが構成されているような場合において、上述したＩＥＥＥ８０２．１１方式でネットワーク構築を行う場合を想定する。このような場合に、インフラモードでネットワークを構築するとなると、どの通信局をアクセスポイント（コーディネーター）として動作させるべきかの選定が問題となる。ＩＥＥＥ８０２．１１方式においては、ＢＳＳに収容された通信局は、同ＢＳＳに属する通信局のみとの通信を行うことになっており、アクセスポイントは他ＢＳＳとのゲートウエイとして動作する。系全体として都合よくネットワーキングするために、どの位置に存在する通信局をアクセスポイントとすべきか、アクセスポイントの電源が落とされた場合にどのように再度ネットワークを構築しなおす必要があるなど論議は尽きない。コーディネーター不要でネットワークが構築できることが望ましいが、ＩＥＥＥ８０２．１１方式のインフラモードではこの要求にこたえることができない。

課題２：到達可能エリアの不一致
ＩＥＥＥ８０２．１１方式のアドホックモードにおいては、コーディネーター不要でのネットワーク構築が可能ではあるが、周辺に位置する複数の通信局によりＩＢＳＳを構成することが前提となっている。例えば、図３７において、通信局１０，１１，１２，１３（ＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３）が同一ＩＢＳＳに収容された場合を想定すると、通信局１１（ＳＴＡ１）は通信局１０，１２，１３（ＳＴＡ０、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３）とは通信可能ではあるものの、通信局１０（ＳＴＡ０）は通信局１２（ＳＴＡ２）とは通信が直接できない。このような場合、ＩＥＥＥ８０２．１１方式のビーコン送信手順によれば、通信局１０（ＳＴＡ０）と通信局１２（ＳＴＡ２）がビーコンを同時に送信する場合などが存在し、このとき通信局１１（ＳＴＡ１）はビーコンの受信が不可能となり問題である。

さらに、例えば、図３７において、通信局１５，１６，１７（ＳＴＡ５、ＳＴＡ６、ＳＴＡ７）がＩＢＳＳ（ＩＢＳＳ−Ａ）を構成しており、通信局１０，１１，１２，１３（ＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３）がＩＢＳＳ（ＩＢＳＳ−Ｂ）を構成している場合を想定する。このときは、互いのＩＢＳＳがまったく独立して動作しているため、ＩＢＳＳ間の干渉問題は生じない。ここに、新たに通信局１４（ＳＴＡ４）が出現した場合を考えてみる。すると、通信局１４（ＳＴＡ４）は、ＩＢＳＳ−Ａからの信号とＩＢＳＳ−Ｂからの信号の両方を受信できてしまう。例えば両ＩＢＳＳを連結する場合、ＳＴＡ４がＩＢＳＳ−ＡとＩＢＳＳ−Ｂの両方にエントリすることが考えられるが、ＩＢＳＳ−ＡはＩＢＳＳ−Ａのルールに従い動作しており、またＩＢＳＳ−ＢはＩＢＳＳ−Ｂのルールに従い動作しているため、通信局１４（ＳＴＡ４）において、ビーコンの衝突やＡＴＩＭパケットの衝突が生じる可能性があり、問題である。

課題３：パワーセーブモードの実現方法
アドホックモードにおいては、ＡＴＩＭウィンドウ内でランダムアクセスによりＡＴＩＭパケットを投げ合うことによりパワーセーブを実現している。送信する情報が少量のビットであった場合などには、ＡＴＩＭによるオーバーヘッドが大きくなってしまうし、ランダムアクセスによるＡＴＩＭパケットの交換という方法論自体いかにも効率が悪い。

課題４：コーディネーター不在ネットワークにおける帯域予約
また、ＩＥＥＥ８０２．１１方式においては、アドホックモードにおいては帯域予約を行うメカニズムが存在せず、常にＣＳＭＡの動作に従うより他に方法がない。

課題５：ＲＴＳ／ＣＴＳ手順の不完全性
ＩＥＥＥ８０２．１１方式におけるＲＴＳ／ＣＴＳ手順においては、ＣＴＳを受信した通信局のみならずＲＴＳを受信した通信局も送信をストップさせる。しかし、図３５に示したような場合においては、送信をストップさせるべき局は通信局ＳＴＡ４のみであり、通信局ＳＴＡ１は「ＳＴＡ２からＳＴＡ３へのＤＡＴＡの送信」に関しては影響を及ぼさない。ＲＴＳ／ＣＴＳ手順において、ＲＴＳを受信した通信局の送信をストップさせることは安全側へのマージンを大きくとっていることになり、システムスループットを押し下げる要因の一つになっているものと考えられる。

課題６：ＴＤＭＡによるＢＳＳ間の分離に関する考察
上述した課題２において説明したシナリオ（図３７において、通信局ＳＴＡ５、ＳＴＡ６、ＳＴＡ７がＩＢＳＳ（ＩＢＳＳ−Ａ）を構成しており、通信局ＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３がＩＢＳＳ（ＩＢＳＳ−Ｂ）を構成している場合）において、通信局ＳＴＡ４が出現して両方のＩＢＳＳを連結する場合の問題を回避する方法として、ＩＢＳＳ−ＡとＩＢＳＳ−ＢをＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：時分割多元接続）方式で分離する手法が存在する。この場合の例を図３８に示す。これは、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ７０（ＨｉＳＷＡＮａ）方式などで用いられている手法である。あるＢＳＳのフレーム中に子ネットワーク専用の時間帯を構成するものである。しかし、この方法では、リソースの空間的再利用を放棄してしまうことになり、利用効率が大幅に減り、問題である。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、無線ＬＡＮシステムなどの通信システムを、自立分散型のネットワークを構築する場合の問題を解決した優れた無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明のさらなる目的は、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を提供することにある。
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を提供することにある。

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を提供することにある。

本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、複数の通信局からなる無線通信システムにおいて、各通信局が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ことを特徴とする無線通信システムである。

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。

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。

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。

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。

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、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。

本発明によれば、ビーコンの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を提供することができる。

本発明の一実施の形態による通信装置の配置例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による通信装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態による無線通信システムの一例を示すタイミング図である。 本発明の一実施の形態によるビーコン送信タイミングの一例を示すタイミング図である。 本発明の一実施の形態によるビーコン記載情報の一部を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるＮＯＢＩ及びＮＢＡＩ処理手順の一例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による送信不許可区間の定義の一例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるビーコン衝突シナリオの第１の例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるビーコン衝突シナリオの第２の例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるビーコン送信オフセットを示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるビーコン記載情報の一部を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるＭ系列生成回路の例を示したブロック図である。 本発明の一実施の形態によるタイミング制御処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態によるパケット間隔の規定例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による送信優先区間の例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による送信優先区間と競合送信区間を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるパケットフォーマットの一例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるビーコン信号フォーマットの一例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による通信局での通信状態の一例（例１）を示すタイミング図である。 本発明の一実施の形態による通信局での通信状態の一例（例２）を示すタイミング図である。 本発明の一実施の形態による時間軸リソース配分の一例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるビーコン送信タイミング決定に用いる情報の一例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による帯域予約処理の一例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるクワイエットパケットの利用例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるクワイエットパケットの構成例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるＰＨＹフレームの構成例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるメディアスキャンの一例（例１）を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるデータ複数回送信例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるメディアスキャンの一例（例２）を示す説明図である。 従来の無線通信システムの一例（インフラモード）を示す説明図である。 従来の無線通信システムの一例（アドホックモード）を示す説明図である。 従来のアドホックモードにおける信号送信手順の一例を示す説明図である。 従来の無線通信システムにおけるパケット間隔の一例を示す説明図である。 従来の無線通信システムにおけるＣＳＭＡ／ＣＡの手順の例を示す説明図である。 従来の無線通信システムにおけるＣＳＭＡ／ＣＡの動作例を示す説明図である。 従来の無線通信システムにおける帯域予約伝送の例を示す説明図である。 従来の無線通信システムにおける通信状態の一例を示す説明図である。 従来の無線通信システムにおけるサブスロット構成例を示す説明図である。

以下、本発明の一実施の形態を、図１〜図２９を参照して説明する。

本実施の形態において想定している通信の伝播路は無線であり、かつ単一の伝送媒体（周波数チャネルによりリンクが分離されていない場合）を用いて、複数の機器間でネットワークを構築する場合としてある。但し、複数の周波数チャネルが伝送媒体として存在する場合であっても、同様のことがいえる。また、本実施の形態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、以下に説明する各通信局での処理は、基本的にネットワークに参入する全通信局で実行される処理である。但し、場合によっては、ネットワークを構成する全ての通信局が、以下に説明する処理を実行するとは限らない。

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、特定の制御局を配置せず、各通信装置が自律分散的に動作し、いわゆるアドホック・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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、本実施の形態でのパケットフォーマットの例を、図１７に示す。パケットの先頭にはパケットの存在を知らしめる目的で、ユニークワードで構成されるプリアンブルが付加されている。プリアンブルの直後に送信されるヘディング領域には、このパケットの属性、長さ、送信電力、またＰＨＹがマルチ伝送レートモードならペイロード部伝送レートが格納されている。ヘディング領域は、ペイロード部に比べ所要ＳＮＲが数［ｄＢ］程度低くてすむように伝送速度を落とす。このヘディング領域は、いわゆるＭＡＣヘッダとは異なり、ＭＡＣヘッダはＰａｙｌｏａｄ部に含まれている。ペイロード部は図１７でＰＳＤＵ（ＰＨＹ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）と示されている部分であり、制御信号や情報を含むベアラビット列が格納される。ＰＳＤＵは、ＭＡＣヘッダとＭＳＤＵ（ＭＡＣ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）により構成されており、ＭＳＤＵ部に上位レイヤから渡されたデータ列が格納される。

以下では、説明を具体的に行うために、プリアンブルの長さは８［ｕｓｅｃ］であり、ペイロード部のビットレートは１００Ｍｂｐｓで伝送され、ヘディング領域は３バイトで構成され１２［Ｍｂｐｓ］で伝送される場合を想定する。すなわち、一つのＰＳＤＵを送受信する際には、１０［ｕｓｅｃ］（＝プリアンブル８［ｕｓｅｃ］＋ヘディング２［ｕｓｅｃ］）のオーバーヘッドが生じている。

なお、本実施の形態での基本的なアクセス手順は、従来と同様のＣＳＭＡ／ＣＡであり、送信前にメディアがクリアであることを確認した後に送信を行うものとしている。

・ビーコン送信手順
まず、図３を用いて本例の各通信局のビーコン送信の手順について説明する。ネットワークに参画する各通信局は、通信局の存在を周辺に知らせたりする目的で、周期的にビーコンを送信する。ここでは、周期を８０［ｍｓｅｃ］と仮定し、８０［ｍｓｅｃ］ごとにビーコンを送信する場合を用いて以下説明を行うが、８０［ｍｓｅｃ］に限定しているわけではない。

ビーコンで送信される情報が１００バイトだとすると、送信に要する時間は１８［ｕｓｅｃ］となる。８０［ｍｓｅｃ］に１回の送信なので、１通信局分のビーコンのメディア占有率は１／４４４４と十分小さい。ステーションに送信信号が到着していない場合でもビーコンは送信するため無駄に見えるが、送信時間率で１／４４４４と十分小さいため、大きな問題とはならない。

各通信局は、周辺の通信局から送信されるビーコンを受信して確認しながら、ゆるやかに同期する。ネットワーク内に新規に通信局が表れた場合、新規通信局は周辺の通信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。以下に例を示す。

周辺に通信局がいない場合、図３（ａ）に示すように、通信局〔番号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。Ｂ０１が通信局〔番号０１〕が送信するビーコンの送信位置（タイミング）を示す。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、ここでのビーコンの間隔は８０［ｍｓｅｃ］である。なお、図３（ｂ），（ｃ），（ｄ）においてもＢに通信局番号を付与して示す位置がビーコンの送信タイミングである。

以降、新規参入通信局は、スーパーフレーム内で既に配置されている他の通信局が送信するビーコンと衝突しないように、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。例えば、図３（ａ）に示すようなビーコン送信状態で、新たな通信局〔番号０２〕が現れると、図３（ｂ）に示すように、通信局０１の存在を認識しつつ、通信局〔番号０１〕のビーコン間隔の真中のタイミングで送信を開始する。

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。

さらにこの図３（ｂ）に示す状態で、新たな通信局〔番号０３〕が現れると、通信局〔番号０１〕と通信局〔番号０２〕の存在を認識しつつ、ビーコン間隔の真中のタイミングで送信を開始する。以下同様のアルゴリズムで、図３（ｃ）、図３（ｄ）に示すように、近隣で通信局が発生するにつれビーコン間隔が狭まっていく。但し、このようにしてビーコン間隔が狭まっていくと、ビーコンで帯域（伝送フレーム周期）が埋まってしまうので、帯域内がビーコンで溢れないように最小のビーコン間隔を規定しておく。例えば、最小のビーコン間隔Ｂｍｉｎ＝６２５［ｕｓｅｃ］に規定した場合、電波の届く範囲内では最大で１２８台の通信局までしか収容できないことになる。

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。

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。

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。

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）。

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には、自局が送信するビーコンの前後は受信動作を行なうことが義務付けられる。また、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。そして、ＴＢＴＴにずれを確認した場合には、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」ものと定義し、最も遅れているＴＢＴＴに合わせて時刻を修正する。

・ＮＢＯＩフィールド
また、ビーコンで送信される情報の一つとして、Ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ Ｂｅａｃｏｎ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ（ＮＢＯＩ）フィールドの記述例を図５に示す。ＮＢＯＩには、自局が受信可能なビーコンの位置（受信時刻）を自局のビーコンの位置（送信時刻）からの相対位置（相対時間）でビットマップにて記載する。図５に示す例においては、最小間隔Ｂｍｉｎ＝５［ｍｓｅｃ］で、ビーコン送信位置が１６種類しか存在できない場合を例にとっており、故にＮＢＯＩフィールド長が１６ビットとなっているが、１６ビットに限られるわけではない。

図５の例では、図４における通信局〔番号０〕が、「通信局〔番号１〕ならびに通信局〔番号９〕からのビーコンが受信可能である」旨を伝えるＮＢＯＩフィールドの例が示されている。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、ビーコンが受信されている場合にはマーク、受信されていない場合にはスペースを割り当てる。図５の例では、０ビット目、１ビット目、ならびに９ビット目がマークされている。０ビット目のマークは、自身のビーコンが送信されていることを示し、１ビット目のマークは、該ビーコンのＴＢＴＴからＢｍｉｎ＊１遅れたタイミングでビーコンが受信されていることを示す。同様に、９ビット目のマークは、該ビーコンのＴＢＴＴからＢｍｉｎ＊９遅れたタイミングでビーコンが受信されていることを示す。

詳細は後述するが、例えば、補助ビーコンを送信する場合などこの他の目的で、ビーコンが受信されていないタイミングに対応するビットに関してマークを行ってもかまわない。

・ＮＢＡＩフィールド
また、ここでは、ＮＢＯＩフィールドと類似して、同じくビーコンで送信される情報の一つとして、Ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ Ｂｅａｃｏｎ Ａｃｔｉｖｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ（ＮＢＡＩ）フィールドを定義する。ＮＢＡＩフィールドには、自局が実際に受信を行っているビーコンの位置（受信時刻）を自局のビーコンの位置からの相対位置でビットマップにて記載する。即ち、ＮＢＡＩフィールドは、自局が受信可能なアクティブの状態にあることを示す。

さらに、前記ＮＢＯＩとＮＢＡＩの二つの情報により、スーパーフレーム内のそのビーコン位置で自局がビーコンを受信する情報を提供する。即ち、ビーコンに含まれるＮＢＯＩ並びにＮＢＡＩフィールドにより、各通信局に関し、下記の２ビット情報を報知することになる。

・ＮＢＯＩ／ＮＢＡＩのＯＲをとる処理
図６には、新規に参入した通信局Ａがスキャン動作により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を設定するまでの様子を示している。

通信局は、スキャン動作によりスーパーフレーム内に３つの局０〜２からのビーコンが受信できたとする。

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。具体的にその手順を説明する、ビーコン１は、ビーコン０の送信タイミングを基準として３スロット遅れて受信されている。この情報を通信局はメモリなどに保持する。そして、ビーコン１に含まれるＮＢＯＩフィールドの後ろ３スロットを先頭にシフトさせ、この情報をメモリ等に保持する（図６第二段）。ビーコン２についても同様の処理を行う（図６第三段）。

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６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６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。

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１０中の“ＮＢＯＩ ｆｏｒ ＴＸ（１ Ｂｅａｃｏｎ ＴＸ）”で示す通りとなる。

なお、通信局Ａが優先送信権利を得るなどの目的で補助ビーコンを送信する際には、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の送信時刻を設定する。図１０に示す例では、２つの補助ビーコンを送信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。

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ことにより、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。
このように、通信局が、新規にネットワークに参入する際には、各通信局から受信したビーコンから得たＮＢＯＩの和をとった結果、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。

上述の説明は、ＮＢＯＩフィールドをＯＲで参照する例を示したが、ＮＢＡＩフィールドも同様の手順により和（ＯＲ）を参照することにより、マークされているタイミングのビーコン送信時刻においては、送信を行わないよう制御を行う。
即ち、通信局が、なんらかの情報を送信する際には、周辺通信局から送信されるビーコンを随時受信しておき、各通信局から受信したビーコンから得たＮＢＡＩフィールドの和（ＯＲ）をとった結果、マークされているタイミングのビーコン送信時刻においては、送信を行わないよう制御を行う。

図７に、この際の処理を示す。ここでは、ＮＢＡＩフィールドが８ビットである場合が示されており、上述した手順で各受信ビーコンのＮＢＡＩフィールドの和（ＯＲ）をとった結果、０ビット目と４ビット目と６ビット目がマークされている場合を例にとっている。０ビット目は自局のビーコンのことでありとくに付加処理は行わない。４ビット目がマークされているので、４ビット目のビーコン送信時刻である時刻Ｔ４においては、自局の送信許可フラグを下げ送信を行わないようにする。また、６ビット目に関しても同様であり、対応する時刻Ｔ６では、自局の送信許可フラグを下げ送信を行わないようにする。これにより、ある通信局がある通信局のビーコンを受信したい場合には、送信局はこの受信を妨げることがなくなり、信頼性の高い送受信を行うことが可能となる。

・ビーコン衝突シナリオ第１の例
図８を用いて、ＮＢＯＩフィールドから得られた情報の使い道の具体的な例を説明する。図８（ａ）〜（ｃ）の左側は通信局の配置状態であり、右側は、それぞれでの各局からのビーコンの送信例を示してある。

図８（ａ）では、通信局１０（ＳＴＡ０）のみが存在して、ビーコンＢ０を送信している場合を示している。このとき、通信局１０はビーコンの受信を試みるが受信されないため、適当なビーコン送信タイミングを設定して、このタイミングの到来に応答してビーコンＢ０の送信を開始することができる。ここではビーコンは８０［ｍｓｅｃ］おきに送信されている。このとき、通信局１０から送信されるビーコンのＮＢＯＩフィールドは全ビットとも０である。

その後、通信局１０の通信範囲内に通信局１１（ＳＴＡ１）が参入してきた場合を示したのが、図８（ｂ）である。通信局１１は、ビーコンの受信を試みると通信局１０のビーコンＢ０が受信される。さらに通信局１０のビーコンＢ０のＮＢＯＩフィールドは自局の送信タイミングを示すビット以外は全ビット０であるため、上述したステップ１にしたがって通信局１０のビーコン間隔のほぼ真ん中にビーコン送信タイミングを定める。通信局１１が送信するビーコンＢ１のＮＢＯＩフィールドは、自局の送信タイミングを示すビットと通信局１０からのビーコン受信タイミングを示すビットに１を設定し、その他のビットを０とする。また、通信局１０も、通信局１１からのビーコンを認識すると、該当するＮＢＯＩフィールドを１に設定する。

さらにその後、通信局１１の通信範囲内に通信局１２（ＳＴＡ２）が参入してきた場合を示したのが図８（ｃ）である。図８の例では、通信局１０は通信局１２にとって隠れ端末となっている。このため、通信局１２は通信局１１が通支局１０からビーコンを受信していることを認識できず、右側に示すように、通信局１０と同じタイミングでビーコンを送信し、衝突が生じてしまう可能性がある。ＮＢＯＩフィールドはこの現象を回避するために用いられる。通信局１２は、ビーコンの受信を試みると通信局１１からのビーコンＢ１が受信される。さらに通信局１１のビーコンＢ１のＮＢＯＩフィールドには、自局の送信タイミングを示すビットに加え、通信局１０がビーコンを送信しているタイミングを示すビットにも１が設定されている。このため、通信局１２は、通信局１０が送信するビーコンＢ０を直接受信はできていない場合であっても、通信局１０がビーコンＢ０を送信するタイミングを認識し、このタイミングでのビーコン送信を避ける。したがって、このとき通信局１２は、通信局１０が送信するビーコンと、通信局１１が送信するビーコンの間隔の真ん中あたりにビーコン送信タイミングを定める。もちろん、通信局１２の送信ビーコンＢ２中のＮＢＯＩでは、通信局１２と通信局１１のビーコン送信タイミングを示すビットを１に設定する。

通信局１０と同じタイミングでビーコンを送信し衝突が生じてしまうＮＢＯＩフィールドはこの現象を回避するために用いられる。すなわち、ＮＢＯＩフィールドを用いることにより、図８（ｃ）の右側に示すビーコン衝突シナリオ（第１の例）は発生しないことになる。

このように、本実施形態に係る無線通信システムでは、各通信局はビーコン情報を報知することにより、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ことができ、新規に参入する通信局は、ビーコン信号を受信することにより、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して、既存のビーコン信号との衝突を避けてビーコン送出することにより新たなネットワークを構築することができる。

・ビーコン衝突シナリオ第２の例
上述したビーコン衝突シナリオ第１の例以外の場合に、ビーコンが衝突するケースを想定する。これをビーコン衝突シナリオ第２の例とし、図９に示す。第２の例は、すでにネットワークを構築している系同士が接近してくる事例である。

図９（ａ）においては、通信局１０（ＳＴＡ０）と通信局１１（ＳＴＡ１）は、通信局１２（ＳＴＡ２）と通信局１３（ＳＴＡ３）とは電波の届かない範囲に存在しており、通信局１０と通信局１１が通信を行っている。またこれとはまったく独立して、通信局１２と通信局１３が通信を行っている。このときの各局のビーコン送信タイミングが、図９（ａ）の右側に記されているとおり、互いに認識していない局同士で運悪く偶然に重なっている場合を想定する。その後、各局が移動し、図９（ｂ）に示すように、各局が送受信可能な状態になった場合を想定すると、各局のビーコンが衝突するという事態に陥る。

このような衝突は、次のような処理で回避できる。
・ＴＢＴＴオフセットインディケーター（Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）
図１０には、ＴＢＴＴと実際にビーコンを送信する送信時刻が示されている。
ビーコンの送信タイミングは８０［ｍｓｅｃ］毎とステップ１で定めてある。この８０［ｍｓｅｃ］ごとに定めたビーコンの送信時刻をＴＢＴＴ（Ｔａｒｇｅｔ Ｂｅａｃｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｔｉｍｅ）と定義する。本実施の形態においては、上述したビーコン衝突シナリオ第２の例のような場合に、連続的にビーコンが衝突することを防ぐ目的で、ビーコンの送信タイミングをＴＢＴＴから故意にずらす。例えば、実際のビーコン送信時刻を図１０に示したように、ＴＢＴＴ、ＴＢＴＴ＋２０［ｕｓｅｃ］、ＴＢＴＴ＋４０［ｕｓｅｃ］、ＴＢＴＴ＋６０［ｕｓｅｃ］、ＴＢＴＴ＋８０［ｕｓｅｃ］、ＴＢＴＴ＋１００［ｕｓｅｃ］、ＴＢＴＴ＋１２０［ｕｓｅｃ］のいずれかの時刻となるようにＴＢＴＴオフセットを定義した場合、スーパーフレーム周期ごとにどのＴＢＴＴオフセットで送信するかを決定し、ビーコンに含まれるＴＯＩＳＳフィールド（後述）を更新する。ビーコン送信に先立ち今回はＴＢＴＴからどれだけずらして送信するかをランダムに選択してもよい。

ここでは、２０［ｕｓｅｃ］ステップで定義したが、２０［ｕｓｅｃ］である必要はなく、もっと小さいステップで定義してもかまわない。このように、ＴＢＴＴから故意にずらした分をＴＢＴＴオフセットと呼ぶ。

また、ビーコンで送信される情報の一つとして、図１５に示すようなＴＢＴＴ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ（ＴＯＩＳＳ）フィールドを定義しておく。ＴＯＩＳには、今回のビーコンがＴＢＴＴに比してどのくらい故意にずらして送信が行われたかを示すビーコン送信オフセット値が記されている。図１１の例では、ＴＢＴＴオフセットの値が７段階ある場合を示し、ＴＯＩＳフィールド長は３ビット「２∧３＞＝７」となっている。ＴＢＴＴ時に他パケットが伝送されている場合には、該パケットの伝送が終了してからビーコンを送信する場合があるため、ビーコンは送信局が意図した時刻に送信できない場合も存在する。この場合はＴＯＩＳとして、ＴＢＴＴ＋Ｘを示すビットをセットし、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えなかった旨を伝達する。

上述したように、ビーコン送信の時刻をＴＢＴＴオフセットに従ってずらすことにより「ビーコン衝突シナリオ第２の例」のようなワーストケースであっても、ビーコン信号が継続的に衝突する事態を避けることができる。

なお、ＴＢＴＴオフセットは、ＰＮ系列などの擬似ランダム系列で与えることもできる。図１２は、簡単な演算で得ることができる１６ビットの擬似ランダム系列（Ｍ系列）でＴＢＴＴオフセットを発生させる回路構成の例を示した図である。レジスタ８０にセットされたビット列を、加算器８１，８２，８３による加算で得た値に１ビットずつ更新させ、レジスタ８０の所定位置の値を取り出して、加算器８４〜９２で加算して、レジスタ９３に３ビットを入力させて、その３ビットをＴＢＴＴオフセットとする。このようにすることでも、ビーコン信号が継続的に衝突する事態を効果的に避けることができる。

上記では、ビーコンに含まれる情報として、ＴＯＩＳフィールドを定義する説明を行ったが、ＴＯＩＳフィールドのかわりに、図１２に示した擬似ランダム系列のレジスタ８０の中身（ＴＯＩ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）をビーコンに含まれる情報として送信する場合もある。該レジスタ８０の中身をビーコンに含まれる情報として送信する場合、該信号受信した受信局は図１２に記載の手段でレジスタ９３の情報を抽出し、ＴＯＩ情報を得ることが可能である。ＴＯＩＳの算出は、定期的に送信されるビーコンを送信する毎に行う。これより、一度ビーコンを受信した局は該送信局のＴＯＩＳ情報をフリーランで算出することが可能となり、ビーコンの受信に先立ち、次回、次々回のＴＢＴＴオフセットを得ることができる。

なおこの場合においても，送信局が意図した時刻に送信できなかった場合には，ＴＯＩシーケンス（ＴＯＩ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）としてオールゼロを送信するなど、ビーコン受信局に、今回のビーコン送信タイミングは意図した時刻に行えなかった旨を伝達する。

・ビーコン送信タイミング変更リクエスト
ところで、「ビーコン衝突シナリオ第２の例」のような場合、数回に一回はビーコンが衝突することになり問題が残る。そこで、各局は、複数局におけるＴＢＴＴがほぼ同時に設定されていると認識した場合は、該ビーコン送信局のいずれかに対してＴＢＴＴを変更してほしい旨のリクエストメッセージを送信することができる。該メッセージを受け取った通信局は、周辺局のビーコンをスキャンし、自局においてビーコンが受信されておらず、かつ受信ビーコンのＮＢＯＩにより１がセットされていない時刻を新たなＴＢＴＴ（新ＴＢＴＴ）として設定する。新ＴＢＴＴを設定した後、実際にＴＢＴＴを変更する前に、現行ＴＢＴＴで送信するビーコンに「新ＴＢＴＴを設定したのでこれからＸＸ［ｍｓｅｃ］後にＴＢＴＴを変更します」というメッセージを掲載した後に、ＴＢＴＴの変更を行う。

・クロック周波数ずれ対策
次に、各通信局間で生じるクロック周波数のずれをなくすためのメカニズムについて説明する。各通信局のクロックがずれていると送受信のタイミングが各局間でドリフトが生じる。仮に、クロックの精度として±２０ｐｐｍまでのずれを許容したとすると、８０［ｍｓｅｃ］で３．２［ｕｓｅｃ］ずれる。そのまま放置しておくと、ビーコン送信のタイミングが重なる事態が生じる。そこで、各通信局は４．０［ｓｅｃ］程度につき一度以上は周辺から送信されてくるビーコンを連続的にスキャンする。その時間は、自局のビーコン送信間隔以上の時間にわたって受信するのが望ましい。そして、最も遅れている通信局のビーコン送信タイミング（ＴＢＴＴ）に合わせる。最高にずれている場合、４．０［ｓｅｃ］の間で約１６０［ｕｓｅｃ］ずれることになるが、ずれ情報を入手した後は自局内でタイミングを制御するなどの方策をとることができる。

なお、ビーコンのスキャンは、上記目的のほか、周辺機器の状態（プレゼンス）に変化が生じていないかどうかを確認する目的でも行われる。即ち、スキャンを行っている最中に、これまでに存在していなかった通信局からのビーコンが受信された場合、新規通信局が現れた旨を該ビーコンで報知されている情報とともに上位レイヤに通達する。逆に、これまで受信可能であった通信局のビーコンが受信できなかった場合は、その旨を記憶しておく。複数回のスキャンにわたり同一通信局からのビーコンが受信できなかった場合には、該通信局がネットワークから離脱したと認識し、上位レイヤに通達する。あるいは、これまで受信可能であった通信局のビーコンが受信できなかった場合は、周辺の通信局の状態に変化が生じたものとみなし、その旨を逐次上位レイヤに通達し、近隣局のリスト（Ｎｅｉｇｈｂｏｒ Ｌｉｓｔ）の更新を行なう。

次に、クロック周波数ずれ対策のためのアルゴリズムの詳細を、図１３のフローチャートを参照して説明する。クロック周波数ずれ情報はビーコンのスキャンにより行われる。ビーコンスキャン（クロック周波数ずれ対策処理）を開始するとまずタイマーがセットされ、ビーコン間隔である８０［ｍｓｅｃ］のカウントを開始する。このカウントが終了したか否か判断し（ステップＳ１）、カウントが終了した時点でビーコンのスキャンならびクロック周波数ずれ対策処理に要する情報収集も終了する。タイマーが終了するまでビーコンの受信を試みる。ビーコンが受信されると（ステップＳ２）、自局内で計算したＴＢＴＴと受信したビーコンのＴＢＴＴを比較する。受信したビーコンのＴＢＴＴは、ビーコンを受信した時刻とＴＯＩＳフィールドを参照することにより得ることができる。なお、ＴＯＩＳフィールドがＴＢＴＴ＋Ｘとセットされていた場合には、該ビーコンの受信時刻は集計対象から外す。

ＴＯＩＳシーケンスがビーコンに記載されていた場合には、ＴＢＴＴ＋Ｘを示す表記として全ビット０をセットし、これを受信した局は、ＴＯＩＳシーケンスがすべて０だった場合には、該ビーコンの受信時刻は集計対象からはずす。

通信局は、集計対象のビーコンに関して「自局内で計算したＴＢＴＴよりも受信したビーコンのＴＢＴＴがどれだけ遅れているか」を算出し（ステップＳ３）、タイマーが終了するまでに受信された全てのビーコンの中で、どのビーコンのＴＢＴＴが最も遅れているか判断して（ステップＳ４）、この遅れ量を最も遅れているタイミング（Ｍｏｓｔ Ｄｅｌａｙｅｄ Ｔｉｍｉｎｇ：ＭＤＴ）として記憶する（ステップＳ５）。タイマーが終了した時点で得られているＭＤＴから予め設定してあるａ［ｕｓｅｃ］（たとえば２［ｕｓｅｃ］）を差し引いた値をαとする（ステップＳ６）。αが正の数すなわち、ＭＤＴからａ［ｕｓｅｃ］を差し引いてもなおかつ自局のクロックよりも遅れているか否か判断し（ステップＳ７）、遅れている場合には、αだけ自局のクロックを遅らせる（ステップＳ８）。

このような処理を行うことにより、各通信局のクロックがずれている場合であっても、基本的に系内に存在する通信局の最も遅いクロックにあわせて時刻が刻まれることになり、送受信のタイミングがドリフトして重なっていくという事態は避けることができる。上記の値ａ［ｕｓｅｃ］はタイミング制御に要求される仕様に応じて設定すべき値であり、ここでは限定は行わない。

なお、スキャンの間隔は、はじめは１［ｓｅｃ］程度の比較的短い間隔を設定しておき、上記のクロックドリフト値の抽出作業に際して、自局と周辺局のクロック周波数の不一致が著しくないと判断した場合に、段階的に長い間隔を設定していくなどという手法を併用するとクロックドリフトによる影響をさらに抑えることができる。

・特定局ビーコンの受信停止
各通信局は、上記の手順にしたがって、周辺局の送信するビーコンを受信するが、上位レイヤから、「この通信局とは今後通信を行わない」という指示を受けた場合には、該通信局のビーコン送信時刻での受信作業を行わない。これにより、自局と関連のない通信局との間で不要な受信処理を削減することが可能となり、低消費電力化に貢献することが可能となる。「この通信局とは今後通信を行わない」という指示は、通信局の機器の属性から判断される場合や、認証が行えなかった場合や、ユーザにより指定される場合などが存在する。

・パケット間隔（Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）の定義
ＩＥＥＥ８０２．１１方式などの場合と同様に、本例においても複数のパケット間隔を定義する。ここでのパケット間隔の定義を、図１４を参照して説明する。

ここでのパケット間隔は、短いパケット間隔であるＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）と、長いパケット間隔であるＬＩＦＳ（Ｌｏｎｇ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）の２つを定義する。プライオリティが与えられたパケットに限りＳＩＦＳのパケット間隔で送信を許容し、それ以外のパケットはＬＩＦＳ＋ランダムに値を得るランダムバックオフのパケット間隔だけメディアがクリアであることを確認した後に送信を許容する。ランダムバックオフ値の計算方法は既存技術で知られている方法をとる。

さらに本例においては、上述したパケット間隔である「ＳＩＦＳ」と「ＬＩＦＳ＋バックオフ」のほか、「ＬＩＦＳ」と「ＦＩＦＳ＋バックオフ」（ＦＩＦＳ：Ｆａｒ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）を定義する。通常は「ＳＩＦＳ」と「ＬＩＦＳ＋バックオフ」のパケット間隔を適用するが、ある通信局に送信の優先権が与えられている時間帯においては、他局は「ＦＩＦＳ＋バックオフ」のパケット間隔を用い、優先権が与えられている局はＳＩＦＳあるいはＬＩＦＳでのパケット間隔を用いるというものである。「ある通信局に送信の優先権が与えられている時間帯」については、以下で説明する。

・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、本例では、ビーコンを送信した後しばらくの間は、該ビーコンを送信した局に送信の優先権を与える。ビーコン送信局に優先送信権が与えられる様子の一例を図１５に示す。図１５では、この送信優先区間として４８０［ｕｓｅｃ］が与えられる場合の例を示している。この優先区間をＴＰＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ Ｐｅｒｉｏｄ）と定義する。ＴＰＰは、ビーコン送信直後に開始し、ＴＢＴＴからＴ＿ＴＧＰ経過した時刻に終了する。各通信局はスーパーフレームごとにビーコンを送信するため、基本的には各通信局に対して、同時間率のＴＰＰが配布される形となる。一の通信局のＴＰＰが満了すると、他の通信局がビーコンを送信するまでの間がＦＡＰ（Ｆａｉｒｌｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ）となる。

ＦＡＰ（Ｆａｉｒｌｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ）では、通常のＣＳＭＡ／ＣＡ方式（若しくは、後述するＰＳＭＡ／ＣＡ方式）による公平なメディア獲得競合が行なわれる。
図１６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。

なお、ここではビーコンの送信直後から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の開始時刻を設定してもかまわない。また、ＴＰＰは、ＴＢＴＴから４８０［μｓｅｃ］といった形で定義される場合もある。また、図１５に示す通り、ＴＧＰの領域は、ＴＢＴＴを基準にした期間Ｔ＿ＴＰＰを持って満了するため、ＴＢＴＴオフセットによりビーコンの送信時刻が遅れた場合には、ＴＰＰの領域は削減されることになる。

ここで、スーパーフレーム内の各フィールドにおけるパケット間隔（Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）について説明する。各通信局は、ＦＡＰにおいてはすべての通信局は”ＬＩＦＳ＋バックオフ”の間隔での送信を行うことができ、公平なコンテンション制御によるアクセス権の獲得が行なわれる。例えば、アクセス権を獲得するためにＲＴＳや短いコマンドの送信が”ＬＩＦＳ＋バックオフ”の間隔で送信が行なわれ、その後に送信されるＣＴＳやデータやＡｃｋは、”ＳＩＦＳ”の間隔で送信が行なわれる。以下にＦＡＰにおけるＩＦＳパラメータを示す。

一方、ＴＰＰの領域ではビーコンを送信した通信局がアクセス権を得て、ＳＩＦＳ時間経過後にフレームの送信を許容する。また、そのビーコンを送信した通信局が指定した通信局にも優先送信権が与えられ、ＳＩＦＳ時間経過後にフレーム送信を許容する。
優先送信権を獲得した通信局が、特定の通信局に対してＲＴＳを送信したがＣＴＳの応答がない場合、優先送信権を獲得している通信局はＬＩＦＳの間隔でＲＴＳの再送を行う。
また、優先送信権を獲得した通信局への送信データを保有している別の通信局は、「該ノードが送信データを保有していない」旨を確認した場合には、ＳＩＦＳ＋バックオフ（Ｂａｃｋｏｆｆ）での送信を許容する。但し、第３の通信局では、優先送信権を獲得した通信局がＤａｔａを保有していることを知るすべがないことが多い。
優先送信権を得ていない通信局は、ビーコンを受信することにより他通信局の優先送信が開始されることを認識し、Ｔ＿ＴＰＰの間にわたり基本フレーム間隔をＦＩＦＳに設定し、ＦＩＦＳ＋バックオフのフレーム間隔でアクセス権獲得を試みる。
上記の手順により、ＴＰＰ領域で優先送信権を獲得した通信局が送受信するデータを保持している場合にはその通信局にアクセス権が与えられ、送受信すべきデータを保持していない場合には、その通信局のアクセス権が放棄され、他の通信局がアクセス権を獲得するというメカニズムが実現される。

各通信局の種類と状態によって、以下のような制御が必要になる。

また、自局のＴＰＰ内でのパケットの送信に関してはＬＩＦＳの間隔での送信をも許容する。さらに、他局のＴＰＰ内でのパケットの送信に関してはＦＩＦＳ＋バックオフの間隔での送信とする。ＩＥＥＥ８０２．１１方式においては、常にパケット間隔としてＦＩＦＳ＋バックオフがとられていたが、本例の構成によれば、この間隔を詰めることができて、より効果的なパケット伝送が可能となる。

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。

・ＴＰＰの使い方の応用
ちなみに、ＴＰＰを４８０［ｕｓｅｃ］と定義した場合には、６０［Ｂｙｔｅ］相当のパケットを２１個、あるいは６０００［Ｂｙｔｅ］のパケットを約１個送信することが可能である。すなわち、メディアがどんなに混雑していても、８０［ｍｓｅｃ］おきに２１個程度のＡＣＫ送信は保証されていることになる。あるいは、ＴＰＰだけを用いた場合６００［ｋｂｐｓ］（＝６０００［Ｂｙｔｅｌ／８０［ｍｓｅｃ］）の伝送路を最低限確保していることになる。

なお、上記では、ＴＰＰ中の通信局にのみ優先送信権が与えられる説明を行ったが、ＴＰＰ中の通信局に呼び出された通信局にも優先送信権利を与える。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わかっている場合には、その「他局」宛てにページング（Ｐａｇｉｎｇ）メッセージ或いはポーリング（Ｐｏｌｌｉｎｇ）メッセージを投げたりしてもよい。

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事を知らない場合、該通信局は何もせず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、ＬＩＦＳ＋バックオフあるいは ＦＩＦＳ＋バックオフ経過後に他局がこの時間帯でも送信を開始する。

図１６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。

・ビーコンのフィールド
本実施形態に係る自立分散型無線通信システムにおいて送信されるビーコンに記載された情報について説明する。図１８にビーコン信号フォーマットの一例を示す。

図１７を用いてすでに説明したように、パケットの先頭には、パケットの存在を示すプリアンブルがついており、その次にパケットの属性や長さなどが記載されているヘディング領域が存在し、その後ろにＰＳＤＵが連結されている。ビーコンを送信する場合、ヘディング領域において、該パケットがビーコンである旨を示す情報が掲載されている。また、ＰＳＤＵ内にビーコンで報知したい情報が記載されている。

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、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ＴＯＩ（ＴＢＴＴ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）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（Ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ Ｂｅａｃｏｎ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）フィールドと、自局がどの時刻に送信されるビーコン信号を受信しているかを示す情報であるＮＢＡＩ（Ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ Ｂｅａｃｏｎ Ａｃｔｉｖｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）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フィールドと、現在この通信局が誰宛てに情報を有しているかを報知する情報であるＴＩＭ（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｍａｐ）フィールドと、ＴＩＭフィールドに掲載されている受信局のうち、直後のＴＰＰにおいて送信を予定していることを示すＰａｇｅ（Ｐａｇｉｎｇ）フィールドと、当該局がどのレベル（受信ＳＩＮＲ）までの受信信号を受信信号として検出しているかの情報を格納するＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌフィールドと、当該局が内包している時刻情報を通達するＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）フィールドと、当該局のオーナーなどを示す識別子であるＮｅｔＩＤ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）フィールドなどが含まれている。

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。

ＴＯＩ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。

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。

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。

ＮＢＡＩフィールドには、自局が実際に受信を行っているビーコンの位置（受信時刻）を自局のビーコンの位置からの相対位置でビットマップにて記載する。即ち、ＮＢＡＩフィールドは、自局が受信可能なアクティブの状態にあることを示す。

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。

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。

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シリアル番号がＳｅｒｉａｌフィールドに記載される。

ＴＩＭフィールドには、現在この通信局が誰宛てに情報を有しているかの報知情報が格納される。ＴＩＭを参照することにより、受信局は自分が受信を行わなければならないことを認識することができる。

また、Ｐａｇｉｎｇは、ＴＩＭに掲載されている受信局のうち、直後のＴＰＰにおいて送信を予定していることを示すフィールドであり、このフィールドで指定された局はＴＰＰでの受信に備えなければならない。そのほかのフィールド（ＥＴＣフィールド）も用意されている。

ＴＳＦフィールドは，当該局が内包している時刻情報を通達するフィールドであり、この時刻はメディアアクセスの用途とは別用途で、主にアプリケーションの同期の目的で用いられる。ビーコンの送信時刻の変更やＴＤＭＡ構造保持のためのクロックの補正や、ＴＢＴＴオフセットなどといったアクセス制御とは無関係に、送信局の備えるクロックに忠実にフリーランではじき出される当該信号の送信時刻を掲載する。受信局は、この値を受信時刻とともに上位レイヤに提供し、当該局から送信される情報の基準時刻情報として保持することがある。

ＮｅｔＩＤフィールドは，当該局のオーナーなどを示す識別子であり、受信局は、このフィールドを参照することにより、自局と当該局が論理的に同一のネットワークに属しているか否かを認識することができる。

・定常状態における送受信機の手順その１
典型的な通信局の送受信手順例について図１９を用いて説明する。図１９では、通信局ＳＴＡ０と通信局ＳＴＡ１に関しての説明が、通信局ＳＴＡ０から通信局ＳＴＡ１に対して送信を行う場合を例にとって、なされている。各通信局は、毎回、他局のビーコン信号を受信しているとは限らない。上位レイヤからの指示などにより、受信頻度を落としている場合もある。図１９（ａ）が通信局ＳＴＡ０と通信局ＳＴＡ１の間で送受信されるパケットのシーケンス図を示し、図１９（ｂ）が通信局ＳＴＡ０の送信部の状態、図１９（ｃ）が通信局ＳＴＡ０の受信部の状態を示している。送受信部の状態は、ハイレベルがアクティブ状態（受信又は送信を試みている状態）であり、ローレベルがスリープ状態を示している。

まず、通信局ＳＴＡ０はメディアがクリアなことを確認した後にビーコンを送信する。このビーコン中のＴＩＭと（あるいは）ＰＡＧＥにおいて、通信局ＳＴＡ１が呼び出されているものとする。該ビーコンを受信した通信局ＳＴＡ１は、ページング情報に対するレスポンスを行う（０）。このレスポンスは通信局ＳＴＡ０のＴＰＰ中に相当するため、優先権を得ているためＳＩＦＳ間隔で送信される。以降、ＴＰＰ内での通信局ＳＴＡ１と通信局ＳＴＡ０の間の送受信は優先権を得ているためＳＩＦＳ間隔で送信される。レスポンスを受信した通信局ＳＴＡ０は、通信局ＳＴＡ１が受信可能状態にあることを確認すると、通信局ＳＴＡ１宛てのパケットを送信する（１）。さらに図１９では、通信局ＳＴＡ１宛てのパケットが存在するのでもう一つパケットを送信している（２）。２つ分のパケットを受信した通信局ＳＴＡ１は、これらが正常に受信されたことを確認した上で、ＡＣＫを送信する（３）。その後、通信局ＳＴＡ０は最後のパケットを送信する（４）。ところが、先のＡＣＫを受信した間に通信局ＳＴＡ０のＴＰＰが終了し、（４）の送信時はＦＡＰに突入している。ＦＡＰにおいては、送信優先権がないため（４）のパケットに関してはＬＩＦＳ＋バックオフの間隔で送信を行う。通信局ＳＴＡ１は（４）のパケットに対応するＡＣＫを送信する（５）。

最後の送信が行われてからしばらくの間をリッスンピリオド（Ｌｉｓｔｅｎ Ｐｅｒｉｏｄ）と定義し、各通信局は受信機を動作させることを義務付ける。図１９にもこの様子が示されている。リッスンピリオド内で受信パケットが存在しない場合、通信局はスリープ状態へと状態を変更し、送受信機をストップさせ消費電力の削減を試みる。ただし、あらかじめ「スリープ状態への変更を希望しない」旨のなんらかのメッセージを他局から受信していたり、上位レイヤから同様のメッセージを受けている場合にはこの限りではなく、引き続き受信部の動作を継続する。

一旦、スリープ状態に落ちた通信局は、例えば他局のビーコンの受信や自局のビーコンの送信など、なんらかの次回の送受信が予定されている時刻をトリガにスリープ状態を解除し、アクティブ状態に戻る。図１９の例では、通信局ＳＴＡ１のビーコン受信のために一旦アクティブ状態に戻るが、通信局ＳＴＡ１の送信ビーコンのＴＩＭならびＰＡＧＥで、通信局ＳＴＡ０宛てのパケットが存在しないことを確認して、再度スリープ状態に落ちている。その後、自局のビーコン送信に先立ちメディアセンスのために受信部を動作させ、メディアがクリアであることを確認した後にビーコンを送信している。今回のビーコン送信においては、ＴＩＭやＰＡＧＥにての呼び出しは行っていないが、通信局ＳＴＡ０はビーコンを送信したので、上記の手順にしたがい、送信後、リッスンピリオドに入りしばらくの間は自局宛ての信号が受信されないかを監視するが、何も受信しないままリッスンピリオドが終了し、再度スリープ状態へと状態を変化させる。

上述した送受信手順例その１をまとめる。
信号の送信はビーコンによる呼び出しを皮切りに開始され、最後のパケットの送受信の後、しばらく受信を試みるが自局宛てのパケットが到来しなければスリープ状態（Ｓｌｅｅｐ Ｓｔａｔｅ）に移行する。他局のビーコンの受信あるいは自局のビーコンの送信をトリガにアクティブ状態（Ａｃｔｉｖｅ Ｓｔａｔｅ）へと戻る。つまり、なんらかの信号を送信してから規定されている期間は、受信部（通信部）を必ず作動させておく。

・定常状態における送受信機の手順その２（Ｐａｇｉｎｇ Ｔｒａｎｓｆｅｒシーケンス）
もう一つの典型的な通信局の送受信手順例について図２０を用いて説明する。各通信局は、毎回、他局のビーコンを受信しているとは限らない。上位レイヤからの指示などにより、受信頻度を落としている場合もある。この場合の送受信手順について説明する。図２０では、通信局ＳＴＡ０と通信局ＳＴＡ１に関しての説明が、通信局ＳＴＡ１から通信局ＳＴＡ０に対して送信を行う場合を例にとって、なされている。図２０（ａ）が通信局ＳＴＡ０と通信局ＳＴＡ１の間で送受信されるパケットのシーケンス図を示し、下段図２０（ｂ）がＳＴＡ０の送信部の状態、図２０（ｃ）がＳＴＡ０の受信部の状態を示している。送受信部の状態は、ハイレベルがアクティブ状態（受信又は送信を試みている状態）であり、ローレベルがスリープ状態を示している。

通信局ＳＴＡ１は、メディアがクリアなことを確認した後にビーコンを送信する。このとき通信局ＳＴＡ０はスリープ状態にあり、ビーコンを受信していない。従って、このビーコン中のＴＩＭと（あるいは）ＰＡＧＥにおいて、通信局ＳＴＡ０が呼び出されていたとしても、通信局ＳＴＡ０は反応しない。その後、通信局ＳＴＡ０は自局のビーコン送信時刻にビーコンを送信する。通信局ＳＴＡ１は、通信局ＳＴＡ０のビーコン受信をトリガに、定められたランダムバックオフの手順にしたがって通信局ＳＴＡ０宛てにページング情報を送信する。通信局ＳＴＡ０はビーコン送信後、リッスンピリオドにわたり受信機を動作させているため、このページング情報を受信することができる。即ち、通信局ＳＴＡ０は該ページング情報を受信すると、通信局ＳＴＡ１が自局宛ての情報を保持していることを知ることができる。

この時点で、通信局ＳＴＡ０は通信局ＳＴＡ１に対しページング情報に対するレスポンスを行い、通信局ＳＴＡ０から通信局ＳＴＡ１への情報の伝送を開始することもある（図示せず）。図２０では、この時点では情報の伝送を開始しない場合の例を示している。その後、通信局ＳＴＡ１のビーコン送信時刻になると、通信局ＳＴＡ０は先のページング情報に起因して通信局ＳＴＡ１からの情報を受信するよう試み、通信局ＳＴＡ１のビーコンを受信する。このビーコン中のＴＩＭと（あるいは）ＰＡＧＥにおいて、通信局ＳＴＡ０が呼び出されていたと仮定する。該ビーコンを受信した通信局ＳＴＡ０は、ページに対するレスポンスを行う（０）。このレスポンスは通信局ＳＴＡ１のＴＰＰ中に相当し、優先権を得ているためＳＩＦＳ間隔で送信される。以降、ＴＰＰ内での通信局ＳＴＡ１と通信局ＳＴＡ０の間の送受信は優先権を得ているためＳＩＦＳ間隔で送信される。レスポンスを受信した通信局ＳＴＡ１は、通信局ＳＴＡ０が受信可能状態にあることを確認すると、通信局ＳＴＡ０宛てのパケットを送信する（１）。これ受信した通信局ＳＴＡ０は正常に受信されたことを確認した上で、ＡＣＫを送信する（２）。その後、通信局ＳＴＡ０はリッスンピリオドにわたり受信機を動作させ、自局宛てのパケットが受信されないことを確認してスリープ状態へと変更する。

なお、上記においては、リッスンピリオドでは受信機が動作していることを前提としてビーコンの受信を皮切りに該ビーコンの送信局に宛ててパケットを送信する場合の例を示したが、このほか、送信に先立ってメディアセンスを行っている場合には、ビーコン送信時刻前も受信機が動作していることは明白であり、この時間帯を狙って送信処理を行っても同様の効果が得られる。

上述した送受信手順例その２をまとめる。
信号の送信は受信側のビーコン送信直後にページング情報を送信し、これにより受信側がアクティブ状態に変化し、送受信処理が開始される。或いは、その後の送信側のビーコンによる呼び出しを皮切りに開始される。そして受信部は、最後のパケットの送受信の後、しばらく受信を試みるが自局宛てのパケットが到来しなければスリープ状態に落ち、他局のビーコンの受信あるいは自局のビーコンの送信をトリガにアクティブ状態へともどる。つまり、受信側のリッスンピリオド若しくはビーコン送信に先立つメディアセンス区間でページング情報を送信する。

なお、上記送受信手順２における受信側のビーコン送信直前／直後に送信されるメッセージはページング情報には限らないが、複数局からメッセージのアクセスが競合する可能性があるため、ページングやビーコン送信タイミング変更リクエストなどの緊急度の高いメッセージに限り送信を行うことが望ましい。

上記の説明においては、説明の簡略化の都合上、パケット送信に先立つＲＴＳ／ＣＴＳ手順を省いた形で説明を行っているが、必要に応じて、ＲＴＳパケットをＣＴＳパケットの交換をパケットの送信に先立ち行う場合もある。なお、その場合、ビーコンによるページングがＲＴＳ相当、ページレスポンスがＣＴＳ相当の役割を担うことは言うまでもない。

また、上述の例では、データ送信開始前に通信局間でページング情報とそのレスポンスのネゴシエーション処理を行う例を示したが、ある通信局宛のデータを保持している送信元通信局が、受信先通信局のリッスンピリオド内や、その通信局が受信動作を行っているＡｃｔｉｖｅなタイミングでネゴシエーションなしにデータの送信を開始してもよい（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒシーケンス）。この場合は、コネクション確立のための処理を省くことができるため、効率がよい。

・ビーコンの送信タイミング決定処理の応用
ビーコンの送信タイミングに関して説明する。まず、図２１と図２２を用いて説明する。
例えば、通信局ＳＴＡ−０と通信局ＳＴＡ−１という２つの通信局が電波到達範囲内に存在する場合を想定する。この場合、ビーコンＢ０，Ｂ１は、ほぼ互い違いに配置され、図２１に示すような約４０［ｍｓｅｃ］間隔のタイミング関係になる。通信局ＳＴＡ−０と通信局ＳＴＡ−１の送信データ量がそれほど多くない場合、通信局ＳＴＡ−０からの送信信号は、通信局ＳＴＡ−０からのビーコンの送信を皮切りに開始され、暫く後に送信が終わる。通信局ＳＴＡ−１からの送信信号も同様であり、送信情報量がビーコンの間隔よりも短い時間で終了すれば、通信局ＳＴＡ−０と通信局ＳＴＡ−１の送信要求が衝突することはないはずである。

同様に３つの通信局が存在した場合を示すと、図２２に示すようになる。
ここでは、通信局ＳＴＡ−２が新規参入した場合を想定している。通信局ＳＴＡ−２のビーコン送信タイミングは図上の２０［ｍｓｅｃ］でも６０［ｍｓｅｃ］でもかまわない。しかし、通信局ＳＴＡ−２はビーコンの送信タイミングを決定する前に、メディア状態を走査し、トラヒックが、図２２中のビーコンＢ０に続いたパケット送信Ｐ０、及びビーコンＢ１に続いたパケット送信Ｐ１としてある場合、通信局ＳＴＡ−２はビーコンＢ２を２０［ｍｓｅｃ］のタイミングで送信したほうが衝突が少なくてすむことがわかる。このように観点から、通信局ＳＴＡ−２はメディアの占有状態、即ち各通信局のトラヒック量を考慮してビーコンの送信時刻を決定することが可能になる。通信局により送信のアクティビティが大きく異なるような場合にはとくに有効である。

・ストリームデータ送信のための帯域予約など
さらに、系内に広帯域のストリームデータを送信する通信局が存在する場合を考えてみる。送信局は一定帯域の信号を衝突させずに連続して送信したい。この場合、送信局は、スーパーフレーム周期内でビーコンの送信頻度を上げる。図２３で一例を示して説明する。
ビーコンＢ１を送信していたのを変更し、他のタイミングでもビーコンＢ１′を送信する。

通常、チャネルにおけるスーパーフレーム周期はビーコン間隔によって定義される。本実施形態において、１つのスーパーフレーム周期における２個目以降のビーコンは、送受信区間を得ることを主目的として送信されるもので、ネットワーク構築のために送信される本来のビーコンとは性質を異にする。本明細書では、１つのスーパーフレーム周期における２個目以降のビーコンを「補助ビーコン」と呼ぶ。

他方、帯域（スーパーフレーム周期）内がビーコンで溢れないようにミニマムのビーコン間隔Ｂｍｉｎが規定されており、スーパーフレーム周期内に収容可能な通信局の台数には上限がある（前述）。このため、新規の通信局が参入してきたときには、これをスーパーフレーム周期内に収容するために、補助ビーコンを解放する必要がある。

図２３では、連続的にビーコンＢ１及びＢ１′を送信する例を示したが、別にこの限りではない。ビーコンを送信するとその直後にＴＰＰがくっついてくるため、アクセス獲得競合を行うことなくメディアの獲得が可能となる。メディアの占有権をより強く欲する通信局は、ビーコンの送信頻度をあげることにより、送信権利をより多く獲得することができるわけである。

また、この「補助ビーコン」は、必ずしもビーコン情報を掲載している必要はなく、ビーコンを複数回にわたり送信するオーバーヘッドを削減するため、「トラヒックを収容する偽ビーコン」というパケットカテゴリを定義し、パケットの属性はビーコンの一種である旨のフラグを立てつつも、内容はトラヒックを送信するようにしてもよい。

例えば、ある系において、キャパシティがほぼ限界をむかえ、これ以上のトラヒックを収容すると現在提供しているサービスのクオリティが保証できないなどという場合には、各通信局はビーコンを可能な限り送信し、新規通信局が到来した場合でも、ビーコンを送信するタイミングを与えず、このエリアでの新規通信局の収容を拒否することも可能である。

・クワイエット（Ｑｕｉｅｔ）パケットの利用例
各局のビーコン送信は定期的に行われるが、トラヒックパケットの送信は通常のＣＳＭＡ（若しくはＰＳＭＡ）の手順にしたがって行われることから、他局のトラヒックパケットの送信に起因して、ビーコンが受信できないという事態も発生し得る。この例を示したのが図２４である。

通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３、ＳＴＡ４が存在したとき、通信局ＳＴＡ２は通信局ＳＴＡ１に情報を送信しており、通信局ＳＴＡ３は通信局ＳＴＡ２の送信信号が受信可能域に存在し、通信局ＳＴＡ３は通信局ＳＴＡ４から送信されるビーコンを受信したいが、通信局ＳＴＡ２は通信局ＳＴＡ４のビーコンを受信できない領域にいるという状態を想定している。 この例では、時刻Ｔ０において通信局ＳＴＡ４がビーコンを送信し、通信局ＳＴＡ３はこれを受信しはじめる。しかし、通信局ＳＴＡ２は通信局ＳＴＡ４からの信号を受信できないため、ランダムバックオフの手順にしたがい時刻Ｔ１において通信局ＳＴＡ１宛ての情報送信を開始してしまう。この通信局ＳＴＡ２からの送信信号により、通信局ＳＴＡ３は干渉を受けることになり通信局ＳＴＡ４からのビーコンを受信できない状態になってしまう。

この事態を回避するために、クワイエット（Ｑｕｉｅｔ）パケットを用いる。クワイエットパケットは、周辺局に対して「今後、自局は他局からの受信を予定しているので誰も信号を送信しないでほしい」旨を伝えるパケットである。図２５に示す通り、クワイエットパケットには、「クワイエットパケットの送信局がどの局からの受信を予定しているか（ターゲット）」と「いつまで送信をやめてほしいか」を示す情報が記載されている。

図２４の例では、ＳＴＡ３は次回の通信局ＳＴＡ４のＴＢＴＴである時刻Ｔ４に先立ち時刻Ｔ３においてクワイエットパケットを送信する。これを受信した通信局ＳＴＡ２は、クワイエットパケットのターゲットが自分でないことを認識すると、クワイエットパケットで指示された時刻まで送信を行わない。一方、クワイエットパケットは通信局ＳＴＡ４にも到達するが、通信局ＳＴＡ４はクワイエットパケットのターゲットが自局であることを確認するとクワイエットパケットを無視し、予定どおりＴＢＴＴである時刻Ｔ４でビーコン送信を行い、通信局ＳＴＡ３は通信局ＳＴＡ２からの妨害なくしてビーコンを受信することが可能となる。

・メディアスキャン方法の動作例（ＰＳＭＡ：Ｐｒｅａｍｂｌｅ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）
本実施の形態では、アクセス方法としてＣＳＭＡを採用しているため、通信状態を確認しての送信（Ｌｉｓｔｅｎ Ｂｅｆｏｒｅ Ｓｅｎｄ）が基本である。しかし、通信局のベースバンド部の物理レイヤの仕様として、受信電界強度（ＲＳＳＩ）などの情報がメディア占有情報として利用できない場合も考えられる。例えば、３ＧＨｚから１０ＧＨｚの広帯域を利用して通信を行なう、ウルトラワイドバンド通信のような通信方式の場合である。このような場合、パケットが存在しているか否かは、パケットの先頭部に付加されているユニークワードのプリアンブルの受信によってのみ認識されることになる。つまり、プリアンブルを検出することによる衝突回避制御であり、送信局は、メディア状態がクリアであることを確認した上で送信を行なう。これをＰＳＭＡと定義する。そのため、スリープ状態から起き上がってから送信を行う送信部は、いかなる情報に関して送信を行おうとする場合でも、あらかじめ定められた所定の時間（ＭＤＩ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｄａｔａ Ｉｎｔｅｒｖａｌ：最大データ間隔（すなわち最大パケット長））分の時間前からメディアの受信処理を開始し、この時間に他の通信局が送信するプリアンブルを検出した場合は送信を控える。

プリアンブル検出によるアクセス制御を行うことから、ＰＨＹフレームには必ずプリアンブルが付加されることになる。図２６に、ＰＨＹレイヤ（物理レイヤ）にて規定されるＰＨＹフレームフォーマットを示す。ＰＨＹフレームの先頭のプリアンブルは、既知のユニークワードで構成されている。

受信を行う通信局、ならびに送信を行う通信局は、プリアンブルを発見することにより、メディアが占有されていることを認識する。この様子を図２７を用いて説明する。図２７は、通信局ＳＴＡ０と通信局ＳＴＡ１が送信を行う場合についての説明であり、図２７（ａ）には通信局ＳＴＡ１の送信シーケンスが示され、図２７（ｂ）には通信局ＳＴＡ０の送信シーケンスが示されている。

そして、図２７（ｃ），（ｄ）には通信局ＳＴＡ０における送信部及び受信部の状態（ハイレベル：アクティブ状態、ローレベル：スリープ状態）が示されている。

時刻Ｔ１において通信局ＳＴＡ１がパケットの送信を開始する。この時点で通信局ＳＴＡ０はスリープ状態にあるため、通信局ＳＴＡ１がパケットを送信したことを認識できない。その後、時刻Ｔ１において通信局ＳＴＡ０から送信すべき情報が存在することを上位レイヤから通知されたとする（Ｔｘリクエスト）。従来の８０２．１１系の無線ＬＡＮにおけるＣＳＭＡの手順であれば、この時点からランダムバックオフ手順を開始するが、時刻Ｔ１から受信を開始したのでは、ユニークワードのプリアンブルを受信できないため、メディアが通信局ＳＴＡ１により利用されている旨を知る由がなく、通信局ＳＴＡ０が送信を開始することで通信局ＳＴＡ１のパケットに対し干渉を与えてしまう可能性がある。そこで、通信局ＳＴＡ０は、時刻Ｔ１でアクティブ状態になると、この時点から、最大データ間隔ＭＤＩ（Ｍａｘ．Ｕｎｉｑｕｅｗｏｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）にわたりメディアがクリアである旨を確認する。時刻Ｔ１からＭＤＩだけ経過した時点が時刻Ｔ２であるが、通信局ＳＴＡ０は時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで受信機を動作させ、この間にパケットのユニークワード（図２５のプリアンブル）を検出しなかった場合に限り送信を開始する。

存在することを上位レイヤから通知された場合を想定する（Ｔｘリクエスト）。時刻Ｔ４の直前まで通信局ＳＴＡ０はスリープ状態にあったことから、時刻Ｔ４からＭＤＩにわたりメディアがクリアである旨の確認作業を開始する。すると、今度は時刻Ｔ５において通信局ＳＴＡ１からパケットが送信されるため、通信局ＳＴＡ０はユニークワードを検出し、このパケットの存在を認識する。通信局ＳＴＡ０は、このパケットの送信が終了した時刻Ｔ６からランダムバックオフの手順を開始し、タイマーが切れた時点Ｔ７までの間でユニークワードを検出しなければ時刻Ｔ７でパケットを送信する。

ここまでの説明では、ＭＤＩイコール最大パケット長という前提で説明したが、図２８に示すように、１パケットで送信できないくらいの多量のデータを送信したい場合に、１回のアクセス権の獲得で、長時間にわたりデータ転送を許容しても良い。図２８に示すように、１回のアクセス権の獲得で得られた最大データ送信長の範囲内で、ペイロードを含むデータパケットを繰り返し送信して、多量のデータを送信させる。

このように多数のパケットを連続して送信する場合の送信シーケンスを図２９に示す。図２９は、図２７と同様のシーケンス図であり、図２９（ａ）には通信局ＳＴＡ１の送信シーケンスが示され、図２９（ｂ）には通信局ＳＴＡ０の送信シーケンスが示されており、図２９（ｃ），（ｄ）には通信局ＳＴＡ０における送信部及び受信部の状態（ハイレベル：アクティブ状態、ローレベル：スリープ状態）が示されている。

時刻Ｔ０において、通信局ＳＴＡ１はパケットの送信を開始する。その後、時刻Ｔ１において通信局ＳＴＡ０において通信局ＳＴＡ０において送信すべき情報が存在することを上位レイヤから通知された場合を想定する（Ｔｘリクエスト）。時刻Ｔ１の直前まで通信局ＳＴＡ０はスリープ状態にあったことから、時刻Ｔ１からＭＤＩにわたりメディアがクリアである旨の確認作業を開始する。すると、時刻Ｔ２において通信局ＳＴＡ１から送信されているパケットのユニークワード（プリアンブル）を検出するため、ＳＴＡ１から送信されているパケットの存在を認識する。通信局ＳＴＡ０は、このパケットの送信が終了した時刻Ｔ３からランダムバックオフの手順を開始し、タイマーが切れた時点Ｔ４までの間でユニークワードを検出しなければ時刻Ｔ４でパケットを送信する。

なお、ここまでの本実施の形態で説明した時間，間隔，伝送レートなどの値については、一例を示したものであり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、その他の値を設定するようにしても良いことは勿論である。

また、上述した実施の形態では、通信局として、図２に示した送信や受信を行う専用の通信装置とした構成した例について説明したが、例えば各種データ処理を行うパーソナルコンピュータ装置に、本例での送信部や受信部に相当する通信処理を行うボードやカードなどを装着させた上で、ベースバンド部での処理を、コンピュータ装置側で実行するソフトウェアを実装させるようにしても良い。

１０，１１，１２，１３…通信局、１０ａ，１１ａ，１２ａ，１３ａ…通信局の通信可能範囲、８０…レジスタ、８１〜９２…加算器、９３…レジスタ、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

Claims (63)

1. 複数の通信局からなる無線通信システムにおいて、
   各通信局は、近隣の通信局のビーコン送信時間に関する近隣ビーコン情報を含むビーコンを送信し合うことによってネットワークが構築される無線通信システムであり、
   前記近隣の通信局のビーコン送信時間に関する近隣ビーコン情報は、自局のタイマー値との相対時間で示される、
   無線通信システム。
2. 請求項１記載の無線通信システムにおいて、
   前記ネットワークに参画する各通信局は、所定の時間間隔でビーコン信号を送信する
   無線通信システム。
3. 請求項２記載の無線通信システムにおいて、
   前記各通信局は、所定の時間に少なくとも一度は、自局のビーコン送信間隔以上の時間にわたる受信を連続的に行う
   無線通信システム。
4. 請求項１記載の無線通信システムにおいて、
   自局内で保持しているクロック値を参照することにより、他局からのビーコン送信予定時刻が近づいたことを認識した通信局は、周辺局からの送信を一定時間にわたり不許可とさせる情報を送信する
   無線通信システム。
5. 請求項１記載の無線通信システムにおいて、
   前記各通信局は、新規ビーコン送信開始前に一定期間にわたり他局のビーコン受信動作を行い、他局から送信されてくる受信ビーコンの受信時刻情報を第１の情報として保持し、前記受信ビーコンに記載された前記自局がどの時刻に送信されるビーコン信号を認識しているかを示す情報を前記第１の情報に基づきシフトして情報第２の情報として保持する
   無線通信システム。
6. 請求項５記載の無線通信システムにおいて、
   前記第２の情報から、自局若しくは自局及び他局が受信可能なビーコンの受信時刻を抽出し、ビーコン受信時刻の間隔が最大となるビーコン間隔となる区間をターゲット区間と決定し、前記ターゲット区間の中心時刻に自局のビーコン送信時刻を設定する
   無線通信システム。
7. 請求項６記載の無線通信システムにおいて、
   前記各通信局は、所定の期間に、他局から送信されている信号の受信を試み、ビーコン及び他の信号の受信頻度が少ない時間帯を第３の情報として保持する
   無線通信システム。
8. 請求項７記載の無線通信システムにおいて、
   各ビーコン間隔情報を抽出し、ビーコン間隔が大きい区間のうち、
   前記第３の情報から得られる信号の受信頻度が少ない時間帯に相当する区間をターゲット区間と決定し、前記ターゲット区間の中心時刻に自局のビーコン送信時刻を設定する
   無線通信システム。
9. 請求項１記載の無線通信システムにおいて、
   他局からビーコンの送信時刻の変更要求メッセージを受信した通信局は、新たなビーコン送信時刻を決定する
   無線通信システム。
10. 請求項１記載の無線通信システムにおいて、
    前記ネットワーク内の通信局が送信するビーコン信号の送信時刻を所定のターゲットビーコン送信時刻からランダム時間遅延させ、その遅延量を示す情報を前記ビーコンに記載する
    無線通信システム。
11. 請求項１０記載の無線通信システムにおいて、
    自局内で保持しているクロック値を参照することにより、他局からのビーコン送信予定時刻が近づいたことを認識した通信局は、周辺局からの送信を一定時間にわたり不許可とさせる情報を送信する
    無線通信システム。
12. 請求項１０記載の無線通信システムにおいて、
    前記各通信局は、他通信局のビーコンを受信した場合に、ビーコン受信時刻から前記遅延量を示す時刻を考慮して該ビーコン送信局のターゲットビーコン送信時刻を算出する
    無線通信システム。
13. 請求項１２記載の無線通信システムにおいて、
    自局内で保持しているクロック値から予測される周辺局のターゲットビーコン送信時刻と、実際にビーコンを受信した時刻からビーコン内に記載されている故意にビーコン送信が遅延された分を差し引いたビーコン送信局のターゲットビーコン送信時刻に差異が存在した場合、自局のクロックを他局のタイミングに合わせて調整する
    無線通信システム。
14. 請求項１３記載の無線通信システムにおいて、
    ビーコン送信局のターゲットビーコン送信時刻が、自局で予測したターゲットビーコン送信時刻よりも遅い場合は、自局のクロックを他局のタイミングに合わせて調整する
    無線通信システム。
15. 請求項１０記載の無線通信システムにおいて、
    前記各通信局は、ビーコン送信時に、外的要因よりビーコン送信時刻を遅らせて送信する場合には、該ビーコンに、その旨を記載する
    無線通信システム。
16. 請求項１０記載の無線通信システムにおいて、
    ターゲットビーコン送信時刻から遅延させるランダム時間は擬似ランダム系列で与えられ、
    前記ビーコン内に記載される遅延量を示す情報として擬似ランダム系列の状態を送信する
    無線通信システム。
17. 請求項１６記載の無線通信システムにおいて、
    前記各通信局は、前記ビーコン内に記載される擬似ランダム系列の状態を保持し、一定時間毎の擬似ランダム系列値を更新することにより、前記ビーコン送信局の次回のビーコン送信時刻を算出する
    無線通信システム。
18. 請求項１記載の無線通信システムにおいて、
    前記ビーコン信号を送信した後に、ビーコンを送信した局が優先的にパケットを送信できる所定期間を設定した
    無線通信システム。
19. 請求項１８記載の無線通信システムにおいて、
    前記ビーコンを送信した局が優先的にパケットを送信できる所定期間満了後は、各通信局が所定のコンテンション制御に基づいた送信を行なう期間を設定した
    無線通信システム。
20. 請求項１９記載の無線通信システムにおいて、
    前記ビーコンを送信した局が優先的にパケットを送信できる所定期間において、前記ビーコン送信局の通信相手局は、優先的にパケットを送信できる
    無線通信システム。
21. 請求項１８記載の無線通信システムにおいて、
    前記各通信局は、自局からのパケットの送信に先立ち、あらかじめ定められた手順で算出される一定時間にわたり、他局からの信号を受信していない状態であることを確認し、
    前記一定時間は、優先的にパケットを送信できる所定期間においては短く設定する
    無線通信システム。
22. 請求項２１記載の無線通信システムにおいて、
    前記各通信局は、自局からのパケットの送信に先立ち、あらかじめ定められた手順で算出される一定時間にわたり、他局からの信号を受信していない状態であることを確認し、
    前記一定時間は、他局からのビーコンを受信した直後の前記所定期間に限り長く設定する
    無線通信システム。
23. 請求項２１記載の無線通信システムにおいて、
    前記各通信局は、自局からの送信に先立ち、送信要求信号の送信と、その送信要求信号の応答の受信の確認を行う
    無線通信システム。
24. 請求項２３記載の無線通信システムにおいて、
    前記各通信局は、送信要求信号を誤りなく受信した場合にはバーチャルキャリアセンスを行わず、送信要求信号の応答を誤りなく受信した場合にはバーチャルキャリアセンスを行う
    無線通信システム。
25. 請求項２１記載の無線通信システムにおいて、
    スリープ状態からアクティブ状態へと変化した直後に送信を試みる場合、送信に先立ち、規定されている最大信号長分の期間にわたりメディアがクリアである旨を確認する
    無線通信システム。
26. 請求項２１記載の無線通信システムにおいて、
    パケットの先頭にユニークワードのプリアンブルを付加し、かつ一定のペイロード長毎に同様のユニークワードのミッドアンブルを付加する
    無線通信システム。
27. 請求項１８記載の無線通信システムにおいて、
    ストリームトラヒックの伝送リクエストがある通信局は、ビーコンが送信されていない区間を複数抽出し、その複数抽出された区間で、ビーコン又はビーコンに類する信号を送信する
    無線通信システム。
28. 請求項２７記載の無線通信システムにおいて、
    前記ビーコンに類する信号は、連続的又は間欠的に送信する
    無線通信システム。
29. 請求項２７記載の無線通信システムにおいて、
    前記各通信局は、自局からのパケットの送信に先立ち、あらかじめ定められた手順で算出される一定時間にわたり、他局からの信号を受信していない状態であることを確認し、
    前記一定時間は，優先的にパケットを送信できる所定期間においては短く設定する
    無線通信システム。
30. 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、
    近隣の通信局のビーコン送信時間に関する近隣ビーコン情報を含むビーコン信号を生成すると共に、前記ビーコン送信時間に関する近隣ビーコン情報を、自局のタイマー値との相対時間で示した情報とした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、
    を具備する無線通信装置。
31. 請求項３０記載の無線通信装置において、
    前記タイミング制御手段は、ネットワークに参画する場合に、所定の時間間隔でビーコン信号を送信する
    ことを特徴とする無線通信装置。
32. 請求項３１記載の無線通信装置において、
    前記通信手段は、所定の時間に少なくとも一度は、自局のビーコン送信間隔以上の時間にわたる受信を連続的に行う
    無線通信装置。
33. 請求項３０記載の無線通信装置において、
    前記ビーコン信号生成手段は、内部で保持しているクロック値を参照することにより、他局からのビーコン送信予定時刻が近づいたことを認識した場合に、周辺局からの送信を一定時間にわたり不許可とさせる情報を含むビーコンを生成させて、前記通信手段から送信させる
    無線通信装置。
34. 請求項３０記載の無線通信装置において、
    前記タイミング制御手段は、前記通信手段で新規ビーコン送信開始前に一定期間にわたり他局のビーコン受信動作を行い、他局から送信されてくる受信ビーコンの受信時刻情報を第１の情報として保持し、前記受信ビーコンに記載されたどの時刻に送信されるビーコン信号を認識しているかを示す情報を前記第１の情報に基づきシフトして情報第２の情報として保持する
    無線通信装置。
35. 請求項３１記載の無線通信装置において、
    前記第２の情報から、自局若しくは自局及び他局が受信可能なビーコンの受信時刻を抽出し、ビーコン受信時刻の間隔が最大となるビーコン間隔となる区間をターゲット区間と決定し、前記ターゲット区間の中心時刻に自局のビーコン送信時刻を設定する
    無線通信装置。
36. 請求項３５記載の無線通信装置において、
    前記タイミング制御手段は、所定の期間に、前記通信手段で他局から送信されている信号の受信を試み、ビーコン及び他の信号の受信頻度が少ない時間帯を第３の情報として保持する
    無線通信装置。
37. 請求項３６記載の無線通信装置において、
    前記タイミング制御手段は、各ビーコン間隔情報を抽出し、ビーコン間隔が大きい区間のうち、
    前記第３の情報から得られる信号の受信頻度が少ない時間帯に相当する区間をターゲット区間と決定し、前記ターゲット区間の中心時刻に自局のビーコン送信時刻を設定する
    無線通信装置。
38. 請求項３０記載の無線通信装置において、
    前記ビーコン信号解析手段で、他局からビーコンの送信時刻の変更要求メッセージを判別した場合に、前記タイミング制御手段は、新たなビーコン送信時刻を決定する
    無線通信装置。
39. 請求項３０記載の無線通信装置において、
    前記ビーコン信号生成手段が生成するビーコンに記述されたネットワークに関する情報は、自局がどの時刻に送信されるビーコン信号を受信しているかを示す情報である
    無線通信装置。
40. 請求項３９記載の無線通信装置において、
    前記ビーコン信号生成手段が生成するビーコンに記述された情報で、ビーコン信号が送信される特定の時間帯を、送信不許可区間とする
    無線通信装置。
41. 請求項３０記載の無線通信装置において、
    前記タイミング制御手段は、送信するビーコン信号の送信時刻を所定のターゲットビーコン送信時刻からランダム時間遅延させ、前記ビーコン信号生成手段は、その遅延量を示す情報を前記ビーコンに記載する
    無線通信装置。
42. 請求項４１記載の無線通信装置において、
    内部で保持しているクロック値を参照することにより、他局からのビーコン送信予定時刻が近づいたことを認識した場合に、前記ビーコン信号生成手段は、周辺局からの送信を一定時間にわたり不許可とさせる情報をビーコンに付加して、前記通信手段で送信させる
    無線通信装置。
43. 請求項４１記載の無線通信装置において、
    前記タイミング制御手段は、前記通信手段が他通信局のビーコンを受信した場合に、ビーコン受信時刻から前記遅延量を示す時刻を考慮してターゲットビーコン送信時刻を算出する
    無線通信装置。
44. 請求項４３記載の無線通信装置において、
    内部で保持しているクロック値から予測される周辺局のターゲットビーコン送信時刻と、実際にビーコンを受信した時刻からビーコン内に記載されている故意にビーコン送信が遅延された分を差し引いたビーコン送信局のターゲットビーコン送信時刻に差異が存在した場合、自局のクロックを他局のタイミングに合わせて調整する
    無線通信装置。
45. 請求項４４記載の無線通信装置において、
    ビーコン送信局のターゲットビーコン送信時刻が、自局で予測したターゲットビーコン送信時刻よりも遅い場合は、自局のクロックを他局のタイミングに合わせて調整する
    無線通信装置。
46. 請求項４１記載の無線通信装置において、
    前記タイミング制御手段は、ビーコン送信時に、外的要因よりビーコン送信時刻を遅らせて送信する場合には、前記ビーコン信号生成手段で該ビーコンに、その旨を記載する
    無線通信装置。
47. 請求項４１記載の無線通信装置において、
    ターゲットビーコン送信時刻から遅延させるランダム時間は擬似ランダム系列で与えられ、
    前記ビーコン内に記載される遅延量を示す情報として擬似ランダム系列の状態を送信する
    無線通信装置。
48. 請求項４７記載の無線通信装置において、
    前記タイミング制御手段は、前記ビーコン内に記載される擬似ランダム系列の状態を保持し、一定時間毎の擬似ランダム系列値を更新することにより、前記ビーコン送信局の次回のビーコン送信時刻を算出する
    無線通信装置。
49. 請求項３０記載の無線通信装置において、
    前記通信手段から前記ビーコン信号を送信した後に、前記タイミング制御手段は優先的にパケットを送信できる所定期間を設定する
    無線通信装置。
50. 請求項４９記載の無線通信装置において、
    前記優先的にパケットを送信できる所定期間満了後は、所定のコンテンション制御に基づいた送信を行なう期間を設定する
    無線通信装置。
51. 請求項５０記載の無線通信装置において、
    前記優先的にパケットを送信できる所定期間において、前記通信手段から送信されるビーコンの通信相手局で、優先的にパケットを送信できるようにした
    無線通信装置。
52. 請求項４９記載の無線通信装置において、
    内部で保持しているクロック値を参照することにより、他局からのビーコン送信予定時刻が近づいたことを認識した場合に、周辺局からの送信を一定時間にわたり不許可とさせる情報を送信する
    無線通信装置。
53. 請求項４９記載の無線通信装置において、
    前記タイミング制御手段は、パケットの送信に先立ち、あらかじめ定められた手順で算出される一定時間にわたり、他局からの信号を受信していない状態であることを確認し、前記一定時間は、優先的にパケットを送信できる所定期間においては短く設定する
    無線通信装置。
54. 請求項５３記載の無線通信装置において、
    前記タイミング制御手段は、パケットの送信に先立ち、あらかじめ定められた手順で算出される一定時間にわたり、他局からの信号を受信していない状態であることを確認し、前記一定時間は、他局からのビーコンを受信した直後の前記所定期間に限り長く設定する
    無線通信装置。
55. 請求項５３記載の無線通信装置において、
    前記通信手段での送信に先立ち、送信要求信号の送信と、その送信要求信号の応答の受信の確認を行う
    無線通信装置。
56. 請求項５５記載の無線通信装置において、
    送信要求信号を誤りなく受信した場合にはバーチャルキャリアセンスを行わず、送信要求信号の応答を誤りなく受信した場合にはバーチャルキャリアセンスを行う
    無線通信装置。
57. 請求項５３記載の無線通信装置において、
    スリープ状態からアクティブ状態へと変化した直後に送信を試みる場合、送信に先立ち、規定されている最大信号長分の期間にわたりメディアがクリアである旨を確認する
    無線通信装置。
58. 請求項５３記載の無線通信装置において、
    前記通信手段が送信するパケットの先頭にユニークワードのプリアンブルを付加し、かつ一定のペイロード長毎に同様のユニークワードのミッドアンブルを付加する
    無線通信装置。
59. 請求項４９記載の無線通信装置において、
    ストリームトラヒックの伝送リクエストがある場合に、前記タイミング制御手段は、ビーコンが送信されていない区間を複数抽出し、その複数抽出された区間で、ビーコン又はビーコンに類する信号を送信する
    無線通信装置。
60. 請求項５９記載の無線通信装置において、
    前記ビーコンに類する信号は、連続的又は間欠的に送信する
    無線通信装置。
61. 請求項５９記載の無線通信装置において、
    前記通信手段でのパケットの送信に先立ち、あらかじめ定められた手順で算出される一定時間にわたり、他局からの信号を受信していない状態であることを確認し、
    前記一定時間は，優先的にパケットを送信できる所定期間においては短く設定する
    無線通信装置。
62. 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で動作を行なうための無線通信方法であって、
    近隣の通信局のビーコン送信時間に関する近隣ビーコン情報を含むビーコン信号を生成するビーコン信号生成ステップと、
    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ステップと、
    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ステップと、
    を具備し、
    前記近隣の通信局のビーコン送信時間に関する近隣ビーコン情報は、自局のタイマー値との相対時間で示される、
    無線通信方法。
63. 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、
    近隣の通信局のビーコン送信時間に関する近隣ビーコン情報を含む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、
    を具備し、
    前記近隣の通信局のビーコン送信時間に関する近隣ビーコン情報は、自局のタイマー値との相対時間で示される、
    コンピュータプログラム。

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