JP3925425B2 - 無線マルチホップネットワークの構成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ＬＡＮ（IEEE802.11標準）のシステム及び端末における無線マルチホップネットワークの構成方法に関する。無線マルチホップネットワークとは、複数のアドホックネットワークからなる構成をいう。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的に用いられている無線ＬＡＮでは、インフラストラクチャモードと、アドホックモードとが規定されている（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
図１は、従来の無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードのシステム構成図である。インフラストラクチャモードでは、ユーザの使用する複数の端末と、端末のアクセス制御を行うアクセスポイントが存在し、端末はアクセスポイントを介してＷＡＮ（インターネット等）に接続する構成となっている。
【０００４】
図２は、従来の無線ＬＡＮのアドホックモードのシステム構成図である。アドホックモードでは、ユーザの使用する複数の端末のみが存在し、アクセスポイントを介することなく、端末同士が直接通信する構成となっている。
【０００５】
【非特許文献１】
IEEE、「ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition : Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) specifications」、1999
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、端末からＷＡＮへ通信するには、インフラストラクチャモードで構成する必要があった。インフラストラクチャモードでは、予めアクセスポイントを設置する必要があるために、ネットワークを構成する上で、ＷＡＮへの接続容易性及びコスト的な面において不利である。
【０００７】
一方、アドホックモードは、アクセスポイントを不要とする。しかし、端末のみから構成されるアドホックネットワークにおいては、たとえアドホックネットワーク内に、ＷＡＮとの通信手段を有する端末が存在したとしても、他方の端末がＷＡＮへ接続することはできなかった。また、複数のアドホックネットワークを１つのネットワークとして構成できたとしても、一方のアドホックネットワークに存在する端末から、他方のアドホックネットワークに存在する端末を介して、ＷＡＮへ接続するようなことはできなった。
【０００８】
そこで、本発明は、アドホックネットワークに存在する、ＷＡＮとの通信手段を有する端末を介して、他方の端末からＷＡＮへ接続するための無線マルチホップネットワークを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１つ以上のアドホックネットワーク通信手段を有する端末であって、広域通信網通信手段を更に有する第１の端末と、該第１の端末と同一のＳＳＩＤによってアドホックネットワークを構成することができる第２の端末と、該第２の端末と同一のＳＳＩＤによってアドホックネットワークを構成することができる第３の端末とを有するシステムにおける無線マルチホップネットワークの構成方法に関する。
【００１０】
本発明のシステムにおける無線マルチホップネットワークの構成方法によれば、
第１の端末が、第１のチャネルを介して第１のＢＳＳＩＤと、第１のチャネル以外に使用可能な１つ以上の使用可チャネル情報とを含んだ第１のビーコン信号を報知する第１のステップと、
第２の端末が、第１のチャネルを介して第１のビーコン信号を受信し、第１の端末とアドホックネットワークを構成する第２のステップと、
第２の端末が、第２のチャネルを介して、第２のＢＳＳＩＤと、使用可チャネル情報から第２のチャネルの番号情報を除いた使用可チャネル情報とを含んだ第２のビーコン信号を報知する第３のステップと、
第３の端末が、第２のチャネルを介して第２のビーコン信号を受信し、第２の端末とアドホックネットワークを構成する第４のステップと
を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の他の実施形態によれば、
第２のステップについて、第２の端末は、第１のビーコン信号を受信した第１のチャネルのみのＳＳＩＤをサーチしてアドホックネットワークを構成し、
第４のステップについて、第３の端末は、第２のビーコン信号を受信した第２のチャネルのみのＳＳＩＤをサーチしてアドホックネットワークを構成することも好ましい。
【００１３】
更に、本発明の他の実施形態によれば、
第１のステップについて、第１の端末は、ビーコン信号にホップ数として初期値１を含んで報知し、
第３のステップについて、第２の端末は、受信したホップ数に１増分したホップ数を含んで報知することも好ましい。
【００１４】
更に、本発明の他の実施形態によれば、
第１の端末と第３の端末との間でデータを送受信する場合、
第１の端末が、第１のチャネルを介して第２の端末へＲＴＳ信号を送信するステップと、
第２の端末が、第１のチャネルを介して第１の端末へＣＴＳ信号を送信するステップと、
第１の端末と第２の端末との間で、第１のチャネルを介してデータを送受信するステップと、
第２の端末が、第２のチャネルを介して第３の端末へＲＴＳ信号を送信するステップと、
第３の端末が、第２のチャネルを介して第２の端末へＣＴＳ信号を送信するステップと、
第２の端末と第３の端末との間で、第２のチャネルを介してデータを送受信するステップと
を有することも好ましい。
【００１５】
本発明の端末における無線マルチホップネットワークの構成方法によれば、
第１のチャネルを介して、第１のＢＳＳＩＤと、第１のチャネル以外に使用可能な１つ以上の使用可チャネル情報とが含まれている第１のビーコン信号を受信し、該第１のビーコン信号との間でアドホックネットワークを構成する第１のステップと、
第２のチャネルを介して第２のビーコン信号を報知する際、使用可チャネル情報から第２のチャネルの番号を除くと、使用可チャネル情報がなくなる場合、第２のビーコン信号の報知を停止し、そうでない場合、第２のＢＳＳＩＤと、使用可チャネル情報から第２のチャネルの番号情報を除いた使用可チャネル情報を、第２のビーコン信号に含んで報知する第２のステップと
を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の他の実施形態によれば、第１のビーコン信号を受信した第１のチャネルのみのＳＳＩＤをサーチすることも好ましい。
【００１８】
更に、本発明の他の実施形態によれば、第２のステップについて、使用可チャネル情報に基づく全てのチャネルをサーチし、該全てのチャネルについて所定の干渉が検出された場合、第２のビーコン信号の報知を停止することも好ましい。
【００１９】
更に、本発明の他の実施形態によれば、
第１のステップについて、第１のビーコン信号には、広域通信網に接続された端末から中継端末を介して当該端末までのホップ数が含まれており、
第２のステップについて、ホップ数を１増分すると所定値になる場合、第２のビーコン信号の報知を停止し、そうでない場合、第２のＢＳＳＩＤと、使用可チャネル情報から第２のチャネルの番号情報を除いた使用可チャネル情報とを、第２のビーコン信号に含んで報知することも好ましい。
【００２０】
更に、本発明の他の実施形態によれば、
第１のチャネルを介して他の第１の端末からＲＴＳ信号を受信するステップと、
第１のチャネルを介して他の第１の端末へＣＴＳ信号を送信するステップと、他の第１の端末との間で、第１のチャネルを介してデータを送受信するステップと、
第２のチャネルを介して他の第２の端末へＲＴＳ信号を送信するステップと、第２のチャネルを介して他の第２の端末からＣＴＳ信号を受信するステップと、
他の第３の端末との間で、第２のチャネルを介してデータを送受信するステップと
を有することも好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を用いて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
図３は、本発明における無線マルチホップネットワークのシステム構成図である。
【００２３】
図３によれば、端末１、端末２及び端末３によってアドホックネットワーク１が構成されている。このうち、端末１は、例えばインターネットのようなＷＡＮに接続されており、端末２は、アドホックネットワーク１にのみ属している。また、端末３、端末４及び端末５によってアドホックネットワーク２が構成されている。即ち、端末３は、アドホックネットワーク１とアドホックネットワーク２とに属している。
【００２４】
尚、端末３について、複数のアドホックネットワークが同一チャネルを使用する場合は１つの物理インタフェース（無線ＬＡＮデバイス）で実現できる。しかし、複数のチャネルを用いる場合は、複数の物理インタフェースを用いるか、又は同一チャネルを時分割で使用する手段が必要となる。
【００２５】
802.11標準の無線ＬＡＮには、同一グループを形成するパラメータとして、ＳＳＩＤ(Service Set IDentifier)とＢＳＳＩＤ(Basic Service Set IDentifier)とが規定されている。
【００２６】
ＳＳＩＤは、ユーザが指定可能な値である。インフラストラクチャモードでは、複数のアクセスポイント及びその配下の端末を、１つのＳＳＩＤでグループ化することが可能である。
【００２７】
一方、ＢＳＳＩＤは、通常、インフラストラクチャモードにおいて、１つのアクセスポイントに属する端末同士のみが共有する値であり、アクセスポイントから割り振られるものである。通常、ハードウェアに依存した固定的な値であり、例えばＭＡＣアドレス(Media Access Control address)が用いられる。アドホックモードでは、ＳＳＩＤが一致すれば、最初にビーコン信号を送信し始めた端末のＢＳＳＩＤを他の端末が共有し、アドホックネットワークを構成する。
【００２８】
直接的に通信可能な端末１、２及び３について、ＷＡＮに接続された端末１が中継端末となる。端末１は、端末２及び３から受信したパケットのうち、自局宛以外のパケットをＷＡＮ側に送信する。これにより、端末２及び端末３は、端末１を介して、ＷＡＮへ接続することができる。
【００２９】
本発明によれば、アドホックネットワークの中継端末となる端末３が、複数のＢＳＳＩＤを扱うことを必要とする。複数のアドホックネットワークを、中継端末を介して１つのネットワークとして扱うことにより、ネットワークの拡張を可能とする。
【００３０】
図４は、ビーコン信号を受信した端末の処理のフローチャートである。
【００３１】
図４によれば、端末は、全チャネルについて順にスキャンしている。即ち、端末は、ビーコン信号に含まれるＢＳＳＩＤと、他の端末から送信されるＳＳＩＤとを常にサーチしている。端末は、ビーコン信号を受信したとき、そのビーコン信号に含まれるＢＳＳＩＤと、そのチャネルとを組にしてリストとして登録する。例えば、図３における端末３は、複数のＢＳＳＩＤ及びチャネルを扱うことができる。そして、端末は、ＢＳＳＩＤに対応するチャネルについて、当該端末のＳＳＩＤと同一のＳＳＩＤをサーチする。異なるＢＳＳＩＤ及びチャネルであっても、同一のＳＳＩＤを有する端末は、１つのネットワークを構成することができる。尚、同一のＳＳＩＤをサーチできなかった場合、一定時間経過後に再度スキャンを行う。
【００３２】
図５は、他の端末からパケットを受信した端末の処理のシーケンス図である。
【００３３】
図５によれば、他の端末からパケットを受信した場合、そのパケットのＢＳＳＩＤがリストに含まれているかを照合する。リストに有る場合は、ＢＳＳＩＤと組になって記憶しているチャネルでパケットを送信する。リストに無い場合は、アドホックネットワークを構築してない端末からのパケットであるため、破棄される。例えば、端末が移動して、該当するＢＳＳＩＤのビーコン信号を受信していない場合がある。
【００３４】
図６は、本発明におけるマルチホップ時のシステム構成図である。
【００３５】
最初に、リンク確立シーケンスについて説明する。
【００３６】
（１）ＷＡＮと接続している端末１は、干渉の少ないチャネル（一定レベル以上の電波を受信可能なチャネル）をサーチする。使用可能なチャネルがチャネル１〜チャネル５とするとき、チャネル１を選択した場合、端末１は、チャネル１を介してビーコン信号を報知する。このとき、ビーコン信号には、ＢＳＳＩＤ−１と、チャネル２〜５が使用可能であるとする使用可チャネル情報とが含まれている。また、ビーコン信号にはホップ数が含まれており、ＷＡＮに接続されている端末１が報知するホップ数は、１に設定する。
【００３７】
（２）端末３は、ビーコン信号を受信するべく全チャネルについてサーチしている。端末３が、端末１からのチャネル１を介するビーコン信号を受信した際に、チャネル１のみについて、ＳＳＩＤが一致する端末をサーチする。そして、端末３は、端末１及び端末２とアドホックネットワーク１を構成し、通信が可能となる。
【００３８】
（３）次に、端末１から受信したビーコン信号に含まれる使用可チャネル情報のうち、チャネル２を選択した場合、端末３は、チャネル２を介してビーコン信号を報知する。このとき、ビーコン信号には、ＢＳＳＩＤ−２と、チャネル３〜５が使用可能であるとする使用可チャネル情報とが含まれている。また、ビーコン信号に含まれるホップ数は、１増分される。
【００３９】
（４）端末４は、ビーコン信号を受信するべく全チャネルについてサーチしている。端末４が、端末３からのチャネル２を介するビーコン信号を受信した際に、チャネル２のみについて、ＳＳＩＤが一致する端末をサーチする。そして、端末４は、端末３及び端末５とアドホックネットワーク２を構成し、通信が可能となる。アドホックネットワーク１とアドホックネットワーク２とは、チャネル及びＢＳＳＩＤが異なるものである。
【００４０】
このようなステップで、ビーコン信号の報知を繰り返すことにより、マルチホップなアドホックネットワークを構成していく。
【００４１】
尚、ある端末で、ホップ数が所定値に達した場合は、更にビーコン信号を報知することはしない。これにより、アドホックネットワークの数（＝中継端末の数）を一定の範囲に制限することができる。また、ビーコン信号に含まれる使用可チャネル情報の全てのチャネルで干渉が有る場合、更にビーコン信号を報知することはしない。これにより、端末間の干渉を最小限に抑えることができる。従って、遅延量の低減又は伝送効率の増大を図ることが可能となる。一方、ビーコン信号に含まれる使用可チャネル情報において複数のチャネルで干渉が無い場合、ランダムに選択する方法、又は、既に使用されている（＝ビーコン信号で報知されない）チャネルと離れたチャネルを選択する方法などが考えられる。
【００４２】
図７は、本発明による第１のデータ送信のタイミングチャートである。
【００４３】
図７によれば、送信元端末が、ＲＴＳ(Request To Send)信号を送信先端末へ送信し、送信先端末が、ＳＩＦＳ(Short InterFrame Space)経過後にＣＴＳ(Clear To Send)信号を送信元端末へ送信する。その後、送信元端末は、データパケットを送信先端末へ送信し、送信先端末は、ＡＣＫ(ACKnowledgment)信号を送信元端末へ送信する。ここでの送信先端末は、同一アドホックネットワークであれば宛先端末であり、他のアドホックネットワークであれば中継端末である。
【００４４】
図８は、本発明による第２のデータ送信のタイミングチャートである。
【００４５】
（１）端末１は、予めＡＲＰ(Address Resolution Protocol)等により、アドホックネットワーク１（BSSID-1）に存在する端末２及び端末３を知り得る。
（２）端末１は、端末４へ送信すべきパケットがある場合、中継端末となる端末３へＲＴＳ信号を送信する。
（３）端末３は、２つのアドホックネットワークに属しているので、チャネル１及びチャネル２を交互に切り替えながら、他の端末からのＲＴＳ信号の有無を確認する。このときの切替時間は、例えば、ＳＩＦＳ(Short InterFrame Space)の無線ＬＡＮ固有の時間を単位スロットとしたとき、その単位スロット時間を、属するアドホックネットワークの数で割った時間とすることができる。端末３の場合、チャネル１を１／２スロット時間だけサーチし、チャネル２を１／２スロット時間だけサーチする。
（４）端末３は、端末１からＲＴＳ信号を受信すると、ＣＴＳ信号を返信する。ＣＴＳ信号を返信した後は、ＡＣＫ信号を受信するまで、チャネル変更は行わない。
（５）端末１は、送信したＲＴＳ信号に対して、端末３からＣＴＳ信号を受信したとき、直ちにデータ送信を行う。
（６）端末３は、端末１からのデータパケットを受信すると、端末１に対してＡＣＫ信号を返信する。
（７）端末１は、端末３からのＡＣＫ信号を受信すると、端末１から端末３へのデータパケット送信が完了する。
（８）次に、端末３は、チャネルがチャネル２になる時間帯に、端末４に対して、ＲＴＳ信号を送信する。
（９）端末４は、端末３からＲＴＳ信号を受信すると、ＣＴＳ信号を返信する。端末４は、ＣＴＳ信号を送信した後、データパケットを受信し、ＡＣＫ信号を返信するまでは、チャネルの変更を行わない。
（１０）端末３がＣＴＳ信号を受信すると、データパケットを送信する。端末３は、ＣＴＳ信号を受信した後、データパケットを送信し、端末４からＡＣＫ信号を受信するまでは、チャネルの変更を行わない。
（１１）端末４は、端末３からデータパケットを受信し終えると、ＡＣＫ信号を返信する。
（１２）端末３がＡＣＫ信号を受信することにより、端末１から端末４への通信が完了する。
【００４６】
図９は、本発明による第３のデータ送信のタイミングチャートである。
【００４７】
前述の（５）について、規定の時間を経過（タイムアウト）してもＣＴＳ信号を受信することができない場合、１／２スロット後に再度ＲＴＳ信号を送信する。ここで、ＲＴＳ信号に対するＣＴＳ信号が受信されない理由としては、端末３において、サーチしているチャネルが、別のアドホックネットワークのチャネルであった可能性がある。そのために、単位スロット時間より短い１／２スロット後に再度送信することによって、端末３のチャネルが、端末１と同一になることを期待している。
【００４８】
図１０は、本発明による第４のデータ送信のタイミングチャートである。
【００４９】
再度タイムアウトした場合、１／４スロット後（先の１／２）に、再度ＲＴＳ信号を送信する。これらの処理は、事前に設定した最大タイムアウト回数、又は、送信可能な最小間隔に達するまで行う。
【００５０】
図１１は、本発明における他の実施形態におけるシステム構成図である。
【００５１】
図１１によれば、端末１と端末６とがＷＡＮとの通信手段を有する端末である。本発明によれば、ビーコン信号にホップ数が含まれているために、ある端末からみて端末１と端末６とで、いずれの端末の方がホップ数が少ないかを知ることができる。これにより、各端末は、ホップ数の少ない経路（アドホックネットワーク）を選択することができ、遅延量の低減又は伝送効率の増大を図ることが可能となる。例えば、図１１によれば、端末５はホップ数が少ない端末６を経由してＷＡＮに接続可能となる。
【００５２】
前述した方法により、通信元端末が、複数の中継端末を介して、ＷＡＮとの通信手段を有する通信先端末と、通信をすることが可能となる。尚、ここでは、アドホックネットワークが構築される順序は感知しない。例えば、図６において、アドホックネットワーク１が先に構築される場合と、アドホックネットワーク２が先に構築される場合とが考えられる。
【００５３】
前述した本発明の種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【００５４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の無線マルチホップネットワークの構成方法によれば、アドホックネットワークに存在する、ＷＡＮとの通信手段を有する端末を介して、他方の端末からＷＡＮへ接続することができる。従って、複数のアドホックネットワークを１つのマルチホップネットワークとして扱い、アクセスポイントを必要とすることなく、ＷＡＮへの接続が可能となる。
【００５５】
また、ビーコンで報知されたチャネルのみをスキャンすることにより、処理時間を最小限にすることが可能となる。
【００５６】
更に、ビーコン信号に使用可チャネル情報を含めることによって、端末間の干渉を最小限に抑えることができる。また、全てのチャネルで干渉がある場合には、更にアドホックネットワークを中継しないので、遅延量の低減又は伝送効率の増大を図ることが可能となる。
【００５７】
更に、ビーコン信号にホップ数を含めることによって、アドホックネットワークの数を一定の範囲に制限することができ、ＷＡＮへ接続するまでの最短の経路を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードのシステム構成図である。
【図２】従来の無線ＬＡＮのアドホックモードのシステム構成図である。
【図３】本発明における無線マルチホップネットワークのシステム構成図である。
【図４】ビーコン信号を受信した端末の処理のフローチャートである。
【図５】他の端末からパケットを受信した端末の処理のシーケンス図である。
【図６】本発明におけるマルチホップ時のシステム構成図である。
【図７】第１のデータ送信のタイミングチャートである。
【図８】第２のデータ送信のタイミングチャートである。
【図９】第３のデータ送信のタイミングチャートである。
【図１０】第４のデータ送信のタイミングチャートである。
【図１１】本発明における他の実施形態におけるシステム構成図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ＬＡＮ（IEEE802.11標準）のシステム及び端末における無線マルチホップネットワークの構成方法に関する。無線マルチホップネットワークとは、複数のアドホックネットワークからなる構成をいう。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的に用いられている無線ＬＡＮでは、インフラストラクチャモードと、アドホックモードとが規定されている（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
図１は、従来の無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードのシステム構成図である。インフラストラクチャモードでは、ユーザの使用する複数の端末と、端末のアクセス制御を行うアクセスポイントが存在し、端末はアクセスポイントを介してＷＡＮ（インターネット等）に接続する構成となっている。
【０００４】
図２は、従来の無線ＬＡＮのアドホックモードのシステム構成図である。アドホックモードでは、ユーザの使用する複数の端末のみが存在し、アクセスポイントを介することなく、端末同士が直接通信する構成となっている。
【０００５】
【非特許文献１】
IEEE、「ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition : Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) specifications」、1999
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、端末からＷＡＮへ通信するには、インフラストラクチャモードで構成する必要があった。インフラストラクチャモードでは、予めアクセスポイントを設置する必要があるために、ネットワークを構成する上で、ＷＡＮへの接続容易性及びコスト的な面において不利である。
【０００７】
一方、アドホックモードは、アクセスポイントを不要とする。しかし、端末のみから構成されるアドホックネットワークにおいては、たとえアドホックネットワーク内に、ＷＡＮとの通信手段を有する端末が存在したとしても、他方の端末がＷＡＮへ接続することはできなかった。また、複数のアドホックネットワークを１つのネットワークとして構成できたとしても、一方のアドホックネットワークに存在する端末から、他方のアドホックネットワークに存在する端末を介して、ＷＡＮへ接続するようなことはできなった。
【０００８】
そこで、本発明は、アドホックネットワークに存在する、ＷＡＮとの通信手段を有する端末を介して、他方の端末からＷＡＮへ接続するための無線マルチホップネットワークを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１つ以上のアドホックネットワーク通信手段を有する端末であって、広域通信網通信手段を更に有する第１の端末と、該第１の端末と同一のＳＳＩＤによってアドホックネットワークを構成することができる第２の端末と、該第２の端末と同一のＳＳＩＤによってアドホックネットワークを構成することができる第３の端末とを有するシステムにおける無線マルチホップネットワークの構成方法に関する。
【００１０】
本発明のシステムにおける無線マルチホップネットワークの構成方法によれば、
第１の端末が、第１のチャネルを介して第１のＢＳＳＩＤと、第１のチャネル以外に使用可能な１つ以上の使用可チャネル情報とを含んだ第１のビーコン信号を報知する第１のステップと、
第２の端末が、第１のチャネルを介して第１のビーコン信号を受信し、第１の端末とアドホックネットワークを構成する第２のステップと、
第２の端末が、第２のチャネルを介して、第２のＢＳＳＩＤと、使用可チャネル情報から第２のチャネルの番号情報を除いた使用可チャネル情報とを含んだ第２のビーコン信号を報知する第３のステップと、
第３の端末が、第２のチャネルを介して第２のビーコン信号を受信し、第２の端末とアドホックネットワークを構成する第４のステップと
を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の他の実施形態によれば、
第２のステップについて、第２の端末は、第１のビーコン信号を受信した第１のチャネルのみのＳＳＩＤをサーチしてアドホックネットワークを構成し、
第４のステップについて、第３の端末は、第２のビーコン信号を受信した第２のチャネルのみのＳＳＩＤをサーチしてアドホックネットワークを構成することも好ましい。
【００１３】
更に、本発明の他の実施形態によれば、
第１のステップについて、第１の端末は、ビーコン信号にホップ数として初期値１を含んで報知し、
第３のステップについて、第２の端末は、受信したホップ数に１増分したホップ数を含んで報知することも好ましい。
【００１４】
更に、本発明の他の実施形態によれば、
第１の端末と第３の端末との間でデータを送受信する場合、
第１の端末が、第１のチャネルを介して第２の端末へＲＴＳ信号を送信するステップと、
第２の端末が、第１のチャネルを介して第１の端末へＣＴＳ信号を送信するステップと、
第１の端末と第２の端末との間で、第１のチャネルを介してデータを送受信するステップと、
第２の端末が、第２のチャネルを介して第３の端末へＲＴＳ信号を送信するステップと、
第３の端末が、第２のチャネルを介して第２の端末へＣＴＳ信号を送信するステップと、
第２の端末と第３の端末との間で、第２のチャネルを介してデータを送受信するステップと
を有することも好ましい。
【００１５】
本発明の端末における無線マルチホップネットワークの構成方法によれば、
第１のチャネルを介して、第１のＢＳＳＩＤと、第１のチャネル以外に使用可能な１つ以上の使用可チャネル情報とが含まれている第１のビーコン信号を受信し、該第１のビーコン信号との間でアドホックネットワークを構成する第１のステップと、
第２のチャネルを介して第２のビーコン信号を報知する際、使用可チャネル情報から第２のチャネルの番号を除くと、使用可チャネル情報がなくなる場合、第２のビーコン信号の報知を停止し、そうでない場合、第２のＢＳＳＩＤと、使用可チャネル情報から第２のチャネルの番号情報を除いた使用可チャネル情報を、第２のビーコン信号に含んで報知する第２のステップと
を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の他の実施形態によれば、第１のビーコン信号を受信した第１のチャネルのみのＳＳＩＤをサーチすることも好ましい。
【００１８】
更に、本発明の他の実施形態によれば、第２のステップについて、使用可チャネル情報に基づく全てのチャネルをサーチし、該全てのチャネルについて所定の干渉が検出された場合、第２のビーコン信号の報知を停止することも好ましい。
【００１９】
更に、本発明の他の実施形態によれば、
第１のステップについて、第１のビーコン信号には、広域通信網に接続された端末から中継端末を介して当該端末までのホップ数が含まれており、
第２のステップについて、ホップ数を１増分すると所定値になる場合、第２のビーコン信号の報知を停止し、そうでない場合、第２のＢＳＳＩＤと、使用可チャネル情報から第２のチャネルの番号情報を除いた使用可チャネル情報とを、第２のビーコン信号に含んで報知することも好ましい。
【００２０】
更に、本発明の他の実施形態によれば、
第１のチャネルを介して他の第１の端末からＲＴＳ信号を受信するステップと、
第１のチャネルを介して他の第１の端末へＣＴＳ信号を送信するステップと、他の第１の端末との間で、第１のチャネルを介してデータを送受信するステップと、
第２のチャネルを介して他の第２の端末へＲＴＳ信号を送信するステップと、第２のチャネルを介して他の第２の端末からＣＴＳ信号を受信するステップと、
他の第３の端末との間で、第２のチャネルを介してデータを送受信するステップと
を有することも好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を用いて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
図３は、本発明における無線マルチホップネットワークのシステム構成図である。
【００２３】
図３によれば、端末１、端末２及び端末３によってアドホックネットワーク１が構成されている。このうち、端末１は、例えばインターネットのようなＷＡＮに接続されており、端末２は、アドホックネットワーク１にのみ属している。また、端末３、端末４及び端末５によってアドホックネットワーク２が構成されている。即ち、端末３は、アドホックネットワーク１とアドホックネットワーク２とに属している。
【００２４】
尚、端末３について、複数のアドホックネットワークが同一チャネルを使用する場合は１つの物理インタフェース（無線ＬＡＮデバイス）で実現できる。しかし、複数のチャネルを用いる場合は、複数の物理インタフェースを用いるか、又は同一チャネルを時分割で使用する手段が必要となる。
【００２５】
802.11標準の無線ＬＡＮには、同一グループを形成するパラメータとして、ＳＳＩＤ(Service Set IDentifier)とＢＳＳＩＤ(Basic Service Set IDentifier)とが規定されている。
【００２６】
ＳＳＩＤは、ユーザが指定可能な値である。インフラストラクチャモードでは、複数のアクセスポイント及びその配下の端末を、１つのＳＳＩＤでグループ化することが可能である。
【００２７】
一方、ＢＳＳＩＤは、通常、インフラストラクチャモードにおいて、１つのアクセスポイントに属する端末同士のみが共有する値であり、アクセスポイントから割り振られるものである。通常、ハードウェアに依存した固定的な値であり、例えばＭＡＣアドレス(Media Access Control address)が用いられる。アドホックモードでは、ＳＳＩＤが一致すれば、最初にビーコン信号を送信し始めた端末のＢＳＳＩＤを他の端末が共有し、アドホックネットワークを構成する。
【００２８】
直接的に通信可能な端末１、２及び３について、ＷＡＮに接続された端末１が中継端末となる。端末１は、端末２及び３から受信したパケットのうち、自局宛以外のパケットをＷＡＮ側に送信する。これにより、端末２及び端末３は、端末１を介して、ＷＡＮへ接続することができる。
【００２９】
本発明によれば、アドホックネットワークの中継端末となる端末３が、複数のＢＳＳＩＤを扱うことを必要とする。複数のアドホックネットワークを、中継端末を介して１つのネットワークとして扱うことにより、ネットワークの拡張を可能とする。
【００３０】
図４は、ビーコン信号を受信した端末の処理のフローチャートである。
【００３１】
図４によれば、端末は、全チャネルについて順にスキャンしている。即ち、端末は、ビーコン信号に含まれるＢＳＳＩＤと、他の端末から送信されるＳＳＩＤとを常にサーチしている。端末は、ビーコン信号を受信したとき、そのビーコン信号に含まれるＢＳＳＩＤと、そのチャネルとを組にしてリストとして登録する。例えば、図３における端末３は、複数のＢＳＳＩＤ及びチャネルを扱うことができる。そして、端末は、ＢＳＳＩＤに対応するチャネルについて、当該端末のＳＳＩＤと同一のＳＳＩＤをサーチする。異なるＢＳＳＩＤ及びチャネルであっても、同一のＳＳＩＤを有する端末は、１つのネットワークを構成することができる。尚、同一のＳＳＩＤをサーチできなかった場合、一定時間経過後に再度スキャンを行う。
【００３２】
図５は、他の端末からパケットを受信した端末の処理のシーケンス図である。
【００３３】
図５によれば、他の端末からパケットを受信した場合、そのパケットのＢＳＳＩＤがリストに含まれているかを照合する。リストに有る場合は、ＢＳＳＩＤと組になって記憶しているチャネルでパケットを送信する。リストに無い場合は、アドホックネットワークを構築してない端末からのパケットであるため、破棄される。例えば、端末が移動して、該当するＢＳＳＩＤのビーコン信号を受信していない場合がある。
【００３４】
図６は、本発明におけるマルチホップ時のシステム構成図である。
【００３５】
最初に、リンク確立シーケンスについて説明する。
【００３６】
（１）ＷＡＮと接続している端末１は、干渉の少ないチャネル（一定レベル以上の電波を受信可能なチャネル）をサーチする。使用可能なチャネルがチャネル１〜チャネル５とするとき、チャネル１を選択した場合、端末１は、チャネル１を介してビーコン信号を報知する。このとき、ビーコン信号には、ＢＳＳＩＤ−１と、チャネル２〜５が使用可能であるとする使用可チャネル情報とが含まれている。また、ビーコン信号にはホップ数が含まれており、ＷＡＮに接続されている端末１が報知するホップ数は、１に設定する。
【００３７】
（２）端末３は、ビーコン信号を受信するべく全チャネルについてサーチしている。端末３が、端末１からのチャネル１を介するビーコン信号を受信した際に、チャネル１のみについて、ＳＳＩＤが一致する端末をサーチする。そして、端末３は、端末１及び端末２とアドホックネットワーク１を構成し、通信が可能となる。
【００３８】
（３）次に、端末１から受信したビーコン信号に含まれる使用可チャネル情報のうち、チャネル２を選択した場合、端末３は、チャネル２を介してビーコン信号を報知する。このとき、ビーコン信号には、ＢＳＳＩＤ−２と、チャネル３〜５が使用可能であるとする使用可チャネル情報とが含まれている。また、ビーコン信号に含まれるホップ数は、１増分される。
【００３９】
（４）端末４は、ビーコン信号を受信するべく全チャネルについてサーチしている。端末４が、端末３からのチャネル２を介するビーコン信号を受信した際に、チャネル２のみについて、ＳＳＩＤが一致する端末をサーチする。そして、端末４は、端末３及び端末５とアドホックネットワーク２を構成し、通信が可能となる。アドホックネットワーク１とアドホックネットワーク２とは、チャネル及びＢＳＳＩＤが異なるものである。
【００４０】
このようなステップで、ビーコン信号の報知を繰り返すことにより、マルチホップなアドホックネットワークを構成していく。
【００４１】
尚、ある端末で、ホップ数が所定値に達した場合は、更にビーコン信号を報知することはしない。これにより、アドホックネットワークの数（＝中継端末の数）を一定の範囲に制限することができる。また、ビーコン信号に含まれる使用可チャネル情報の全てのチャネルで干渉が有る場合、更にビーコン信号を報知することはしない。これにより、端末間の干渉を最小限に抑えることができる。従って、遅延量の低減又は伝送効率の増大を図ることが可能となる。一方、ビーコン信号に含まれる使用可チャネル情報において複数のチャネルで干渉が無い場合、ランダムに選択する方法、又は、既に使用されている（＝ビーコン信号で報知されない）チャネルと離れたチャネルを選択する方法などが考えられる。
【００４２】
図７は、本発明による第１のデータ送信のタイミングチャートである。
【００４３】
図７によれば、送信元端末が、ＲＴＳ(Request To Send)信号を送信先端末へ送信し、送信先端末が、ＳＩＦＳ(Short InterFrame Space)経過後にＣＴＳ(Clear To Send)信号を送信元端末へ送信する。その後、送信元端末は、データパケットを送信先端末へ送信し、送信先端末は、ＡＣＫ(ACKnowledgment)信号を送信元端末へ送信する。ここでの送信先端末は、同一アドホックネットワークであれば宛先端末であり、他のアドホックネットワークであれば中継端末である。
【００４４】
図８は、本発明による第２のデータ送信のタイミングチャートである。
【００４５】
（１）端末１は、予めＡＲＰ(Address Resolution Protocol)等により、アドホックネットワーク１（BSSID-1）に存在する端末２及び端末３を知り得る。
（２）端末１は、端末４へ送信すべきパケットがある場合、中継端末となる端末３へＲＴＳ信号を送信する。
（３）端末３は、２つのアドホックネットワークに属しているので、チャネル１及びチャネル２を交互に切り替えながら、他の端末からのＲＴＳ信号の有無を確認する。このときの切替時間は、例えば、ＳＩＦＳ(Short InterFrame Space)の無線ＬＡＮ固有の時間を単位スロットとしたとき、その単位スロット時間を、属するアドホックネットワークの数で割った時間とすることができる。端末３の場合、チャネル１を１／２スロット時間だけサーチし、チャネル２を１／２スロット時間だけサーチする。
（４）端末３は、端末１からＲＴＳ信号を受信すると、ＣＴＳ信号を返信する。ＣＴＳ信号を返信した後は、ＡＣＫ信号を受信するまで、チャネル変更は行わない。
（５）端末１は、送信したＲＴＳ信号に対して、端末３からＣＴＳ信号を受信したとき、直ちにデータ送信を行う。
（６）端末３は、端末１からのデータパケットを受信すると、端末１に対してＡＣＫ信号を返信する。
（７）端末１は、端末３からのＡＣＫ信号を受信すると、端末１から端末３へのデータパケット送信が完了する。
（８）次に、端末３は、チャネルがチャネル２になる時間帯に、端末４に対して、ＲＴＳ信号を送信する。
（９）端末４は、端末３からＲＴＳ信号を受信すると、ＣＴＳ信号を返信する。端末４は、ＣＴＳ信号を送信した後、データパケットを受信し、ＡＣＫ信号を返信するまでは、チャネルの変更を行わない。
（１０）端末３がＣＴＳ信号を受信すると、データパケットを送信する。端末３は、ＣＴＳ信号を受信した後、データパケットを送信し、端末４からＡＣＫ信号を受信するまでは、チャネルの変更を行わない。
（１１）端末４は、端末３からデータパケットを受信し終えると、ＡＣＫ信号を返信する。
（１２）端末３がＡＣＫ信号を受信することにより、端末１から端末４への通信が完了する。
【００４６】
図９は、本発明による第３のデータ送信のタイミングチャートである。
【００４７】
前述の（５）について、規定の時間を経過（タイムアウト）してもＣＴＳ信号を受信することができない場合、１／２スロット後に再度ＲＴＳ信号を送信する。ここで、ＲＴＳ信号に対するＣＴＳ信号が受信されない理由としては、端末３において、サーチしているチャネルが、別のアドホックネットワークのチャネルであった可能性がある。そのために、単位スロット時間より短い１／２スロット後に再度送信することによって、端末３のチャネルが、端末１と同一になることを期待している。
【００４８】
図１０は、本発明による第４のデータ送信のタイミングチャートである。
【００４９】
再度タイムアウトした場合、１／４スロット後（先の１／２）に、再度ＲＴＳ信号を送信する。これらの処理は、事前に設定した最大タイムアウト回数、又は、送信可能な最小間隔に達するまで行う。
【００５０】
図１１は、本発明における他の実施形態におけるシステム構成図である。
【００５１】
図１１によれば、端末１と端末６とがＷＡＮとの通信手段を有する端末である。本発明によれば、ビーコン信号にホップ数が含まれているために、ある端末からみて端末１と端末６とで、いずれの端末の方がホップ数が少ないかを知ることができる。これにより、各端末は、ホップ数の少ない経路（アドホックネットワーク）を選択することができ、遅延量の低減又は伝送効率の増大を図ることが可能となる。例えば、図１１によれば、端末５はホップ数が少ない端末６を経由してＷＡＮに接続可能となる。
【００５２】
前述した方法により、通信元端末が、複数の中継端末を介して、ＷＡＮとの通信手段を有する通信先端末と、通信をすることが可能となる。尚、ここでは、アドホックネットワークが構築される順序は感知しない。例えば、図６において、アドホックネットワーク１が先に構築される場合と、アドホックネットワーク２が先に構築される場合とが考えられる。
【００５３】
前述した本発明の種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【００５４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の無線マルチホップネットワークの構成方法によれば、アドホックネットワークに存在する、ＷＡＮとの通信手段を有する端末を介して、他方の端末からＷＡＮへ接続することができる。従って、複数のアドホックネットワークを１つのマルチホップネットワークとして扱い、アクセスポイントを必要とすることなく、ＷＡＮへの接続が可能となる。
【００５５】
また、ビーコンで報知されたチャネルのみをスキャンすることにより、処理時間を最小限にすることが可能となる。
【００５６】
更に、ビーコン信号に使用可チャネル情報を含めることによって、端末間の干渉を最小限に抑えることができる。また、全てのチャネルで干渉がある場合には、更にアドホックネットワークを中継しないので、遅延量の低減又は伝送効率の増大を図ることが可能となる。
【００５７】
更に、ビーコン信号にホップ数を含めることによって、アドホックネットワークの数を一定の範囲に制限することができ、ＷＡＮへ接続するまでの最短の経路を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードのシステム構成図である。
【図２】従来の無線ＬＡＮのアドホックモードのシステム構成図である。
【図３】本発明における無線マルチホップネットワークのシステム構成図である。
【図４】ビーコン信号を受信した端末の処理のフローチャートである。
【図５】他の端末からパケットを受信した端末の処理のシーケンス図である。
【図６】本発明におけるマルチホップ時のシステム構成図である。
【図７】第１のデータ送信のタイミングチャートである。
【図８】第２のデータ送信のタイミングチャートである。
【図９】第３のデータ送信のタイミングチャートである。
【図１０】第４のデータ送信のタイミングチャートである。
【図１１】本発明における他の実施形態におけるシステム構成図である。
Claims (9)
- １つ以上のアドホックネットワーク通信手段を有する端末であって、広域通信網通信手段を更に有する第１の端末と、該第１の端末と同一のＳＳＩＤによってアドホックネットワークを構成することができる第２の端末と、該第２の端末と同一のＳＳＩＤによってアドホックネットワークを構成することができる第３の端末とを有するシステムにおける無線マルチホップネットワークの構成方法であって、
前記第１の端末が、第１のチャネルを介して、第１のＢＳＳＩＤと、前記第１のチャネル以外に使用可能な１つ以上の使用可チャネル情報とを含んだ第１のビーコン信号を報知する第１のステップと、
前記第２の端末が、前記第１のチャネルを介して前記第１のビーコン信号を受信し、前記第１の端末とアドホックネットワークを構成する第２のステップと、
前記第２の端末が、前記第２のチャネルを介して、第２のＢＳＳＩＤと、前記使用可チャネル情報から前記第２のチャネルの番号情報を除いた使用可チャネル情報とを含んだ第２のビーコン信号を報知する第３のステップと、
前記第３の端末が、前記第２のチャネルを介して前記第２のビーコン信号を受信し、前記第２の端末とアドホックネットワークを構成する第４のステップと
を有することを特徴とするシステムにおける無線マルチホップネットワークの構成方法。 - 前記第２のステップについて、前記第２の端末は、前記第１のビーコン信号を受信した前記第１のチャネルのみのＳＳＩＤをサーチして前記アドホックネットワークを構成し、
前記第４のステップについて、前記第３の端末は、前記第２のビーコン信号を受信した前記第２のチャネルのみのＳＳＩＤをサーチして前記アドホックネットワークを構成する
ことを特徴とする請求項１に記載のシステムにおける無線マルチホップネットワークの構成方法。 - 前記第１のステップについて、前記第１の端末は、前記ビーコン信号にホップ数として初期値１を含んで報知し、
前記第３のステップについて、前記第２の端末は、受信した前記ホップ数に１増分したホップ数を含んで報知する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシステムにおける無線マルチホップネットワークの構成方法。 - 前記第１の端末と前記第３の端末との間でデータを送受信する場合、
前記第１の端末が、前記第１のチャネルを介して前記第２の端末へＲＴＳ信号を送信するステップと、
前記第２の端末が、前記第１のチャネルを介して前記第１の端末へＣＴＳ信号を送信するステップと、
前記第１の端末と前記第２の端末との間で、前記第１のチャネルを介してデータを送受信するステップと、
前記第２の端末が、前記第２のチャネルを介して前記第３の端末へＲＴＳ信号を送信するステップと、
前記第３の端末が、前記第２のチャネルを介して前記第２の端末へＣＴＳ信号を送信するステップと、
前記第２の端末と前記第３の端末との間で、前記第２のチャネルを介してデータを送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から３のいずれか１項に記載のシステムにおける無線マルチホップネットワークの構成方法。 - １つ以上のアドホックネットワーク通信手段を有する端末における無線マルチホップネットワークの構成方法であって、
第１のチャネルを介して、第１のＢＳＳＩＤと、前記第１のチャネル以外に使用可能な１つ以上の使用可チャネル情報とが含まれている第１のビーコン信号を受信し、該第１のビーコン信号との間でアドホックネットワークを構成する第１のステップと、
第２のチャネルを介して第２のビーコン信号を報知する際、前記使用可チャネル情報から前記第２のチャネルの番号を除くと、使用可チャネル情報がなくなる場合、前記第２のビーコン信号の報知を停止し、そうでない場合、第２のＢＳＳＩＤと、前記使用可チャネル情報から前記第２のチャネルの番号情報を除いた使用可チャネル情報を、前記第２のビーコン信号に含んで報知する第２のステップと
を有することを特徴とする端末における無線マルチホップネットワークの構成方法。 - 前記第１のビーコン信号を受信した前記第１のチャネルのみのＳＳＩＤをサーチすることを特徴とする請求項５に記載の端末における無線マルチホップネットワークの構成方法。
- 前記第２のステップについて、前記使用可チャネル情報に基づく全てのチャネルをサーチし、該全てのチャネルについて所定の干渉が検出された場合、前記第２のビーコン信号の報知を停止することを特徴とする請求項５又は６に記載の端末における無線マルチホップネットワークの構成方法。
- 前記第１のステップについて、前記第１のビーコン信号には、広域通信網に接続された端末から中継端末を介して当該端末までのホップ数が含まれており、
前記第２のステップについて、前記ホップ数を１増分すると所定値になる場合、前記第２のビーコン信号の報知を停止し、そうでない場合、第２のＢＳＳＩＤと、前記使用可チャネル情報から前記第２のチャネルの番号情報を除いた使用可チャネル情報とを、前記第２のビーコン信号に含んで報知することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の端末における無線マルチホップネットワークの構成方法。 - 前記第１のチャネルを介して他の第１の端末からＲＴＳ信号を受信するステップと、
前記第１のチャネルを介して前記他の第１の端末へＣＴＳ信号を送信するステップと、
前記他の第１の端末との間で、前記第１のチャネルを介してデータを送受信するステップと、
前記第２のチャネルを介して前記他の第２の端末へＲＴＳ信号を送信するステップと、
前記第２のチャネルを介して前記他の第２の端末からＣＴＳ信号を受信するステップと、
前記他の第３の端末との間で、前記第２のチャネルを介してデータを送受信するステップと
を有することを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の端末における無線マルチホップネットワークの構成方法。
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