JP2013131897A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】互いに直接又は間接的に無線通信する複数の通信装置により形成された無線通信システムにおいて、緊急データを効率よく送信することが可能な技術を提案する。
【解決手段】緊急データの送信に先立ち、緊急データの送信元となるノードから、緊急用アクセスカテゴリを指定した制御フレームをブロードキャストし、制御フレームを受信した各ノードでは、指定された緊急用アクセスカテゴリのデータのみを通信許可するように構成することで、他のアクセスカテゴリのデータを送信元ノード若しくは中継ノードにて破棄させ、緊急用アクセスカテゴリのみデータ送信を許容する無線ネットワークを構築する。また、制御フレームの送信先の設定（隣接ノード又はネットワーク全体）に応じて、緊急モードの適用範囲を隣接ノード又はネットワーク全体に切り替え可能にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、自律分散型無線ネットワークにおけるトラフィック制御に関する。

近年、無線ネットワークの一種である自律分散型無線ネットワークが実用に供されている。自律分散型無線ネットワークとは、アクセスポイントや基地局を必要とせず、無線ノード（以下、ノードと略す）の中継機能を利用して各ノード同士で自動的に構築する無線ネットワークを指し、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）によるアドホックモード等が該当する。自律分散型無線ネットワーク内の各ノードは、隣接するノードとの直接の無線通信や、それより遠いノードとの間接的な無線通信（他のノードによる中継を介した無線通信）を行える。

自律分散型無線ネットワークは、集中制御方式に用いるアクセスポイントや基地局を用いずに無線ネットワークを形成できるため、ノードを追加（或いは削除）することで容易にネットワークの規模を変更することが可能である。また、一部のノードがダウンした場合でも、周囲のノードが自動的に経路変更を行うため、集中制御方式と比較して障害に対する柔軟な運用が可能である。
一方で、自律分散型無線ネットワークではノード同士が対等な関係にあるため、種々な通信（音声通信、動画通信、メール通信など）のサービス品質を保証するためのＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ；サービス品質保証）が複雑となり、集中制御方式に比べて無線回線の利用効率が下がる。

特に、無線アクセス方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式を用いる場合は、無線回線のキャリア停止検出後に各ノードがランダムバックオフと呼ばれるランダム時間を算出し、このバックオフ時間の経過後にデータの送信タイミングを得る。このため、各ノードでのバックオフ時間の算出結果によってはノード同士で通信データの衝突が発生し、これにより更なる待ち時間が必要となる可能性があり、非効率なＱｏＳ制御となってしまう。

図１２には、従来のＣＳＭＡ／ＣＡ方式による通信の例を示してある。
同図では、ノードＡからノードＢに対するデータ送信が終了した後、ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）時間の経過を待ってノードＢからノードＡに対してＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｍｅｎｔ）信号が送信され、その後、ＤＩＦＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）時間及びランダムバックオフ時間の経過を待って、ノードＣから緊急データが送信されている。
このように、従来のＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、ノードＡからノードＢに対してデータを送信している最中にノードＣから緊急データを送信しようとしても、ノードＣが無線回線の使用機会を獲得できるまで（ノードＡとノードＢ間の通信が終了して所定時間が経過するまで）の間は緊急データの送信が待たされることになる。

なお、ネットワーク通信における緊急データの取り扱いに関して、これまでに種々の発明が提案されている。
例えば、特許文献１には、パス上の伝送路に複数のデータ伝送装置が接続されフレームの伝送を行うトークンバス型ローカルネットワークシステムにおいて、複数のデータ伝送装置から緊急通信を行う事象が発生し、まだ伝送路上にフレームが伝送されているときに強制的に各フレームの送信を行い、既に伝送中のフレームと衝突を発生させて送信を中断させ、優先度の高い緊急通信以外の緊急通信を中断させることにより、複数の緊急通信が発生してもトークンフレームの受信を待つことなく早期にその緊急通信を実行できるようにする発明が開示されている。

特開平３−５５９３３号公報

本発明は、互いに直接又は間接的に無線通信する複数の通信装置により形成された無線通信システムにおいて、緊急データを効率よく送信することが可能な技術を提案することを目的とする。

本発明は、互いに直接又は間接的に無線通信する複数の通信装置により形成された無線通信システムにおいて、当該無線通信システム内の通信装置が送信可能なデータを所定のデータに制限する緊急モードを有し、当該緊急モードを適用する範囲を、当該無線通信システム全体又はデータ送信元の通信装置が直接の無線通信を行う範囲に切り替え可能にした。

このように、本発明では、緊急モードを適用する範囲を切り替え可能なため、無線通信システム全体において、緊急モードにおいて送信可能な緊急データ（緊急度の高いデータ）とそれ以外の通常データ（緊急データに比べて緊急度の低いデータ）を効率よく送信することができる。
ここで、互いに直接又は間接的に無線通信する複数の通信装置により形成された無線通信システムとしては、典型的な例として、自律分散型無線ネットワーク（アドホックネットワークともいう）による無線通信システムが挙げられる。

ここで、一構成例として、緊急モード時に送信可能なデータを、マルチキャストアドレス又はブロードキャストアドレスが付加されたパケットに制限可能にする構成にしてもよい。このように、緊急モード時に送信可能なデータを、広く伝達する必要のあるパケットに制限可能にすることで、緊急性の高い情報を、効率的にネットワークに伝達することができる。
なお、緊急モードを適用する範囲が当該無線通信システム全体の場合に、緊急モード時に送信可能なデータを、マルチキャストアドレス又はブロードキャストアドレスが付加されたパケットに制限する構成にすれば、より効果的である。
更に、緊急モード時にマルチキャストアドレス又はブロードキャストアドレス以外のアドレスが付加されたパケットが送信されようとした場合に、送信不可であることを報知する構成にしてもよく、これにより、送信者に適切なアドレスで再送信することを促すことができる。

また、一構成例として、緊急モード時に送信可能なデータを、特定の送信先アドレスが付加されたパケットに制限可能にする構成にしてもよい。このように、送信先を特定の相手に制限可能にすることで、緊急性の高い情報を、それが必要な相手に効率的に伝達することができる。
更に、緊急モード時に特定の送信先アドレス以外のアドレスが付加されたパケットが送信されようとした場合に、送信不可であることを報知する構成にしてもよく、これにより、送信者に適切なアドレスで再送信することを促すことができる。

本発明によれば、互いに直接又は間接的に無線通信する複数の通信装置により形成された無線通信システムにおいて、緊急データを効率よく送信することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る自律分散型無線ネットワークにおけるノード構成の例を示す図である。 本例のノード構成において緊急用アクセスカテゴリのみ送信を許可した様子を示す図である。 本例の自律分散型無線ネットワークを形成するノードのブロック構成の例を示す図である。 本例のデータ送信元ノードにおいてブロック間を流れるメッセージの例を示す図である。 本例のデータ受信ノードにおいてブロック間を流れるメッセージの例を示す図である。 本例の緊急モード処理部における送信フローの例を示す図である。 本例の緊急モード処理部における受信フローの例を示す図である。 本例の緊急モード処理部にて生成又は付加する情報の例を示す図である。 本例における制御フレームによる通信制限の例を示す図である。 本例における誤り信号を用いた衝突発生の例を示す図である。 本例におけるバックオフ時間の制御の例を示す図である。 従来のＣＳＭＡ／ＣＡ方式による通信の例を示す図である。

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る自律分散型無線ネットワーク（適宜、無線ネットワークと略す）の無線通信システムにおけるノード構成の例を示してある。
図１の無線通信システムでは、５つのノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにより無線ネットワークが形成されている。各ノードは、無線通信及びその中継を行う機能を有する通信装置により構成されており、それぞれ隣接ノードとの間で無線リンクを確立して維持することで、無線リンクを介して各ノード間での無線通信を行える。例えば、ノードＡは、隣接するノードＢ，Ｃとの直接の無線通信を行えるほか、隣接しないノードＤとの無線通信を状況に応じてノードＢ若しくはノードＣを経由（中継）して間接的に行える。

自律分散型無線ネットワークでは、他のノードを介した間接的な無線通信の経路は、例えば、ＯＬＳＲ（Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｌｉｎｋ Ｓｔａｔｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）プロトコルのＨｅｌｌｏメッセージやＴＣ（Ｔｏｐｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）メッセージといった制御メッセージの交換によって自律的に構築される。すなわち、各ノード間で制御メッセージを定期的に交換することで無線ネットワークのノード構成を把握して、現状のノード構成に沿った通信経路を設定する。このため、ノード構成の変化（ノードの新規参加や離脱）が生じた場合でも、変化後のノード構成に従って通信経路を自律的に変更することができる。
例えば、ノードＡがノードＢを介してノードＤと無線通信する経路設定であった場合において、ノードＢの停止や移動等によってノードＢが無線ネットワークから離脱した場合には、ノードＡは隣接する他のノードＣを介してノードＤとの無線通信を行うよう経路設定の切り替えが行われる。

無線リンク間を流れる情報は、例えば、ＥＤＣＡ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｃｃｅｓｓ）と呼ばれる方式を用いることで、音声やビデオといった複数のアクセスカテゴリのいずれかに分類されて送信順が制御される。ＥＤＣＡでは、各アクセスカテゴリにそれぞれ異なる優先度が割り当てられており、優先度の高いアクセスカテゴリの方が優先度の低いアクセスカテゴリよりデータの送信権を得るまでの待ち時間が短くなる。
また、無線リンク間を流れる情報は、図１に示すように、緊急度の高い情報である緊急データ、又は、緊急データに比べて緊急度の低い情報である通常データに分けることができる。ここで、緊急データは迅速に送信することが求められるため、緊急データを優先的に送信する工夫が必要となる。

ここで、本例では、所定のアクセスカテゴリ（以下、緊急用アクセスカテゴリという）に属するデータを緊急データとして取り扱う。例えば、緊急放送音声などの音声データを緊急データとする場合には、緊急用アクセスカテゴリとして音声のアクセスカテゴリを用いればよい。いずれのアクセスカテゴリを緊急用アクセスカテゴリとするかは、事前に設定されてもよく、ユーザにより緊急データの送信時などに随時指定されてもよい。

なお、緊急用アクセスカテゴリに属するデータを全て緊急データとして取り扱ってもよく、更に他の要件を満たしたことを以って緊急データとして取り扱うようにしてもよい。緊急データに係る他の要件としては、例えば、送信先アドレスに関する要件が挙げられる。具体的には、緊急用アクセスカテゴリに属するデータであってその送信先アドレスが、マルチキャスト又はブロードキャストである場合、或いは、緊急データの送付先として事前に設定された特定アドレスである場合に、当該データを緊急データとして取り扱う。また、緊急データである旨の明示的な指定をユーザから受け付けるようにしてもよい。

図２には、本例のノード構成において緊急用アクセスカテゴリのみ送信を許可した様子を示してある。
同図では、ノードＣが、緊急データの送信に先立ち、緊急用アクセスカテゴリを指定した制御フレームを隣接ノード（ノードＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅ）へブロードキャストしている。この制御フレームを受信した各隣接ノードは、制御フレームによって指定された緊急用アクセスカテゴリのデータのみを通信許可する。これにより、他のアクセスカテゴリのデータは送信元ノード及び中継ノードにて破棄されることになる。この結果、図２に示すように、無線リンク上を緊急用アクセスカテゴリのデータのみが流れる無線ネットワークを構築でき、ノードＣは緊急データの送信を迅速に行える。
なお、本例では、データ送信を緊急用アクセスカテゴリのデータのみに制限した状態、すなわち、通常データのデータ送信を禁止した状態を緊急モードといい、通常データのデータ送信を許容した状態を通常モードという。
本例では、送信予定のデータが緊急データであると判別される場合に自動的に緊急モードへの切り替えを行うが、ユーザからの緊急モードに切り替える旨の指定を受けたことに応じて緊急モードへの切り替えを行うようにしてもよい。

ここで、制御フレームは、送信元ノードの隣接ノードのみに通知する場合と、隣接ノードを介してネットワーク全体に中継される場合があり、送信元ノード（緊急データの送信元ノード）において切り替え可能である。すなわち、緊急モードを適用する範囲を、送信元ノードの隣接ノードのみ（送信元ノードが直接の無線通信を行える範囲）、又は、無線通信システムのネットワーク全体（送信元ノードが直接又は間接的に無線通信を行える範囲）の何れにするかを、送信元ノードにて選択（指定）できるようにしてある。緊急モードの適用範囲（制御フレームが送信された範囲）では、緊急用アクセスカテゴリのみデータ送信が許可され、他のアクセスカテゴリのデータ送信は禁止される。

このため、例えば、緊急データを送信しようとする人（ユーザ）が、少なくとも隣接ノードまでに迅速に伝達すれば済む緊急データであるのか、それともネットワーク全体に対して迅速に伝達する必要がある緊急データであるのか等の状況に応じて、緊急データの送信元ノードとなる通信装置を操作して緊急モードの適用範囲の指定を入力すれば、その指定内容に従って隣接ノードのみ或いはネットワーク全体に制御フレームが伝送され、緊急モードの適用範囲が設定される。このように、状況に応じて緊急モードの適用範囲を適切に設定することで、緊急データの迅速な送信を実現しつつ、通常データの送信が不当に制限されることを抑制でき、ネットワーク全体において、緊急データと通常データを効率よく送信することができる。

図３には、本例の自律分散型無線ネットワークを形成するノードのブロック構成の例を示してある。
本例では、ネットワーク層にネットワーク処理部１が配置され、データリンク制御層にＱｏＳ制御部２、緊急モード処理部３、タイマ４、誤り信号生成部５、ＣＳＭＡ／ＣＡ部６が配置され、物理層に無線信号処理部７が配置されている。

また、ネットワーク層より上位層にはアプリケーション部が配置されている。アプリケーション部では、図示しない操作入力部により、他ノードへ送信するアプリケーションデータ（通常データや緊急データ）及びその送信先などの情報の入力を自ノードのユーザから受け付ける。また、アプリケーション部では、図示しない出力部により、無線ネットワーク内の他ノードから受信したアプリケーションデータをそのデータ形式に応じた態様で出力する。例えば、音声のアクセスカテゴリのデータであれば音声として出力し、ビデオのアクセスカテゴリのデータであれば映像として出力する。

ネットワーク処理部１は、アプリケーション部とＱｏＳ制御部２との間でのデータ受け渡しを行う。
ＱｏＳ制御部２は、ネットワーク処理部１から受け渡されたアプリケーションデータをアクセスカテゴリに分類する。
緊急モード処理部３は、ＱｏＳ制御部２からのデータ（他ノードへの送信データ）が緊急用アクセスカテゴリに属する場合に、これをトリガとして制御フレームを送信し、その後、緊急データの送信を行う。また、ＣＳＭＡ／ＣＡ部６からのデータ（他ノードからの受信データ）が制御フレーム（或いはバックオフ時間係数が付加された緊急データ）である場合に、タイマ部４（或いはＣＳＭＡ／ＣＡ部６）を制御する。制御内容については後述する。
タイマ部４は、緊急モード（緊急用アクセスカテゴリのみデータ送信を許容する無線ネットワーク）の継続時間を管理する。
誤り信号生成部５は、無線回線でのデータの衝突を生じさせることで受信ノード側に受信誤りを発生させる。
ＣＳＭＡ／ＣＡ部６は、ＣＳＭＡ／ＣＡ処理を行う。ＣＳＭＡ／ＣＡ処理としては、バックオフ時間（データ送信の待ち時間）の調整などが行われる。
無線信号処理部７は、無線信号の送受信を行う。

図４には、本例のデータ送信元ノードにおいてブロック間を流れるメッセージの例を示してある。
ネットワーク処理部１は、上位層のアプリケーション部から入力されたアプリケーションデータ（通常データや緊急データ）をパケット化してＱｏＳ制御部２へ出力する。
ＱｏＳ制御部２は、ネットワーク処理部１から入力されたアプリケーションデータのパケットをフレームに格納して緊急モード処理部３へ出力する。また、アプリケーションデータのアクセスカテゴリの情報も併せて出力する。
緊急モード処理部３は、ＱｏＳ制御部２から入力されたアプリケーションデータのフレーム（データフレーム）をＣＳＭＡ／ＣＡ部６へ出力する。また、アプリケーションデータが緊急データの場合（緊急用アクセスカテゴリに属する場合）において、その時点のモードが通常モードであれば緊急モードへの切り替えを行い、更に、緊急用アクセスカテゴリ及び緊急モードの継続時間の情報を含む制御用のフレーム（制御フレーム）をＣＳＭＡ／ＣＡ部６へ出力する。なお、緊急データを出力する場合には、その受信ノード側のバックオフ時間を調整するバックオフ時間係数などを付加（例えば、緊急データのデータフレームに格納）して送信してもよい。
誤り信号生成部５は、緊急モード処理部３から通知される制御フレーム（或いは緊急データのデータフレーム）の送信タイミングの情報に基づき、フレーム送信前に誤り信号をＣＳＭＡ／ＣＡ部６へ出力する。
ＣＳＭＡ／ＣＡ部６は、緊急モード処理部３から入力されたフレーム（データフレームや制御フレーム）或いは誤り信号生成部５から入力された誤り信号を無線信号処理部７へ出力する。
無線信号処理部７は、ＣＳＭＡ／ＣＡ部６から入力されたフレーム（データフレームや制御フレーム）或いは誤り信号を無線信号に変換して無線回線へ送出する。

図５には、本例のデータ受信ノードにおいてブロック間を流れるメッセージの例を示してある。
無線信号処理部７は、無線回線から受信した無線信号からフレーム（データフレームや制御フレーム）或いは誤り信号を復元してＣＳＭＡ／ＣＡ部６へ出力する。
ＣＳＭＡ／ＣＡ部６は、無線信号処理部７から入力されたフレーム（データフレームや制御フレーム）を緊急モード処理部３へ出力する。また、他ノードとの通信中に無線信号処理部７から誤り信号が入力された場合には、当該他ノードとの通信に受信誤りが発生したと判断して通信を中断する。この中断の時間（通信再開までの待機時間）は、緊急モード処理部３からのバックオフ時間係数などにより調整される。
緊急モード処理部３は、ＣＳＭＡ／ＣＡ部６から入力されたデータフレームをＱｏＳ制御部２へ出力する。また、ＣＳＭＡ／ＣＡ部６から制御フレームが入力された場合には、当該制御フレームに基づいて緊急モードへの切り替えを行う。また、緊急モード時に受信した緊急データにバックオフ時間係数などが付加（例えば、緊急データのデータフレームに格納）されている場合には、この付加情報をＣＳＭＡ／ＣＡ部６へ出力する。
ＱｏＳ制御部２は、緊急モード処理部３から入力されたデータフレームからアプリケーションデータ（通常データや緊急データ）のパケットを取り出してネットワーク処理部１へ出力する。
ネットワーク処理部１は、ＱｏＳ制御部２から入力されたアプリケーションデータのパケットからアプリケーションデータを復元して上位層のアプリケーション部へ出力する。

図６には、本例の緊急モード処理部４における送信フローの例を示してある。
送信対象となるアプリケーションデータのアクセスカテゴリが緊急用アクセスカテゴリであるか否かを判定し（ステップＳ１）、緊急用アクセスカテゴリでない場合には、そのデータを破棄する（ステップＳ８）。
また、送信対象となるアプリケーションデータのアクセスカテゴリが緊急用アクセスカテゴリである場合には、タイマ部４を確認する（ステップＳ２）。
タイマ部４を確認した結果、緊急モードの継続時間がタイムアップしていた場合にはキャリアセンスを行い（ステップＳ３）、これにより無線回線上にキャリアが検出された場合には誤り信号生成部５に対して誤り信号の送信を指示する（ステップＳ７）。その後、タイマ部４に対して緊急モードの継続時間を設定し（ステップＳ４）、緊急用アクセスカテゴリとタイマ部４に設定した緊急モードの継続時間を指定した制御フレームを送信した後に（ステップ５）、緊急データの送信を行う（ステップＳ６）。
タイマ部４を確認した結果、緊急モードの継続時間のカウント中であった場合には、既に自ノード又は他ノードが制御フレームを送信済みなので、改めて制御フレームを送信することなく緊急データの送信を行う（ステップＳ６）。

図７には、本例の緊急モード処理部４における受信フローの例を示してある。
受信したフレームのフレーム種別を判定し（ステップＳ２１）、制御フレームであった場合には、当該制御フレームに指定された緊急モードの継続時間をタイマ部４に設定し（ステップＳ２８）、当該制御フレームに指定された緊急用アクセスカテゴリを設定することで（ステップＳ２９）、緊急モードへの切り替えを行う。また、制御フレームの宛先又はその設定内容に基づき、必要に応じて、当該制御フレームを隣接ノードへ更に中継する（ステップＳ３０）。
受信したフレームがデータフレーム（通常データ又は緊急データのフレーム）の場合には、タイマ部４を確認する（ステップＳ２２）。
タイマ部４を確認した結果、緊急モードの継続時間がタイムアップしていた場合には通常のデータ受信処理を行う（ステップＳ２７）。
一方、タイマ部４を確認した結果、緊急モードの継続時間のカウント中であった場合には、再度フレーム種別を確認して（ステップＳ２３）、通常データのフレームの場合にはデータを破棄し（ステップＳ２６）、緊急データのフレームの場合には通常のデータ受信処理を行う（ステップＳ２７）。なお、緊急データのフレームにバックオフ時間係数などが格納されている場合には、その情報を用いて自ノードのバックオフ時間を調整してもよい（ステップＳ２４）。

図８には、本例の緊急モード処理部４にて生成又は付加する情報の例を示してある。なお、図８に例示するような設定内容は、各ノード（通信装置）のメモリに保持（記憶）される。
図８（ａ）に示すように、制御フレームとしては、例えば、緊急データに対応するアクセスカテゴリ、パケット宛先種別、継続時間の各情報を含む制御フレームが使用される。図８（ａ）では、アクセスカテゴリとして「カテゴリ１（Ｖｏｉｃｅ）」が設定され、パケット宛先種別として「マルチキャスト」が設定され、継続時間として「１０秒」が設定されており、これらの設定内容は、「１０秒間、マルチキャストのＶｏｉｃｅ通信を許可する」を意味する。このような情報を設定した制御フレームを用いれば、緊急モード時に送信可能なデータを広く伝達する必要のあるパケットに制限することができる。なお、マルチキャストのパケットに代えて、ブロードキャストのパケットを用いるようにしても同様の効果を得ることができる。

ここで、緊急モードの適用範囲が隣接ノードのみ或いはネットワーク全体の何れであるかに応じて、緊急モード時に送信可能なデータをマルチキャスト（又はブロードキャスト）のパケットのみに制限するか否かを変更するようにしてもよい。特に、緊急モードの適用範囲がネットワーク全体である場合に、緊急モード時に送信可能なデータをマルチキャスト（又はブロードキャスト）のパケットのみに制限することで、緊急性の高い情報を効率的にネットワークに伝達することができる。
この場合には、マルチキャスト（又はブロードキャスト）のパケット以外のアドレスが付加されたパケットが送信されようとした際に送信不可である旨を報知する報知部を設けることで、ユーザ（該当パケットの送信者）に適切なアドレスで再送信することを促すことができる。なお、送信不可である旨の報知は、種々の方式により行うことができ、例えば、送信不可であることを示すメッセージを画面表示する方式や、送信不可であることを示す音声を出力する方式などが挙げられる。

また、緊急モード時に送信可能なデータをマルチキャスト（又はブロードキャスト）のパケットのみに制限する構成に代えて、緊急モード時に送信可能なデータを特定の送信先アドレスが付加されたパケットのみに制限するようにしてもよい。これにより、緊急性の高い情報を、消防署等の緊急対応が求められる組織や人等に宛てて効率的に伝達することができる。
この場合には、特定の送信先アドレス以外のアドレスが付加されたパケットが送信されようとした際に送信不可である旨を報知する報知部を設けることで、ユーザ（該当パケットの送信者）に適切なアドレスで再送信することを促すことができる。なお、送信不可である旨の報知は、種々の方式により行うことができ、例えば、送信不可であることを示すメッセージを画面表示する方式や、送信不可であることを示す音声を出力する方式などが挙げられる。

また、制御フレームだけでなく、緊急データ自体に情報を付加することで、その受信ノードの動作に干渉してもよい。
図８（ｂ）に示すように、緊急データに付加する情報としては、例えば、バックオフ時間を増加減するためのバックオフ時間係数と継続時間の情報が使用される。図８（ｂ）では、バックオフ時間係数として「２」が設定され、継続時間として「２０秒」が設定されており、これらの設定内容は、「２０秒間、バックオフ時間を２倍にする」を意味する。このような情報を付加した緊急データを用いれば、送信元ノードによる後続の緊急データの送信を優先的に行うことができる。

図９には、本例における制御フレームによる通信制限の例を示してある。
緊急データを送信しようとするノードＣは、キャリアセンスを行って無線回線上にキャリアが存在しないことを確認した後に、緊急データに対応した緊急用アクセスカテゴリ及び緊急モードの継続時間を指定した制御フレームを送信する。これにより、緊急モードの継続時間の間は緊急用アクセスカテゴリのみが通信可能な状態になるため、ノードＣは緊急データの送信を速やかに実施することができる。

図１０には、本例における誤り信号を用いた衝突発生の例を示してある。
緊急データを送信しようとするノードＣは、キャリアセンスを行った結果、無線回線上にキャリアが検出された場合には、制御フレームの送信に先立って誤り信号を送信する。なお、誤り信号としては、パイロット信号部分が予め決められたパターン以外の信号が好ましく、１シンボル以上の無線誤りが発生されればよい。本例では、ノードＡからノードＢに対するデータ送信中に誤り信号が送信されており、これによりノードＢでは無線誤りが発生するので、ノードＢはＡＣＫ応答を行わない。このため、ノードＣは、本来であればノードＢによるＡＣＫ応答が実施されるタイミングで制御フレームの送信を行える。したがって、誤り信号の送信後に確実に制御フレームの送信を実施することができる。なお、誤り信号の送信により中断されたノードＡからノードＢに対するデータ送信は、緊急モードの継続時間の経過による通常モードへの復帰に伴って再開され、送信中であったデータが再送される。

なお、緊急モードでは、制御フレームの送信元ノード以外のノードであっても、緊急用アクセスカテゴリに属するデータであればデータ送信を行える。ここで、制御フレームの送信元ノードが他のノードに優先して緊急データを送信するには、制御フレームの送信元ノードにおいて、図８（ｂ）に示したような情報（バックオフ時間係数及び継続時間の情報）を緊急データに付加することで、制御フレームの送信元ノード以外のノードにおけるバックオフ時間が増加するように調整させればよい。これにより、制御フレームの送信元ノードの方が他ノードより優先して緊急データの送信を行える。

また、図１１にバックオフ時間の制御の例を示すように、制御フレームの送信を省略する構成とすることもできる。すなわち、緊急データを送信しようとするノードＣが、緊急データの送信前に誤り信号を送信することで、誤り信号の送信後に確実に緊急データの送信を実施し、更に、緊急データにバックオフ時間係数及び継続時間の情報を付加して送信することで、その後の緊急データの送信を他ノードより優先して行うことができる。

以上のように、本発明では、緊急データの送信元ノードにおいて、緊急データの送信前に、緊急データに対応する緊急用アクセスカテゴリを指定した制御フレームを他ノードへ送信することで、緊急用アクセスカテゴリのみにデータ送信を制限する緊急モードへの切り替えを行うようにした。これにより、緊急用アクセスカテゴリ以外のアクセスカテゴリのデータは破棄されることになり、緊急データの送信を優先的に行える。

また、緊急データの送信元ノードにおいて、制御フレームの送信先として隣接ノード又はネットワーク全体を選択できるようにすることで、緊急データの適用範囲を隣接ノード又は無線ネットワーク全体に切り替え可能にした。これにより、状況に応じて緊急モードの適用範囲を適切に設定することで、緊急データの迅速な送信を実現しつつ、通常データの送信が不当に制限されることを抑制でき、ネットワーク全体において、緊急データと通常データを効率よく送信することができる。

また、緊急データの送信元ノードにおいて、緊急モードの維持時間を設定し、当該維持時間を指定した制御フレームを送信することで、当該維持時間の間のみ緊急モードが継続されるようにした。これにより、維持時間の経過後に、自動的に通常モードに復帰させることができる。

また、緊急データの送信元ノードにおいて、制御フレーム（或いは緊急データ）の送信前に、誤り信号を生成して送信することで、既に通信中の他ノードにおいて無線誤りが検出されるようにした。これにより、他ノードの通信を中断させることができ、制御フレーム（或いは緊急データ）の送信を確実に行うことができる。

また、緊急データの送信元ノードにおいて、バックオフ時間を増加させるバックオフ時間係数（及びその維持時間）を緊急データに付加して送信するようにした。これにより、緊急データの受信ノードではバックオフ時間が増加されるため、緊急データの送信元ノードは後続の緊急データを優先的に送信することができる。

更に、本発明では、緊急モードの適用にあたり、緊急データの送信先アドレスを考慮するようにしている。
すなわち、緊急モード時に送信可能なデータを、マルチキャストアドレス又はブロードキャストアドレスが付加されたパケットに制限した。これにより、緊急モード時に送信可能なデータを、広く伝達する必要のあるパケットに制限されるので、緊急性の高い情報を効率的にネットワークに伝達することができる。
ここで、緊急モードの適用範囲がネットワーク全体の場合には、緊急モード時に送信可能なデータを、マルチキャストアドレス又はブロードキャストアドレスが付加されたパケットに制限するように構成すれば、より効果的である。更に、緊急モード時にマルチキャストアドレス又はブロードキャストアドレス以外のアドレスが付加されたパケットが送信されようとした場合には、送信不可であることを報知するように構成することで、送信者に適切なアドレスで再送信することを促すことができる。

なお、緊急モード時に送信可能なデータを、マルチキャストアドレス又はブロードキャストアドレスが付加されたパケットに制限するのではなく、特定の送信先アドレスが付加されたパケットのみに制限するようにしてもよい。これにより、緊急性の高い情報を、消防署等の緊急対応が求められる組織や人物に宛てて効率的に伝達することができる。
ここで、緊急モード時に特定の送信先アドレス以外のアドレスが付加されたパケットが送信されようとした場合には、送信不可であることを報知するように構成することで、送信者に適切なアドレスで再送信することを促すことができる。

また、本発明は、以下のような無線通信装置として把握することもできる。
すなわち、本発明に係る無線通信装置は、自律分散型無線ネットワークを形成するノードであり、通常データと緊急データをアクセスカテゴリに応じて優先度分けを行うＱｏＳ制御部と、緊急データのアクセスカテゴリ（緊急用アクセスカテゴリ）の情報を含む制御情報（制御フレーム）を隣接ノード（直接の無線通信が可能な他の無線通信装置）へ送信する緊急モード処理部を有し、緊急データ送信前に隣接ノードへ制御情報を送信して緊急用アクセスカテゴリを通知することで、緊急データ専用の無線ネットワークを形成することを特徴とする。更に、緊急モード処理部により、緊急データ専用の無線ネットワークを維持する時間情報を制御情報に含めて隣接ノードへ通知することで、指定した時間（維持時間）の経過後に、自ノード及び隣接ノードを、データ送信に使用可能なアクセスカテゴリの指定の無い通常状態に復帰させることを特徴とする。
また、本発明に係る無線通信装置は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の自律分散型無線ネットワークを形成するノードであり、緊急性の高い緊急データの有無を判別して送信タイミングを調整するＱｏＳ制御部と、無線における１シンボル以上の無線誤りを発生させる誤り信号を生成する誤り信号生成部と、緊急データにランダムバックオフ係数及びその維持時間を付加して送信する付加情報処理部（緊急モード処理部）と、受信した緊急データに付加されたランダムバックオフ係数及びその維持時間に基づいて自ノードのランダムバックオフ時間を変更するバックオフ時間変更部（ＣＳＭＡ／ＣＡ部）を有し、緊急データの送信時に誤り信号を発生し、隣接ノードがＡＣＫ信号応答を送信するためのＳＩＦＳ時間より長い時間待ちをしている間に制御フレーム（或いは緊急データ）を送信し、また、緊急データに付加したランダムバックオフ係数及び維持時間により隣接ノードのトラフィックを一時的に抑制することで確実に緊急データを送信できるようにしたことを特徴とする。

ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々なシステムや装置として提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウェア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウェア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。

１：ネットワーク処理部、 ２：ＱｏＳ制御部、 ３：緊急モード処理部、 ４：タイマ、 ５：誤り信号生成部、 ６：ＣＳＭＡ／ＣＡ部、 ７：無線信号処理部

Claims (6)

1. 互いに直接又は間接的に無線通信する複数の通信装置により形成された無線通信システムにおいて、
   当該無線通信システム内の通信装置が送信可能なデータを所定のデータに制限する緊急モードを有し、当該緊急モードを適用する範囲を、当該無線通信システム全体又はデータ送信元の通信装置が直接の無線通信を行う範囲に切り替え可能にした、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
   緊急モード時に送信可能なデータを、マルチキャストアドレス又はブロードキャストアドレスが付加されたパケットに制限可能にした、
   ことを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
   緊急モードを適用する範囲が当該無線通信システム全体の場合に、緊急モード時に送信可能なデータを、マルチキャストアドレス又はブロードキャストアドレスが付加されたパケットに制限する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
4. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
   緊急モード時に送信可能なデータを、特定の送信先アドレスが付加されたパケットに制限可能にした、
   ことを特徴とする無線通信システム。
5. 請求項２又は請求項３に記載の無線通信システムにおいて、
   緊急モード時にマルチキャストアドレス又はブロードキャストアドレス以外のアドレスが付加されたパケットが送信されようとした場合に、送信不可であることを報知する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
6. 請求項４に記載の無線通信システムにおいて、
   緊急モード時に特定の送信先アドレス以外のアドレスが付加されたパケットが送信されようとした場合に、送信不可であることを報知する、
   ことを特徴とする無線通信システム。

Images