JP4082152B2 - 通信装置、および通信方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線ネットワークに用いて好適な通信装置、および通信方法に関するもので、特に、初期接続時間の短縮にかかわる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、オフィスや家庭で、無線通信ＬＡＮ(Local Area Network)ネットワークサービスが盛んに利用されている。また、駅や空港、ファーストフードのチェーン店など、市街地の特定の場所で利用できる無線ＬＡＮネットワークサービスが開始されている。このような無線ＬＡＮＪネットワークサービスでは、アクセスポイントと呼ばれる無線局が配置される。無線ＬＡＮネットワークサービスを利用する場合には、携帯型のパーソナルコンピュータやＰＤＡ(Personal Digital Assistant)等の情報無線端末に、無線インターフェースカードが装着される。無線インターフェースカードが装着された情報無線端末とアクセスポイントとの間が無線で繋がれる。これにより、携帯型のパーソナルコンピュータやＰＤＡを無線端末を使って、インターネットに高速アクセスすることが可能となる。
【０００３】
無線ＬＡＮネットワークサービスは、データリンク層(OSI(Open System Interconnection)参照モデルの第2層)のプロトコルとしてIEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11、IEEE802.15.3、HIPERLAN2等が用いられ、ネットワーク層(OSI参照モデルの第3層)のプロトコルとしてIPv4(Internet Protocol version 4)やIPv6(Internet Protocol version 6)が用いられている。通常、このような構造の無線ＬＡＮネットワークシステムに接続する場合、下層の階層から上層の階層に、接続処理が順に行われる。
【０００４】
すなわち、従来の無線ＬＡＮネットワークシステムでは、無線端末がアクセスポイントと接続する際に、図２４にフローチャートで示すように、データリンク層の認証（ステップＳ１０１）や無線通信システムに参入するための処理（ステップＳ１０２）が行われ、データリンク層の接続が完了される。データリンク層の接続が完了したら、ネットワーク層の接続情報要求が出され（ステップＳ１０３）、ネットワーク層の接続情報が受信され（ステップＳ１０４）、ネットワーク層の接続が設定される（ステップＳ１０５）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の無線ＬＡＮネットワーク通信システムでは、データリンク層の無線通信接続のための一連の手続きを行った後に、インターネットと接続するためのネットワーク層の接続が開始される。したがって、無線通信システムに接続するための処理が完了するまでは、上位層の設定であるインターネット接続設定は一切行うことができない。このため、無線端末においてインターネット接続要求が発生してから実際に接続されるまでに多くの時間がかかり、ユーザにストレスを与えるという問題がある。
【０００６】
したがって、この発明の目的は、無線通信システムに接続するための処理と、その上位層の接続処理とを並行して行うことができ、初期設定時間を短縮できるようにした通信装置、および通信方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ネットワークに接続する複数の通信装置の一つであって、リンク層における接続処理を行うリンク層処理部と、リンク層の上位に存在する層における接続処理を行う上位層処理部と、上位層における接続処理情報を管理する上位層接続情報管理部とを備え、上位層における接続処理情報をリンク層における制御情報として送信することにより、該制御情報を受信した通信装置において、リンク層における接続処理と上位層における接続処理とを平行して行うことを可能とした、ことを特徴とする通信装置である。
【０００８】
この発明は、ネットワークに接続する複数の通信装置の一つであって、リンク層における接続処理を行うリンク層処理部と、リンク層の上位に存在する層における接続処理を行う上位層処理部と、上位層における接続処理情報を管理する上位層接続情報管理部と、を備える通信装置において、上位層における接続処理情報を送信するか否かを判断する手順と、上位層における接続処理情報を送信する場合は、接続処理情報を送信するタイミングを決定する手順と、上位層における接続処理情報をリンク層における制御情報として送信する手順と、を有し、該制御情報を受信した通信装置において、リンク層における接続処理と上位層における接続処理とを平行して行うことを可能とした、ことを特徴とする通信方法である。
【０００９】
この発明は、ネットワークに接続する複数の通信装置の一つであって、リンク層における接続処理を行うリンク層処理部と、リンク層の上位に存在する層における接続処理を行う上位層処理部と、上位層における接続処理情報を管理する上位層接続情報管理部と、リンク層における制御情報として、上位層における接続処理情報を受信し、該上位層における接続処理情報に基づいて、リンク層における接続処理と上位層における接続処理とを平行して行う、ことを特徴とする通信装置である。
【００１１】
この発明が適用された無線通信ネットワークシステムでは、上位層の接続処理のための情報がビーコンや、ビーコンから所定のタイミングのデータ中に含めて送信される。この上位層の接続処理のための情報を用いることで、データリンク層の無線接続のための処理と、ネットワーク層のインターネットに接続するための処理とを並行して行うことができる。これにより、初期アクセス時間を短縮することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明が適用された無線ＬＡＮネットワークサービスの概要を示すものである。図１において、アクセスポイントＡＰ１は、ルータ機能を有した無線局であり、無線端末ＴＭ１との間で無線通信を行う。アクセスポイントＡＰ１は、ルータ部２０を介して、それ自身の有線インターフェースで有線ネットワークにつながれ、インターネットＮＥＴ１に接続される。
【００１３】
図１に示すように、無線端末ＴＭ１は、無線端末部１０と無線部１１とから構成される。無線部１１は、ＲＦ(Radio Frequency)部１２と、変復調部１３と、ＭＡＣ(Media Access Controller)層処理部１４と、上位層処理部１５と、上位層接続情報設定部１６と、インターフェース部１７とを備えている。これらＲＦ部１２と、変復調部１３と、ＭＡＣ層処理部１４と、上位層接続情報設定部１６と、インターフェース部１７は、コントローラ１８により制御される。
【００１４】
無線端末部１０は、携帯型のパーソナルコンピュータやＰＤＡ(Personal Digital Assistant)により構成される。無線端末部１０からの送信データは、インターフェース部１７を介して、上位層処理部１５に送られる。上位層処理部１５は、ネットワーク層のパケットの処理を行うものである。上位層処理部１５の出力がＭＡＣ層処理部１４に送られる。ＭＡＣ層処理部１４は、データリンク層のパケットの処理を行うものである。ＭＡＣ層処理部１４の出力が変復調部１３に供給される。変復調部１３で、このデータが変調される。変復調部１３の出力がＲＦ部１２に送られる。ＲＦ部１２で、送信データが所定の搬送波周波数に変換され、アクセスポイントＡＰ１に向けて、アンテナ１９から出力される。
【００１５】
ここで、ネットワーク層やデータリンク層は、OSI(Open System Interconnection)参照モデルに基づくものである。OSI参照モデルは、物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、セッション層、プレゼンテーション層、アプリケーション層の７層からなる階層構造で、ネットワークが示されている。
【００１６】
アクセスポイントＡＰ１からの電波を受信する場合には、受信信号がアンテナ１９からＲＦ部１２に送られる。ＲＦ部１２の受信出力が変復調部１３に供給される。変復調部１３で、受信信号からデータが復調される。この受信データは、ＭＡＣ層処理部１４に供給される。ＭＡＣ層処理部１４で、受信パケットから所望のデータが取り出される。この受信データは、上位層処理部１５に送られる。上位層処理部１５の出力がインターフェース部１７を介して無線端末部１０に送られる。
【００１７】
また、後に説明するように、この発明が適用されたシステムでは、データリンク層の接続処理と、ネットワーク層の接続処理とを並行して行える。このような処理を実現するために、上位層処理部１５に対して、上位層接続情報設定部１６が設けられる。ここで上位層とは、データリンク層に対して上位層となるネットワーク層を指している。上位層処理部１５は、IPv4やIPv6のネットワーク層の接続処理を行うものである。
【００１８】
すなわち、アクセスポイントＡＰ１からは、上位層の接続処理に必要な情報がビーコンで周期的に送信されている。無線端末ＴＭ１では、アクセスポイントＡＰ１からのビーコンが予め受信される。そして、上位層接続情報設定部１６には、上位層（ネットワーク層）の接続処理に必要な情報が受信したビーコンの情報に基づいて予め設定される。
【００１９】
アクセスポイントＡＰ１は、ルータ部２０と、無線部２１とから構成される。無線部２１は、ＲＦ部２２と、変復調部２３と、ＭＡＣ層処理部２４と、上位層処理部２５と、上位層接続情報挿入部２６と、インターフェース部２７とを備えている。これらＲＦ部２２と、変復調部２３と、ＭＡＣ層処理部２４と、上位層処理部２５と、上位層接続情報挿入部２６と、インターフェース部２７は、コントローラ２８により制御される。
【００２０】
ルータ部２０を介してネットワークから送られてきた送信データは、インターフェース部２７を介して、上位層処理部２５に送られる。上位層処理部２５の出力がＭＡＣ層処理部２４に送られる。ＭＡＣ層処理部２４の出力が変復調部２３に供給される。変復調部２３で、このデータが変調される。変復調部２３の出力がＲＦ部２２に送られる。ＲＦ部２２で、送信データが所望の搬送波周波数に変換され、アンテナ２９から、無線端末ＴＭ１に向けて出力される。
【００２１】
無線端末ＴＭ１からの信号を受信する場合には、受信信号がアンテナ２９からＲＦ部２２に送られる。ＲＦ部２２の受信出力が変復調部２３に供給される。変復調部２３で、受信信号からデータが復調される。この受信データは、ＭＡＣ層処理部２４に供給される。ＭＡＣ層処理部２４の出力が上位層処理部２５に供給される。上位層処理部２５の出力がインターフェース部２７を介して、ルータ部２０に送られる。
【００２２】
また、無線部２１には、上位層接続情報挿入部２６が設けられる。上位層接続情報挿入部２６は、上位層の接続処理に必要な情報をビーコンで周期的に送信するものである。
【００２３】
このように、アクセスポイントＡＰ１側の無線部２１には、上位層の接続処理に必要な情報をビーコンで周期的に送信する上位層接続情報挿入部２６が設けられ、無線端末ＴＭ１の無線部１１には、アクセスポイントＡＰ１からのビーコンを予め受信し、上位層の接続処理に必要な情報が受信したビーコンの情報に基づいて予め設定される上位層接続情報設定部１６が設けられている。これにより、データリンク層の接続処理と、それより上位層にあるネットワーク層の接続処理とを並行して行うことができる。
【００２４】
ＭＡＣ層の無線通信処理としては、IEEE802.11、IEEE802.15のフォーマットが用いられ、アクセス制御としては、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance)やSlotted-ALOHA、TDMA(Time Division Multiple Access)制御が用いられるが、これに限定されるものではない。変調方式としては、例えば、一次変調として、PSK(Phase Shift Keying)やFSK(Frequency Shift Keying)(DBPSK、DQPSK、2GFSK、4GFSK)、二次変調として直接スペクトラム拡散や周波数ホッピングが用いられる。なお、これに限定されるものではなく、例えばOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)を用いるようにしても良い。勿論、PSKやFSKの変復調だけようにしても良い。搬送波周波数としては、例えば、2.4GHz帯が用いられる。勿論、他の周波数を用いても良い。
【００２５】
上述のように、データリンク層とネットワーク層の並行接続処理の一例について説明する。ここでは、データリンク層として、IEEE802.11を用い、ネットワーク層として、IPv6(Internet Protocol version 6)を用いるものとする。
【００２６】
IPv6では、ユーザがネットワークに接続するために特別な設定を行わずに、接続処理が行えるプラグアンドプレイの機能が提供されている。これは、IPv6アドレス自動設定(IPv6 Stateless Address Autoconfiguration)と呼ばれている。IPv6 アドレス自動設定について簡単に説明する。
【００２７】
IPv6のアドレスは、128ビットのアドレスを有しており、この128ビットのIPv6アドレスは、64ビットずつ二つの部分に分かれている。前半部はプレフィックスと呼ばれ、後半部はインターフェースＩＤと呼ばれている。プレフィックスは、ホストが接続しているネットワークやサブネットを示す識別子である。一方、インターフェースＩＤは、接続しているネットワークの中でそのホストを識別できるように、一意性が保証されるものとされている。インターフェースＩＤの部分は、乱数或いは例えばIEEEで標準化されたEUI-64と呼ばれるアドレス生成手法を用いて作られる。EUI-64は、既に一意性が保証されている48ビットのMACアドレス等から生成できるアドレスである。
【００２８】
IPv6 アドレス自動設定では、あるIPv6サブネット上のIPv6ルータは、そのサブネットのネットワークプレフィックスなどIPv6ネットワークに接続するために必要な情報を格納したルータ広告(Router Advertisement)メッセージを、そのサブネットに定期的に送信(ブロードキャスト)する。そのサブネットに接続したホストは、そのルータ広告メッセージを受信し、受信したルータ広告メッセージに格納された情報を元に、IPv6アドレスやデフォルトルータの設定などを行う。
【００２９】
IPv6アドレスの設定方法としては、IPv6アドレスの上位64ビット部分に、ルータ広告メッセージに格納されているネットワークプレフィックスの値を格納し、下位64ビット部分に、ホスト自身が生成したインターフェースＩＤを格納する。
【００３０】
インターフェースＩＤの生成方法としては、ランダムな値を生成したり、上述のように、ホストのインターフェースのMACアドレスをEUI64形式に変換した値を利用したりする方法などがある。
【００３１】
ホストはIPv6アドレスを作成後、そのアドレスが同じサブネット上で既に使われていないかを確認するために、DAD(Duplicated Address Detection)を行う。具体的には、ホストが作成したIPv6アドレスを格納した近隣要請(Neighbor Solicitation)メッセージをサブネット上に送信(ブロードキャスト)し、その近隣要請メッセージを受信したサブネット上のホストのうち、近隣要請メッセージに格納されているIPv6アドレスを既に使っているホストは、アドレスが重複していることを示すために、近隣広告(Neighbor Advertisement)メッセージを返答する。近隣要請メッセージを送信したホストは一定時間近隣要請メッセージに対する近隣広告メッセージを受信しない場合は、設定したIPv6アドレスは重複していないと判断し、以後そのIPv6アドレスを利用することができる。
【００３２】
また、ホストは、ルータからの定期的なルータ広告メッセージを受信するだけでなく、明示的に近隣要請(Neighbor Solicitation)メッセージを送信することでルータにルータ広告メッセージの送信を促すことができる。近隣要請メッセージを受信したルータは、ルータ広告メッセージの定期的な送信間隔に関係なく、ルータ広告メッセージを送信する。
【００３３】
ルータ要請メッセージ、ルータ広告メッセージ、近隣要請メッセージ、近隣広告メッセージは、インターネットプロトコルレベルの制御情報やエラーに関する情報などを通知するためのプロトコルであるICMP(Internet Control Message Protocol)v6の一種であり、そのメッセージフォーマットは、それぞれ、図２、図３、図４、図５に示す通りである。
【００３４】
図２はルータ要請メッセージを示している。
ホストは、ルータからのルータ広告メッセージを要請するために、このメッセージをリンクに送信する。
(IPヘッダ)
送信元IPアドレス:送信するインターフェースに割り当てられたユニキャストアドレス或いは未指定アドレス
宛先IPアドレス:リンクローカル全ルータマルチキャストアドレス
ホップリミット:255
認証ヘッダ(AH; Authentication Header):必要なら設定
(NDPヘッダ)
Type:133
Code:0
Options:送信元ノードのリンクレイヤのアドレス(例MZCアドレス)
【００３５】
図３はルータ広告メッセージを示している。
ルータは、ルータ広告メッセージを定期的に或いはルータ要請メッセージの受信時に送信する。ルータ広告メッセージには、ホストがネットワークに接続するために必要な種々の情報を入れることができる。
(IPヘッダ)
送信元アドレス:送信するインターフェースに割り当てられたリンクローカルユニキャストアドレス
宛先アドレス:ルータ要請メッセージを送信したノードのユニキャストアドレスか、あるリンクローカル全ノードマルチキャストアドレス
ホップリミット:255
認証ヘッダ(AH; Authentication Header): 必要なら設定
(NDPヘッダ)
Type:134
Code:0
Cur Hop Limit:8ビットの整数値。ホストが設定すべきホップリミットの値(Defaultの値)を示している。ゼロ("0")のときには、ルータはこの値を指定しないことを意味している。
M "Managed address configuration"フラグ.
M=1;ステートフルアドレス目動割り当て(i.e.DHCPv6)を使用
M=O;ステートレスアドレス自動割り当てを使用
O "other stateful configuration"フラグ
O=1;アドレス以外をステートフル自動設定
O=0;アドレス以外をステートレス自動設定
Reserved すべて"0"
Router Lifetime:16ビットの整数値。デフォルトルータに関する情報の有効期限(Lifetime)を秒を単位で指定している(1秒から65,535秒まで)。最大値は、18.2時間である。"0"は、自分はデフォルトルータにはならないことを意味している。
Reachable Time:32ビットの整数値。近隣ノードとして存在するということを確認したことの有効期限をミリ秒を単位で示している。"0"は、この有効期限をルータは指定しないことを意味する。
Retrans Timer:32ビットの整数値。Neighbor Solicitation(近隣要請)メッセージの再送間隔を、ミリ秒を単位で示している。"0"は、この有効期限をルータは指定しないことを意味する。
Options
1)ルータ広告メッセージを送信したルータのリンクレイヤアドレス
2)MTUサイズ
3)ネットワークプレフィックス情報
【００３６】
図４は、近隣要請メッセージを示している。
(lPヘッダ)
送信元IPアドレス:送信するインターフェースに割り当てられたユニキャストアドレス。なお、重複アドレスの検知が行われるときには、未指定アドレスに設定される。
宛先IPアドレス:要請ノード(Solicited-node)のマルチキャストアドレス、或いは、目的のノードのアドレス(Target Address)
ホップリミット:255
認証ヘッダ(AH;Authentication Header):必要なら設定
(NDPヘッダ)
Type:135
Code:0
Reserved:すべて"0"にセット
Target Address:目的のノードのユニキャストIPアドレス
Possible options:送信ノードのリンクレイヤアドレス
【００３７】
図５は近隣広告(Neighbor Advertisement)メッセージを示している。
近隣要請メッセージを受信したノードは、その応答として、近隣広告メッセージを送信する。非要請広告(Unsolicited Advertisement)のときには、ノードは速やかに広告メッセージを送信する。リンク上の近隣ノードに対して、更新された情報を速やかに通知したい場合に、非要請広告メッセージ(Unsolicited Advertisement)が使用される。
(IPヘッダ)
送信元IPアドレス:近隣広告メッセージを送信するノードのユニキャストアドレス
宛先IPアドレス:要請広告(Solicited Advertisement)のときには、近隣要請(Neighbor Solicitation)メッセージを送信したノードのユニキャストアドレス。非要請広告(Unsolicited Advertisement)のときには、リンクローカル全ノードマルチキャストアドレス
ホップリミット:255
認証ヘッダ(AH; Authentication Header) 必要なら設定
(NDPヘッダ)
Type:136
Code:0
R ルータフラグ
"1"のときは送信者がルータ。ルータがホストに変化した場合を検出するために用いられる
S 要請(Solicited)フラグ
"1"のときは、本メッセージが、近隣要請メッセージ(Neighbor Solicitation)への応答であることを示す。
O 上書き(override)フラグ。
"1"のときには、リンクレイヤアドレスのキャッシュをアップデートする。"0"のときには、キャッシュはそのままにする。
Reserved:すべて、"0"にセットする(29ビット)
Target Address:
1)Solicited Advertisement
近隣要請(Neighbor Solicitation)メッセージを送信したノードのユニキャストアドレス
2)Unsolicited Advertisement
近隣広告(Neighbor Advertisement)メッセージを送信するノードの新しいリンクレイヤアドレス情報
Possible options 送信ノードのリンクレイヤアドレス
【００３８】
一方、データリンク層としてIEEE802.11を使った場合の接続処理は、まず、無線通信システムの存在が検出されると、無線端末は自らをそのシステムに登録する処理を行う。まず、無線通信システムが無線端末認証(authentication)を行っている場合には認証処理を行う。その後に、無線通信システムに参入(association)するための処理を行う。
【００３９】
ここで、データリンク層としてIEEE802.11を用い、ネットワーク層としてIPv6を用いて、データリンク層の接続処理とネットワーク層の接続処理を並行させて行うことを考える。上述のように、IPv6 アドレス自動設定では、受信したルータ広告に格納された情報を元に、IPv6アドレスやデフォルトルータの設定などを行っている。したがって、ルータ広告メッセージに関する情報、より具体的には、ルータ広告メッセージに格納されているネットワークプレフィックスの値とデフォルトルータの情報が予め獲得されていれば、ネットワーク層の接続処理が行える。
【００４０】
そこで、この例では、図１におけるアクセスポイントＡＰ１から、ネットワークプレフィックスの値とデフォルトルータの情報をビーコンにより送信させるようにしている。ビーコンは、通常、アクセスポイントが自らの存在を示すために定期的に発信するものであり、不特定の無線端末で受信することができる。したがって、ビーコンの情報は、アクセスポイントＡＰ１からの電波が受信できれば、得ることができる。
【００４１】
このアクセスポイントＡＰ１からのビーコンを受信し、ビーコンの情報から、ネットワークプレフィックスの値とデフォルトルータの情報を得てネットワーク層の接続処理を行うようにすれば、データリンク層の接続処理とネットワーク層の接続処理を並行させて行うことができる。
【００４２】
ここでは、IPv6 アドレス自動設定で必要な情報を、IEEE802.11のビーコンに埋め込むことにより、データリンク層の接続処理とネットワーク層の接続処理を並行させて行う例について説明する。
【００４３】
まず、アクセスポイントのアクセスポイントＡＰ１からは定期的に送信されるビーコンには、IPv6 アドレス自動設定に必要な情報として、以下の２つが埋め込まれる。
(1)ルータ広告メッセージの内容(IPv6 アドレスの作成に用いられる)
(2)アクセスポイントの無線ＬＡＮネットワークインターフェースに割り当てられたIPv6 Link-Local Address(デフォルトルータ設定に用いられる)
【００４４】
この２つの情報が埋め込まれたビーコンがアクセスポイントＡＰ１からを定期的に送信される。
【００４５】
無線端末ＴＭ１がアクセスポイントＡＰ１に対して接続を行う場合には、予めアクセスポイントＡＰ１からのビーコンが受信される。このビーコンで送られてくる情報を使って、データリンク層の接続処理とネットワーク層の接続処理が並行して行われる。ただし、DAD処理は、実際に無線接続が接続が完了しなければ実行することができないため、DAD処理のみ無線接続完了後に行われる。
【００４６】
より、具体的には、IEEE802.11におけるビーコンフレームは、図6に示すようになっており、(T-L-V)形式(Type Length Value)による容易な拡張が可能である。そこで、この2つの情報を格納するために、新規に2つの独自インフォメーションエレメントが導入される。
【００４７】
図６に示すように、まず、アクセスポイントの無線ＬＡＮネットワークインターフェースに割り当てられたIPv6 Link-Loca Addressを格納するためのインフォメーションエレメントとして、Link-Local Address elementが導入され、ルータ広告メッセージの内容を格納するためのインフォメーションエレメントとして、RA elementが導入される。
【００４８】
Link-Local Address elementは、図７に示すように、エレメントＩＤと、エレメント長と、予約フィールドと、Link-Local Addressの情報が設けられる。Link-Local Addressは、デフォルトルータを設定するためのものである。
【００４９】
Type(element ID):element ID番号である。Link-Local Address elementの場合には"80"。
Length:elementの長さ、Link-Local Address elementの場合には"18"である。
Reserved:予約フィールド
Link-Local Address:アクセスポイントの無線ＬＡＮネットワークインターフェースに割り当てられたIPv6 Link-Local Address(移動ホストがデフォルトルータを設定するために利用される)
【００５０】
RA elementは、図８に示すように、エレメントＩＤと、エレメント長と、予約フィールドと、ルータ広告メッセージの情報が設けられる。
【００５１】
Type(element ID):element ID番号、RA elementの場合には"81"である。
Length :elementの長さ、RA elementの場合には可変長である。
Reserved:予約フィールド
それ以外のフィールド:ルータ広告メッセージの一部を格納する。（移動ホストがIPv6 Addressを設定するために利用される）
【００５２】
なお、これら独自のインフォメーションエレメントを処理できない無線端末が、それらが格納されたビーコンを受信した場合は、単に独自インフォメーションエレメントは無視され、残りのエレメントを利用してIEEE802.11の仕様に基づいた無線接続を行い、IEEE802.11による無線接続処理完了後、アクセスポイントと認証や無線通信システムに参入するための処理が行われることにより、IPv6アドレス自動設定が行われる。
【００５３】
なお、ビーコンに埋め込まれたIPv6アドレス自動設定情報を使って処理を行うことができない一般の無線端末が、通常どおりのやりとりを用いて、IPv6アドレス自動設定を行うことができるように、アクセスポイントＡＰ１は、通常のルータ広告メッセージも定期的に送信しておくものとする。
【００５４】
以上のように、この例では、アクセスポイントＡＰ１のビーコンには、上位層（データリンク層）の情報が含められている。このアクセスポイントＡＰ１からのビーコンを受信し、ビーコンの情報から、ネットワークプレフィックスの値とデフォルトルータの情報を得てネットワーク層の接続処理を行うようにすれば、データリンク層の接続処理とネットワーク層の接続処理を並行させて行うことができる。
【００５５】
すなわち、図９にフローチャートで示すように、アクセスポイントからのビーコンが受信されると（ステップＳ１）、このビーコンの情報からネットワーク層の接続情報が受信される（ステップＳ２）。このネットワーク層の情報を使って、ネットワーク層の接続処理が行われる（ステップＳ３）。これと並行して、データリンク層の認証（ステップＳ４）や無線通信システムに参入するための処理（ステップＳ５）が行われる。
【００５６】
上述の例では、ネットワーク層としてIPv6の例について説明したが、IPv4を使うようにしても良い。この場合、DNS(Domain Name Service)サーバのIPアドレスやWWW(World Wide Web)プロキシの設定情報をビーコンで送信することが考えられる。
【００５７】
また、リンク層としては、IEEE802.15.3を使うことが考えられる。lEEE802.15.3のタイムフレーム構成は、図１０に示すようにすることが提案されている。IEEE802.15.3はビーコンは、コネクションアクセスピリオドと、コネクションフリーアクセスピリオドから構成される。マルチプルアクセス方式については、コネクションアクセスピリオドにおいてはCSMA/CA若しくはSlotted-ALOHAが用いられ、コネクションフリーピリオドにおいてはTDMAが用いられる。
【００５８】
図１１にIEEE802.15.3のビーコンの構成を示す。ビーコンは、プリアンブル、パケットヘッダ、制御情報から構成され、制御情報はさらに、タイプ、データ長、データからなるデータを複数格納する形で構成される。
【００５９】
IEEE802.15.3においてはビーコンの内部にアプリケーション用のデータを送信することが可能となる。この部分に、上位層接続情報が挿入できる。
【００６０】
なお、上述のように、ビーコンと上位層の接続に必用な情報を同時に送信するという処理は、全てのビーコンの処理において行う必要は無い。図１２に示すように、上位層接続情報の入ったビーコンＢＣ１を間欠的に送信し、他のビーコンＢＣ０は上位層接続情報の入っていないビーコンとするのが実用的である。すなわち、ビーコンは毎回送信されるが、上位層接続用制御情報の入ったビーコンＢＣ１は、Ｎ回の送信につき１回送信される。
【００６１】
図１３は、このように、ビーコンの内部に上位層接続データを挿入する場合のアクセスポイントＡＰ１側の処理を示すフローチャートである。
【００６２】
図１３において、ビーコンが生成されると（ステップＳ１１）、そのビーコンに、上位層の接続情報を挿入するかどうかが判定される（ステップＳ１２）。上位層の接続情報を挿入する場合には、上位層接続情報の挿入処理が行われ(ステップＳ１３)、その後、所定のタイミングにおいて、上位層接続情報が挿入されたビーコンが送出される（ステップＳ１４）。ステップＳ１２で、上位層の接続情報を挿入しないと判断された場合には、ビーコンに上位層の接続情報を挿入しないで、その後、所定のタイミングにおいてビーコンが送出される（ステップＳ１４）。
【００６３】
図１４は、このときの無線端末ＴＭ１側の処理を示すフローチャートである。ビーコンの内部には、上述のように、上位層接続情報が挿入されている。図１４において、ビーコンが受信されたら（ステップＳ２１）、ビーコン内に上位層接続情報が存在するか否かが判定される（ステップＳ２２）。ビーコン内に上位層接続情報が存在する場合には、それを用いて上位層の接続設定が行われる（ステップＳ２３）。
【００６４】
ところで、例えば、lEEE802.15.3、IEEE802.11においては、無線端末は省電力モードになることが可能である。ところが、省電力モードになると、ビーコンが常に受信できなくなる場合がある。
【００６５】
よって、省電力モードにおいては、ビーコンを送信するアクセスポイントでは、無線端末がビーコンを受信するタイミングにおいて上位層の情報をビーコンに挿入することが好ましい。これにより、上位層の情報に変更が生じた場合において、省電力モードの無線端末が速やかに設定の変更を行うことが可能となる。
【００６６】
図１５は、省電力モードが設定できるようにした無線端末ＴＭ１１及びアクセスポイントＡＰ１１の構成を示すものである。無線端末ＴＭ１１は、無線端末部１１０と無線部１１１とから構成される。無線部１１１は、ＲＦ部１１２と、変復調部１１３と、ＭＡＣ層処理部１１４と、上位層処理部１１５と、上位層接続情報設定部１１６と、インターフェース部１１７と、タイミング制御部１１９を備えている。これらＲＦ部１１２と、変復調部１１３と、ＭＡＣ層処理部１１４と、上位層接続情報設定部１１６と、インターフェース部１１７と、タイミング制御部１１９は、コントローラ１１８により制御される。
【００６７】
無線端末部１１０は、携帯型のパーソナルコンピュータやＰＤＡにより構成される。無線端末部１１０からの送信データは、インターフェース部１１７を介して、上位層処理部１１５に送られる。上位層処理部１１５は、ネットワーク層のパケットの処理を行うものである。上位層処理部１１５の出力がＭＡＣ層処理部１１４に送られる。ＭＡＣ層処理部１１４は、データリンク層のパケットの処理を行うものである。ＭＡＣ層処理部１１４の出力が変復調部１１３に供給される。変復調部１１３で、このデータが変調される。変復調部１１３の出力がＲＦ部１１２に送られる。ＲＦ部１１２で、送信データが所定の搬送波周波数に変換され、アクセスポイントＡＰ１１に向けて、アンテナ１０９から出力される。
【００６８】
アクセスポイントＡＰ１１からの電波を受信する場合には、受信信号がアンテナ１０９からＲＦ部１１２に送られる。ＲＦ部１１２の受信出力が変復調部１１３に供給される。変復調部１１３で、受信信号からデータが復調される。この受信データは、ＭＡＣ層処理部１１４に供給される。ＭＡＣ層処理部１１４で、受信パケットから所望のデータが取り出される。この受信データは、上位層処理部１１５に送られる。上位層処理部１１５の出力がインターフェース部１１７を介して無線端末部１１０に送られる。
【００６９】
また、データリンク層の接続処理と、ネットワーク層の接続処理とを並行して行えるような処理を実現するために、上位層処理部１１５に対して、上位層接続情報設定部１１６が設けられる。上位層処理部１１５は、IPv４やIPv６のネットワーク層の接続処理を行うものである。
【００７０】
アクセスポイントＡＰ１からは、上位層の接続処理に必要な情報がビーコン中に送信されている。そして、上位層接続情報設定部１１６には、上位層（ネットワーク層）の接続処理に必要な情報が受信したデータの情報に基づいて予め設定される。省電力のタイミングと、ビーコンの受信タイミングとを合わせるために、タイミング制御部１１９が設けられる。このタイミング制御部１１９は、省電力設定部１０８により設定される。
【００７１】
アクセスポイントＡＰ１１は、ルータ部１２０と、無線部１２１とから構成される。無線部１２１は、ＲＦ部１２２と、変復調部１２３と、ＭＡＣ層処理部１２４と、上位層処理部１２５と、上位層接続情報挿入部１２６と、インターフェース部１２７と、タイミング制御部１２９を備えている。これらＲＦ部１２２と、変復調部１２３と、ＭＡＣ層処理部１２４と、上位層処理部１２５と、上位層接続情報挿入部１２６と、インターフェース部１２７と、タイミング制御部１２９は、コントローラ１２８により制御される。
【００７２】
ルータ部１２０を介してネットワークから送られてきた送信データは、インターフェース部１２７を介して、上位層処理部１２５に送られる。上位層処理部１２５の出力がＭＡＣ層処理部１２４に送られる。ＭＡＣ層処理部１２４の出力が変復調部１２３に供給される。変復調部１２３で、このデータが変調される。変復調部１２３の出力がＲＦ部１２２に送られる。ＲＦ部１２２で、送信データが所望の搬送波周波数に変換され、アンテナ１３０から、無線端末ＴＭ１１に向けて出力される。
【００７３】
無線端末ＴＭ１１からの信号を受信する場合には、受信信号がアンテナ１３０からＲＦ部１２２に送られる。ＲＦ部１２２の受信出力が変復調部１２３に供給される。変復調部１２３で、受信信号からデータが復調される。この受信データは、ＭＡＣ層処理部１２４に供給される。ＭＡＣ層処理部１２４の出力が上位層処理部１２５に供給される。上位層処理部１２５の出力がインターフェース部１２７を介して、ルータ部１２０に送られる。
【００７４】
また、無線部１２１には、上位層接続情報挿入部１２６が設けられる。上位層接続情報挿入部１２６は、上位層の接続処理に必要な情報をビーコン中に送信するものである。この上位層接続情報挿入部１２６からのビーコンの発生タイミングは、タイミング制御部１２９により、省電力無線端末起動タイミング保存部１３１に設定されているタイミングに応じて設定される。この省電力無線端末起動タイミング保存部１３１に保存されるタイミングを、無線端末ＴＭ１１側の省電力設定部１０８のタイミングに応じて設定することで、無線端末ＴＭ１１が起動している間に、ビーコンが受信できるようになる。
【００７５】
図１６及び図１７は、省電力モードの無線端末と制御情報の挿入位置の関係について示す。図１６及び図１７に示すように、ビーコンを受信する無線端末ＴＭ１１、ＴＭ１２、ＴＭ１３において省電力制御を行っていて受信するビーコンが特定されている場合には、上位層の接続情報が含められるビーコンＢＣ１を、各無線端末が起動するタイミングに合わせて送信することを考慮する。図１６は省電力制御を行っている無線端末ＴＭ１１、ＴＭ１３が同時にビーコンを受信する場合である。図１７は省電力制御を行っている無線端末ＴＭ１１とＴＭ１３とがビーコンを受信するタイミングが異なる場合である。
【００７６】
ところで、上述までの説明では、上位層接続情報は、ビーコン内に挿入するとしていた。しかしながら、上位層接続情報は、ビーコン内そのものに挿入する必要はない。データ中に上位層接続情報を入れておくようにしても良い。
【００７７】
例えば、図１８に示すように、IEEE802.15.3では、ビーコンの後から所定のタイミングで、上位層接続情報が入ったデータが送信されるとした場合、ビーコンには、この上位層接続情報が入ったデータの時間位置又はチャンネルを示すポインタＰＴが設けられる。ビーコンを受信することにより、上位層接続情報が入ったデータが送信されてくる時間又はチャンネルがわかり、その時間又はチャンネルのデータを受信することにより、上位層接続情報を得ることができる。
【００７８】
図１９は、このように、ビーコンから所定のタイミングのデータに上位層接続データを挿入する場合のアクセスポイントＡＰ２１及び無線端末ＴＭ２１の構成を示すものである。
【００７９】
図１９に示すように、無線端末ＴＭ２１は、無線端末部２１０と無線部２１１とから構成される。無線部２１１は、ＲＦ部２１２と、変復調部２１３と、ＭＡＣ層処理部２１４と、上位層処理部２１５と、上位層接続情報設定部２１６と、インターフェース部２１７と、タイミング制御部２１９を備えている。これらＲＦ部２１２と、変復調部２１３と、ＭＡＣ層処理部２１４と、上位層接続情報設定部２１６と、インターフェース部２１７と、タイミング制御部２１９は、コントローラ２１８により制御される。
【００８０】
無線端末部２１０は、携帯型のパーソナルコンピュータやＰＤＡにより構成される。無線端末部２１０からの送信データは、インターフェース部２１７を介して、上位層処理部２１５に送られる。上位層処理部２１５は、ネットワーク層のパケットの処理を行うものである。上位層処理部２１５の出力がＭＡＣ層処理部２１４に送られる。ＭＡＣ層処理部２１４は、データリンク層のパケットの処理を行うものである。ＭＡＣ層処理部２１４の出力が変復調部２１３に供給される。変復調部２１３で、このデータが変調される。変復調部２１３の出力がＲＦ部２１２に送られる。ＲＦ部２１２で、送信データが所定の搬送波周波数に変換され、アクセスポイントＡＰ２１に向けて、アンテナ２０９から出力される。
【００８１】
アクセスポイントＡＰ２１からの電波を受信する場合には、受信信号がアンテナ２０９からＲＦ部２１２に送られる。ＲＦ部２１２の受信出力が変復調部２１３に供給される。変復調部２１３で、受信信号からデータが復調される。この受信データは、ＭＡＣ層処理部２１４に供給される。ＭＡＣ層処理部２１４で、受信パケットから所望のデータが取り出される。この受信データは、上位層処理部２１５に送られる。上位層処理部２１５の出力がインターフェース部２１７を介して無線端末部２１０に送られる。
【００８２】
また、データリンク層の接続処理と、ネットワーク層の接続処理とを並行して行えるような処理を実現するために、上位層処理部２１５に対して、上位層接続情報設定部２１６が設けられる。上位層処理部２１５は、IPv４やIPv６のネットワーク層の接続処理を行うものである。
【００８３】
アクセスポイントＡＰ１からは、上位層の接続処理に必要な情報がビーコンから所定のタイミングのデータ中に送信されている。そして、上位層接続情報設定部２１６には、上位層（ネットワーク層）の接続処理に必要な情報が受信したデータの情報に基づいて予め設定される。ビーコンの中のポインタから所定のタイミングのデータを抽出するために、タイミング制御部２１９が設けられる。
【００８４】
アクセスポイントＡＰ２１は、ルータ部２２０と、無線部２２１とから構成される。無線部２２１は、ＲＦ部２２２と、変復調部２２３と、ＭＡＣ層処理部２２４と、上位層処理部２２５と、上位層接続情報挿入部２２６と、インターフェース部２２７と、タイミング制御部２２９を備えている。これらＲＦ部２２２と、変復調部２２３と、ＭＡＣ層処理部２２４と、上位層処理部２２５と、上位層接続情報挿入部２２６と、インターフェース部２２７と、タイミング制御部２２９は、コントローラ２２８により制御される。
【００８５】
ルータ部２２０を介してネットワークから送られてきた送信データは、インターフェース部２２７を介して、上位層処理部２２５に送られる。上位層処理部２２５の出力がＭＡＣ層処理部２２４に送られる。ＭＡＣ層処理部２２４の出力が変復調部２２３に供給される。変復調部２２３で、このデータが変調される。変復調部２２３の出力がＲＦ部２２２に送られる。ＲＦ部２２２で、送信データが所望の搬送波周波数に変換され、アンテナ２３０から、無線端末ＴＭ２１に向けて出力される。
【００８６】
無線端末ＴＭ２１からの信号を受信する場合には、受信信号がアンテナ２３０からＲＦ部２２２に送られる。ＲＦ部２２２の受信出力が変復調部２２３に供給される。変復調部２２３で、受信信号からデータが復調される。この受信データは、ＭＡＣ層処理部２２４に供給される。ＭＡＣ層処理部２２４の出力が上位層処理部２２５に供給される。上位層処理部２２５の出力がインターフェース部２２７を介して、ルータ部２２０に送られる。
【００８７】
また、無線部２２１には、上位層接続情報挿入部２２６が設けられる。上位層接続情報挿入部２２６は、上位層の接続処理に必要な情報をビーコンから所定のタイミングのデータ中に送信するものである。
【００８８】
図２０は、このように、ビーコンから所定のタイミングのデータに上位層接続データを挿入する場合のアクセスポイントＡＰ１側の処理を示すフローチャートである。
【００８９】
図２０において、ビーコンが生成されると（ステップＳ３１）、上位層の接続情報を送信するかどうかが判定される（ステップＳ３２）。上位層の接続情報を送信する場合には、送信するタイムスロットが決定され（ステップＳ３３）、そのタイムスロットの情報に、上位層の接続情報が挿入される（ステップＳ３４）。そして、ビーコンが送信され（ステップＳ３５）、送信のタイミングを待って（ステップＳ３６）、所定のタイムスロットに上位層の接続情報が送信されて（ステップＳ３７）、処理が終了される。
【００９０】
図２１は、上述のように、ビーコンから所定のタイミングスロットのデータに、上位層接続情報を挿入した場合の無線端末ＴＭ１側の処理を示すフローチャートである。
【００９１】
図２１において、ビーコンが受信されたら（ステップＳ４１）、所定のタイミングの後に送られてくるデータ中に、上位層接続情報が存在するか否かが判定される（ステップＳ４２）。上位層接続情報が存在する場合には、上位層接続情報の受信タイミングが抽出され（ステップＳ４３）、そのタイミングで示される所定の受信タイミングだけ待ち（ステップＳ４４）、データ中の上位層接続情報が受信される（ステップＳ４５）。
【００９２】
なお、lEEE802.11は、IEEE802.15.3と異なる点が存在し、コネクションピリオドとコネクションフリーピリオドの順序が逆である。マルチプルアクセス方式としては、コネクションションアクセスピリオドにおいてはCSMA、コネクションフリーピリオドにおいてはポーリングが用いられる。よって、例えば、ビーコンの直後の時間帯において制御情報を送信し、各無線端末はそのタイムスロットにおいて上位層の情報が報知されていることを知っているため、それを必ず受信する、という構成をとることが考えられる。
【００９３】
例えば、図２２に示すように、ビーコンの直後の時間帯において制御情報を送信し、各無線端末はそのタイムスロットにおいて上位層の情報が報知されていることを知っているため、それを必ず受信する、という構成をとることによって本発明を実装することが可能である。ここで、ビーコンとデータとの間の時間間隔は、優先度をもった時間間隔を示し、この時間間隔を用いて送信することにより、制御情報の送信を、他のパケットより優先度を高くして行うことが可能になる。
【００９４】
図２３において、ビーコンが生成されると（ステップＳ５２）、そのビーコンが所定のタイミングで送信される(ステップＳ５３)。それから所定のタイミングを待ち、上位層の接続情報を送信するかどうかが判定される（ステップＳ５５）。上位層の接続情報を送信する場合には、上位層の接続情報が送信される(ステップＳ５６)。
【００９５】
この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明が適用された無線通信ネットワークシステムでは、上位層の接続処理のための情報がビーコンや、ビーコンから所定のタイミングのデータ中に含めて送信される。この上位層の接続処理のための情報を用いることで、データリンク層の無線接続のための処理と、ネットワーク層のインターネットに接続するための処理とを並行して行うことができる。これにより、初期アクセス時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が適用されたアクセスポイント及び無線端末の構成の一例を示すブロックである。
【図２】 IPv6のメッセージの説明に用いる略線図である。
【図３】 IPv6のメッセージの説明に用いる略線図である。
【図４】 IPv6のメッセージの説明に用いる略線図である。
【図５】 IPv6のメッセージの説明に用いる略線図である。
【図６】ビーコンの構成の説明に用いる略線図である。
【図７】ビーコンの構成の説明に用いる略線図である。
【図８】ビーコンの構成の説明に用いる略線図である。
【図９】この発明が適用された接続処理の説明に用いるフローチャートである。
【図１０】無線接続の説明に用いる略線図である。
【図１１】上位層の接続情報の挿入の説明に用いる略線図である。
【図１２】ビーコンの説明に用いる略線図である。
【図１３】ビーコンにより上位層の接続情報を挿入する場合の説明に用いるフローチャートである。
【図１４】ビーコンにより挿入された上位層の接続情報を受信する処理の説明に用いるフローチャートである。
【図１５】この発明が適用されたアクセスポイント及び無線端末の構成の他の例を示すブロックである。
【図１６】省電力処理の説明に用いる略線図である。
【図１７】省電力処理の説明に用いる略線図である。
【図１８】上位層の接続情報の挿入の説明に用いる略線図である。
【図１９】この発明が適用されたアクセスポイント及び無線端末の構成の他の例を示すブロックである。
【図２０】所定のデータに上位層の接続情報を挿入する場合の説明に用いるフローチャートである。
【図２１】所定のデータに挿入された上位層の接続情報を受信する処理の説明に用いるフローチャートである。
【図２２】ビーコンから所定のタイミングに上位層の接続情報を挿入する場合の説明に用いる略線図である。
【図２３】ビーコンから所定のタイミングに上位層の接続情報を挿入する場合の説明に用いるフローチャートである。
【図２４】従来の接続処理の説明に用いるフローチャートである。
【符号の説明】
１０・・・無線端末部、１３、２３・・・変復調部、１４、２４・・・ＭＡＣ層処理部、１５・・・上位層処理部、１６・・・上位層接続情報設定部、２０・・・ルータ部、２５・・・上位層処理部、２６・・・上位層接続情報挿入部
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線ネットワークに用いて好適な通信装置、および通信方法に関するもので、特に、初期接続時間の短縮にかかわる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、オフィスや家庭で、無線通信ＬＡＮ(Local Area Network)ネットワークサービスが盛んに利用されている。また、駅や空港、ファーストフードのチェーン店など、市街地の特定の場所で利用できる無線ＬＡＮネットワークサービスが開始されている。このような無線ＬＡＮＪネットワークサービスでは、アクセスポイントと呼ばれる無線局が配置される。無線ＬＡＮネットワークサービスを利用する場合には、携帯型のパーソナルコンピュータやＰＤＡ(Personal Digital Assistant)等の情報無線端末に、無線インターフェースカードが装着される。無線インターフェースカードが装着された情報無線端末とアクセスポイントとの間が無線で繋がれる。これにより、携帯型のパーソナルコンピュータやＰＤＡを無線端末を使って、インターネットに高速アクセスすることが可能となる。
【０００３】
無線ＬＡＮネットワークサービスは、データリンク層(OSI(Open System Interconnection)参照モデルの第2層)のプロトコルとしてIEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11、IEEE802.15.3、HIPERLAN2等が用いられ、ネットワーク層(OSI参照モデルの第3層)のプロトコルとしてIPv4(Internet Protocol version 4)やIPv6(Internet Protocol version 6)が用いられている。通常、このような構造の無線ＬＡＮネットワークシステムに接続する場合、下層の階層から上層の階層に、接続処理が順に行われる。
【０００４】
すなわち、従来の無線ＬＡＮネットワークシステムでは、無線端末がアクセスポイントと接続する際に、図２４にフローチャートで示すように、データリンク層の認証（ステップＳ１０１）や無線通信システムに参入するための処理（ステップＳ１０２）が行われ、データリンク層の接続が完了される。データリンク層の接続が完了したら、ネットワーク層の接続情報要求が出され（ステップＳ１０３）、ネットワーク層の接続情報が受信され（ステップＳ１０４）、ネットワーク層の接続が設定される（ステップＳ１０５）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の無線ＬＡＮネットワーク通信システムでは、データリンク層の無線通信接続のための一連の手続きを行った後に、インターネットと接続するためのネットワーク層の接続が開始される。したがって、無線通信システムに接続するための処理が完了するまでは、上位層の設定であるインターネット接続設定は一切行うことができない。このため、無線端末においてインターネット接続要求が発生してから実際に接続されるまでに多くの時間がかかり、ユーザにストレスを与えるという問題がある。
【０００６】
したがって、この発明の目的は、無線通信システムに接続するための処理と、その上位層の接続処理とを並行して行うことができ、初期設定時間を短縮できるようにした通信装置、および通信方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ネットワークに接続する複数の通信装置の一つであって、リンク層における接続処理を行うリンク層処理部と、リンク層の上位に存在する層における接続処理を行う上位層処理部と、上位層における接続処理情報を管理する上位層接続情報管理部とを備え、上位層における接続処理情報をリンク層における制御情報として送信することにより、該制御情報を受信した通信装置において、リンク層における接続処理と上位層における接続処理とを平行して行うことを可能とした、ことを特徴とする通信装置である。
【０００８】
この発明は、ネットワークに接続する複数の通信装置の一つであって、リンク層における接続処理を行うリンク層処理部と、リンク層の上位に存在する層における接続処理を行う上位層処理部と、上位層における接続処理情報を管理する上位層接続情報管理部と、を備える通信装置において、上位層における接続処理情報を送信するか否かを判断する手順と、上位層における接続処理情報を送信する場合は、接続処理情報を送信するタイミングを決定する手順と、上位層における接続処理情報をリンク層における制御情報として送信する手順と、を有し、該制御情報を受信した通信装置において、リンク層における接続処理と上位層における接続処理とを平行して行うことを可能とした、ことを特徴とする通信方法である。
【０００９】
この発明は、ネットワークに接続する複数の通信装置の一つであって、リンク層における接続処理を行うリンク層処理部と、リンク層の上位に存在する層における接続処理を行う上位層処理部と、上位層における接続処理情報を管理する上位層接続情報管理部と、リンク層における制御情報として、上位層における接続処理情報を受信し、該上位層における接続処理情報に基づいて、リンク層における接続処理と上位層における接続処理とを平行して行う、ことを特徴とする通信装置である。
【００１１】
この発明が適用された無線通信ネットワークシステムでは、上位層の接続処理のための情報がビーコンや、ビーコンから所定のタイミングのデータ中に含めて送信される。この上位層の接続処理のための情報を用いることで、データリンク層の無線接続のための処理と、ネットワーク層のインターネットに接続するための処理とを並行して行うことができる。これにより、初期アクセス時間を短縮することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明が適用された無線ＬＡＮネットワークサービスの概要を示すものである。図１において、アクセスポイントＡＰ１は、ルータ機能を有した無線局であり、無線端末ＴＭ１との間で無線通信を行う。アクセスポイントＡＰ１は、ルータ部２０を介して、それ自身の有線インターフェースで有線ネットワークにつながれ、インターネットＮＥＴ１に接続される。
【００１３】
図１に示すように、無線端末ＴＭ１は、無線端末部１０と無線部１１とから構成される。無線部１１は、ＲＦ(Radio Frequency)部１２と、変復調部１３と、ＭＡＣ(Media Access Controller)層処理部１４と、上位層処理部１５と、上位層接続情報設定部１６と、インターフェース部１７とを備えている。これらＲＦ部１２と、変復調部１３と、ＭＡＣ層処理部１４と、上位層接続情報設定部１６と、インターフェース部１７は、コントローラ１８により制御される。
【００１４】
無線端末部１０は、携帯型のパーソナルコンピュータやＰＤＡ(Personal Digital Assistant)により構成される。無線端末部１０からの送信データは、インターフェース部１７を介して、上位層処理部１５に送られる。上位層処理部１５は、ネットワーク層のパケットの処理を行うものである。上位層処理部１５の出力がＭＡＣ層処理部１４に送られる。ＭＡＣ層処理部１４は、データリンク層のパケットの処理を行うものである。ＭＡＣ層処理部１４の出力が変復調部１３に供給される。変復調部１３で、このデータが変調される。変復調部１３の出力がＲＦ部１２に送られる。ＲＦ部１２で、送信データが所定の搬送波周波数に変換され、アクセスポイントＡＰ１に向けて、アンテナ１９から出力される。
【００１５】
ここで、ネットワーク層やデータリンク層は、OSI(Open System Interconnection)参照モデルに基づくものである。OSI参照モデルは、物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、セッション層、プレゼンテーション層、アプリケーション層の７層からなる階層構造で、ネットワークが示されている。
【００１６】
アクセスポイントＡＰ１からの電波を受信する場合には、受信信号がアンテナ１９からＲＦ部１２に送られる。ＲＦ部１２の受信出力が変復調部１３に供給される。変復調部１３で、受信信号からデータが復調される。この受信データは、ＭＡＣ層処理部１４に供給される。ＭＡＣ層処理部１４で、受信パケットから所望のデータが取り出される。この受信データは、上位層処理部１５に送られる。上位層処理部１５の出力がインターフェース部１７を介して無線端末部１０に送られる。
【００１７】
また、後に説明するように、この発明が適用されたシステムでは、データリンク層の接続処理と、ネットワーク層の接続処理とを並行して行える。このような処理を実現するために、上位層処理部１５に対して、上位層接続情報設定部１６が設けられる。ここで上位層とは、データリンク層に対して上位層となるネットワーク層を指している。上位層処理部１５は、IPv4やIPv6のネットワーク層の接続処理を行うものである。
【００１８】
すなわち、アクセスポイントＡＰ１からは、上位層の接続処理に必要な情報がビーコンで周期的に送信されている。無線端末ＴＭ１では、アクセスポイントＡＰ１からのビーコンが予め受信される。そして、上位層接続情報設定部１６には、上位層（ネットワーク層）の接続処理に必要な情報が受信したビーコンの情報に基づいて予め設定される。
【００１９】
アクセスポイントＡＰ１は、ルータ部２０と、無線部２１とから構成される。無線部２１は、ＲＦ部２２と、変復調部２３と、ＭＡＣ層処理部２４と、上位層処理部２５と、上位層接続情報挿入部２６と、インターフェース部２７とを備えている。これらＲＦ部２２と、変復調部２３と、ＭＡＣ層処理部２４と、上位層処理部２５と、上位層接続情報挿入部２６と、インターフェース部２７は、コントローラ２８により制御される。
【００２０】
ルータ部２０を介してネットワークから送られてきた送信データは、インターフェース部２７を介して、上位層処理部２５に送られる。上位層処理部２５の出力がＭＡＣ層処理部２４に送られる。ＭＡＣ層処理部２４の出力が変復調部２３に供給される。変復調部２３で、このデータが変調される。変復調部２３の出力がＲＦ部２２に送られる。ＲＦ部２２で、送信データが所望の搬送波周波数に変換され、アンテナ２９から、無線端末ＴＭ１に向けて出力される。
【００２１】
無線端末ＴＭ１からの信号を受信する場合には、受信信号がアンテナ２９からＲＦ部２２に送られる。ＲＦ部２２の受信出力が変復調部２３に供給される。変復調部２３で、受信信号からデータが復調される。この受信データは、ＭＡＣ層処理部２４に供給される。ＭＡＣ層処理部２４の出力が上位層処理部２５に供給される。上位層処理部２５の出力がインターフェース部２７を介して、ルータ部２０に送られる。
【００２２】
また、無線部２１には、上位層接続情報挿入部２６が設けられる。上位層接続情報挿入部２６は、上位層の接続処理に必要な情報をビーコンで周期的に送信するものである。
【００２３】
このように、アクセスポイントＡＰ１側の無線部２１には、上位層の接続処理に必要な情報をビーコンで周期的に送信する上位層接続情報挿入部２６が設けられ、無線端末ＴＭ１の無線部１１には、アクセスポイントＡＰ１からのビーコンを予め受信し、上位層の接続処理に必要な情報が受信したビーコンの情報に基づいて予め設定される上位層接続情報設定部１６が設けられている。これにより、データリンク層の接続処理と、それより上位層にあるネットワーク層の接続処理とを並行して行うことができる。
【００２４】
ＭＡＣ層の無線通信処理としては、IEEE802.11、IEEE802.15のフォーマットが用いられ、アクセス制御としては、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance)やSlotted-ALOHA、TDMA(Time Division Multiple Access)制御が用いられるが、これに限定されるものではない。変調方式としては、例えば、一次変調として、PSK(Phase Shift Keying)やFSK(Frequency Shift Keying)(DBPSK、DQPSK、2GFSK、4GFSK)、二次変調として直接スペクトラム拡散や周波数ホッピングが用いられる。なお、これに限定されるものではなく、例えばOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)を用いるようにしても良い。勿論、PSKやFSKの変復調だけようにしても良い。搬送波周波数としては、例えば、2.4GHz帯が用いられる。勿論、他の周波数を用いても良い。
【００２５】
上述のように、データリンク層とネットワーク層の並行接続処理の一例について説明する。ここでは、データリンク層として、IEEE802.11を用い、ネットワーク層として、IPv6(Internet Protocol version 6)を用いるものとする。
【００２６】
IPv6では、ユーザがネットワークに接続するために特別な設定を行わずに、接続処理が行えるプラグアンドプレイの機能が提供されている。これは、IPv6アドレス自動設定(IPv6 Stateless Address Autoconfiguration)と呼ばれている。IPv6 アドレス自動設定について簡単に説明する。
【００２７】
IPv6のアドレスは、128ビットのアドレスを有しており、この128ビットのIPv6アドレスは、64ビットずつ二つの部分に分かれている。前半部はプレフィックスと呼ばれ、後半部はインターフェースＩＤと呼ばれている。プレフィックスは、ホストが接続しているネットワークやサブネットを示す識別子である。一方、インターフェースＩＤは、接続しているネットワークの中でそのホストを識別できるように、一意性が保証されるものとされている。インターフェースＩＤの部分は、乱数或いは例えばIEEEで標準化されたEUI-64と呼ばれるアドレス生成手法を用いて作られる。EUI-64は、既に一意性が保証されている48ビットのMACアドレス等から生成できるアドレスである。
【００２８】
IPv6 アドレス自動設定では、あるIPv6サブネット上のIPv6ルータは、そのサブネットのネットワークプレフィックスなどIPv6ネットワークに接続するために必要な情報を格納したルータ広告(Router Advertisement)メッセージを、そのサブネットに定期的に送信(ブロードキャスト)する。そのサブネットに接続したホストは、そのルータ広告メッセージを受信し、受信したルータ広告メッセージに格納された情報を元に、IPv6アドレスやデフォルトルータの設定などを行う。
【００２９】
IPv6アドレスの設定方法としては、IPv6アドレスの上位64ビット部分に、ルータ広告メッセージに格納されているネットワークプレフィックスの値を格納し、下位64ビット部分に、ホスト自身が生成したインターフェースＩＤを格納する。
【００３０】
インターフェースＩＤの生成方法としては、ランダムな値を生成したり、上述のように、ホストのインターフェースのMACアドレスをEUI64形式に変換した値を利用したりする方法などがある。
【００３１】
ホストはIPv6アドレスを作成後、そのアドレスが同じサブネット上で既に使われていないかを確認するために、DAD(Duplicated Address Detection)を行う。具体的には、ホストが作成したIPv6アドレスを格納した近隣要請(Neighbor Solicitation)メッセージをサブネット上に送信(ブロードキャスト)し、その近隣要請メッセージを受信したサブネット上のホストのうち、近隣要請メッセージに格納されているIPv6アドレスを既に使っているホストは、アドレスが重複していることを示すために、近隣広告(Neighbor Advertisement)メッセージを返答する。近隣要請メッセージを送信したホストは一定時間近隣要請メッセージに対する近隣広告メッセージを受信しない場合は、設定したIPv6アドレスは重複していないと判断し、以後そのIPv6アドレスを利用することができる。
【００３２】
また、ホストは、ルータからの定期的なルータ広告メッセージを受信するだけでなく、明示的に近隣要請(Neighbor Solicitation)メッセージを送信することでルータにルータ広告メッセージの送信を促すことができる。近隣要請メッセージを受信したルータは、ルータ広告メッセージの定期的な送信間隔に関係なく、ルータ広告メッセージを送信する。
【００３３】
ルータ要請メッセージ、ルータ広告メッセージ、近隣要請メッセージ、近隣広告メッセージは、インターネットプロトコルレベルの制御情報やエラーに関する情報などを通知するためのプロトコルであるICMP(Internet Control Message Protocol)v6の一種であり、そのメッセージフォーマットは、それぞれ、図２、図３、図４、図５に示す通りである。
【００３４】
図２はルータ要請メッセージを示している。
ホストは、ルータからのルータ広告メッセージを要請するために、このメッセージをリンクに送信する。
(IPヘッダ)
送信元IPアドレス:送信するインターフェースに割り当てられたユニキャストアドレス或いは未指定アドレス
宛先IPアドレス:リンクローカル全ルータマルチキャストアドレス
ホップリミット:255
認証ヘッダ(AH; Authentication Header):必要なら設定
(NDPヘッダ)
Type:133
Code:0
Options:送信元ノードのリンクレイヤのアドレス(例MZCアドレス)
【００３５】
図３はルータ広告メッセージを示している。
ルータは、ルータ広告メッセージを定期的に或いはルータ要請メッセージの受信時に送信する。ルータ広告メッセージには、ホストがネットワークに接続するために必要な種々の情報を入れることができる。
(IPヘッダ)
送信元アドレス:送信するインターフェースに割り当てられたリンクローカルユニキャストアドレス
宛先アドレス:ルータ要請メッセージを送信したノードのユニキャストアドレスか、あるリンクローカル全ノードマルチキャストアドレス
ホップリミット:255
認証ヘッダ(AH; Authentication Header): 必要なら設定
(NDPヘッダ)
Type:134
Code:0
Cur Hop Limit:8ビットの整数値。ホストが設定すべきホップリミットの値(Defaultの値)を示している。ゼロ("0")のときには、ルータはこの値を指定しないことを意味している。
M "Managed address configuration"フラグ.
M=1;ステートフルアドレス目動割り当て(i.e.DHCPv6)を使用
M=O;ステートレスアドレス自動割り当てを使用
O "other stateful configuration"フラグ
O=1;アドレス以外をステートフル自動設定
O=0;アドレス以外をステートレス自動設定
Reserved すべて"0"
Router Lifetime:16ビットの整数値。デフォルトルータに関する情報の有効期限(Lifetime)を秒を単位で指定している(1秒から65,535秒まで)。最大値は、18.2時間である。"0"は、自分はデフォルトルータにはならないことを意味している。
Reachable Time:32ビットの整数値。近隣ノードとして存在するということを確認したことの有効期限をミリ秒を単位で示している。"0"は、この有効期限をルータは指定しないことを意味する。
Retrans Timer:32ビットの整数値。Neighbor Solicitation(近隣要請)メッセージの再送間隔を、ミリ秒を単位で示している。"0"は、この有効期限をルータは指定しないことを意味する。
Options
1)ルータ広告メッセージを送信したルータのリンクレイヤアドレス
2)MTUサイズ
3)ネットワークプレフィックス情報
【００３６】
図４は、近隣要請メッセージを示している。
(lPヘッダ)
送信元IPアドレス:送信するインターフェースに割り当てられたユニキャストアドレス。なお、重複アドレスの検知が行われるときには、未指定アドレスに設定される。
宛先IPアドレス:要請ノード(Solicited-node)のマルチキャストアドレス、或いは、目的のノードのアドレス(Target Address)
ホップリミット:255
認証ヘッダ(AH;Authentication Header):必要なら設定
(NDPヘッダ)
Type:135
Code:0
Reserved:すべて"0"にセット
Target Address:目的のノードのユニキャストIPアドレス
Possible options:送信ノードのリンクレイヤアドレス
【００３７】
図５は近隣広告(Neighbor Advertisement)メッセージを示している。
近隣要請メッセージを受信したノードは、その応答として、近隣広告メッセージを送信する。非要請広告(Unsolicited Advertisement)のときには、ノードは速やかに広告メッセージを送信する。リンク上の近隣ノードに対して、更新された情報を速やかに通知したい場合に、非要請広告メッセージ(Unsolicited Advertisement)が使用される。
(IPヘッダ)
送信元IPアドレス:近隣広告メッセージを送信するノードのユニキャストアドレス
宛先IPアドレス:要請広告(Solicited Advertisement)のときには、近隣要請(Neighbor Solicitation)メッセージを送信したノードのユニキャストアドレス。非要請広告(Unsolicited Advertisement)のときには、リンクローカル全ノードマルチキャストアドレス
ホップリミット:255
認証ヘッダ(AH; Authentication Header) 必要なら設定
(NDPヘッダ)
Type:136
Code:0
R ルータフラグ
"1"のときは送信者がルータ。ルータがホストに変化した場合を検出するために用いられる
S 要請(Solicited)フラグ
"1"のときは、本メッセージが、近隣要請メッセージ(Neighbor Solicitation)への応答であることを示す。
O 上書き(override)フラグ。
"1"のときには、リンクレイヤアドレスのキャッシュをアップデートする。"0"のときには、キャッシュはそのままにする。
Reserved:すべて、"0"にセットする(29ビット)
Target Address:
1)Solicited Advertisement
近隣要請(Neighbor Solicitation)メッセージを送信したノードのユニキャストアドレス
2)Unsolicited Advertisement
近隣広告(Neighbor Advertisement)メッセージを送信するノードの新しいリンクレイヤアドレス情報
Possible options 送信ノードのリンクレイヤアドレス
【００３８】
一方、データリンク層としてIEEE802.11を使った場合の接続処理は、まず、無線通信システムの存在が検出されると、無線端末は自らをそのシステムに登録する処理を行う。まず、無線通信システムが無線端末認証(authentication)を行っている場合には認証処理を行う。その後に、無線通信システムに参入(association)するための処理を行う。
【００３９】
ここで、データリンク層としてIEEE802.11を用い、ネットワーク層としてIPv6を用いて、データリンク層の接続処理とネットワーク層の接続処理を並行させて行うことを考える。上述のように、IPv6 アドレス自動設定では、受信したルータ広告に格納された情報を元に、IPv6アドレスやデフォルトルータの設定などを行っている。したがって、ルータ広告メッセージに関する情報、より具体的には、ルータ広告メッセージに格納されているネットワークプレフィックスの値とデフォルトルータの情報が予め獲得されていれば、ネットワーク層の接続処理が行える。
【００４０】
そこで、この例では、図１におけるアクセスポイントＡＰ１から、ネットワークプレフィックスの値とデフォルトルータの情報をビーコンにより送信させるようにしている。ビーコンは、通常、アクセスポイントが自らの存在を示すために定期的に発信するものであり、不特定の無線端末で受信することができる。したがって、ビーコンの情報は、アクセスポイントＡＰ１からの電波が受信できれば、得ることができる。
【００４１】
このアクセスポイントＡＰ１からのビーコンを受信し、ビーコンの情報から、ネットワークプレフィックスの値とデフォルトルータの情報を得てネットワーク層の接続処理を行うようにすれば、データリンク層の接続処理とネットワーク層の接続処理を並行させて行うことができる。
【００４２】
ここでは、IPv6 アドレス自動設定で必要な情報を、IEEE802.11のビーコンに埋め込むことにより、データリンク層の接続処理とネットワーク層の接続処理を並行させて行う例について説明する。
【００４３】
まず、アクセスポイントのアクセスポイントＡＰ１からは定期的に送信されるビーコンには、IPv6 アドレス自動設定に必要な情報として、以下の２つが埋め込まれる。
(1)ルータ広告メッセージの内容(IPv6 アドレスの作成に用いられる)
(2)アクセスポイントの無線ＬＡＮネットワークインターフェースに割り当てられたIPv6 Link-Local Address(デフォルトルータ設定に用いられる)
【００４４】
この２つの情報が埋め込まれたビーコンがアクセスポイントＡＰ１からを定期的に送信される。
【００４５】
無線端末ＴＭ１がアクセスポイントＡＰ１に対して接続を行う場合には、予めアクセスポイントＡＰ１からのビーコンが受信される。このビーコンで送られてくる情報を使って、データリンク層の接続処理とネットワーク層の接続処理が並行して行われる。ただし、DAD処理は、実際に無線接続が接続が完了しなければ実行することができないため、DAD処理のみ無線接続完了後に行われる。
【００４６】
より、具体的には、IEEE802.11におけるビーコンフレームは、図6に示すようになっており、(T-L-V)形式(Type Length Value)による容易な拡張が可能である。そこで、この2つの情報を格納するために、新規に2つの独自インフォメーションエレメントが導入される。
【００４７】
図６に示すように、まず、アクセスポイントの無線ＬＡＮネットワークインターフェースに割り当てられたIPv6 Link-Loca Addressを格納するためのインフォメーションエレメントとして、Link-Local Address elementが導入され、ルータ広告メッセージの内容を格納するためのインフォメーションエレメントとして、RA elementが導入される。
【００４８】
Link-Local Address elementは、図７に示すように、エレメントＩＤと、エレメント長と、予約フィールドと、Link-Local Addressの情報が設けられる。Link-Local Addressは、デフォルトルータを設定するためのものである。
【００４９】
Type(element ID):element ID番号である。Link-Local Address elementの場合には"80"。
Length:elementの長さ、Link-Local Address elementの場合には"18"である。
Reserved:予約フィールド
Link-Local Address:アクセスポイントの無線ＬＡＮネットワークインターフェースに割り当てられたIPv6 Link-Local Address(移動ホストがデフォルトルータを設定するために利用される)
【００５０】
RA elementは、図８に示すように、エレメントＩＤと、エレメント長と、予約フィールドと、ルータ広告メッセージの情報が設けられる。
【００５１】
Type(element ID):element ID番号、RA elementの場合には"81"である。
Length :elementの長さ、RA elementの場合には可変長である。
Reserved:予約フィールド
それ以外のフィールド:ルータ広告メッセージの一部を格納する。（移動ホストがIPv6 Addressを設定するために利用される）
【００５２】
なお、これら独自のインフォメーションエレメントを処理できない無線端末が、それらが格納されたビーコンを受信した場合は、単に独自インフォメーションエレメントは無視され、残りのエレメントを利用してIEEE802.11の仕様に基づいた無線接続を行い、IEEE802.11による無線接続処理完了後、アクセスポイントと認証や無線通信システムに参入するための処理が行われることにより、IPv6アドレス自動設定が行われる。
【００５３】
なお、ビーコンに埋め込まれたIPv6アドレス自動設定情報を使って処理を行うことができない一般の無線端末が、通常どおりのやりとりを用いて、IPv6アドレス自動設定を行うことができるように、アクセスポイントＡＰ１は、通常のルータ広告メッセージも定期的に送信しておくものとする。
【００５４】
以上のように、この例では、アクセスポイントＡＰ１のビーコンには、上位層（データリンク層）の情報が含められている。このアクセスポイントＡＰ１からのビーコンを受信し、ビーコンの情報から、ネットワークプレフィックスの値とデフォルトルータの情報を得てネットワーク層の接続処理を行うようにすれば、データリンク層の接続処理とネットワーク層の接続処理を並行させて行うことができる。
【００５５】
すなわち、図９にフローチャートで示すように、アクセスポイントからのビーコンが受信されると（ステップＳ１）、このビーコンの情報からネットワーク層の接続情報が受信される（ステップＳ２）。このネットワーク層の情報を使って、ネットワーク層の接続処理が行われる（ステップＳ３）。これと並行して、データリンク層の認証（ステップＳ４）や無線通信システムに参入するための処理（ステップＳ５）が行われる。
【００５６】
上述の例では、ネットワーク層としてIPv6の例について説明したが、IPv4を使うようにしても良い。この場合、DNS(Domain Name Service)サーバのIPアドレスやWWW(World Wide Web)プロキシの設定情報をビーコンで送信することが考えられる。
【００５７】
また、リンク層としては、IEEE802.15.3を使うことが考えられる。lEEE802.15.3のタイムフレーム構成は、図１０に示すようにすることが提案されている。IEEE802.15.3はビーコンは、コネクションアクセスピリオドと、コネクションフリーアクセスピリオドから構成される。マルチプルアクセス方式については、コネクションアクセスピリオドにおいてはCSMA/CA若しくはSlotted-ALOHAが用いられ、コネクションフリーピリオドにおいてはTDMAが用いられる。
【００５８】
図１１にIEEE802.15.3のビーコンの構成を示す。ビーコンは、プリアンブル、パケットヘッダ、制御情報から構成され、制御情報はさらに、タイプ、データ長、データからなるデータを複数格納する形で構成される。
【００５９】
IEEE802.15.3においてはビーコンの内部にアプリケーション用のデータを送信することが可能となる。この部分に、上位層接続情報が挿入できる。
【００６０】
なお、上述のように、ビーコンと上位層の接続に必用な情報を同時に送信するという処理は、全てのビーコンの処理において行う必要は無い。図１２に示すように、上位層接続情報の入ったビーコンＢＣ１を間欠的に送信し、他のビーコンＢＣ０は上位層接続情報の入っていないビーコンとするのが実用的である。すなわち、ビーコンは毎回送信されるが、上位層接続用制御情報の入ったビーコンＢＣ１は、Ｎ回の送信につき１回送信される。
【００６１】
図１３は、このように、ビーコンの内部に上位層接続データを挿入する場合のアクセスポイントＡＰ１側の処理を示すフローチャートである。
【００６２】
図１３において、ビーコンが生成されると（ステップＳ１１）、そのビーコンに、上位層の接続情報を挿入するかどうかが判定される（ステップＳ１２）。上位層の接続情報を挿入する場合には、上位層接続情報の挿入処理が行われ(ステップＳ１３)、その後、所定のタイミングにおいて、上位層接続情報が挿入されたビーコンが送出される（ステップＳ１４）。ステップＳ１２で、上位層の接続情報を挿入しないと判断された場合には、ビーコンに上位層の接続情報を挿入しないで、その後、所定のタイミングにおいてビーコンが送出される（ステップＳ１４）。
【００６３】
図１４は、このときの無線端末ＴＭ１側の処理を示すフローチャートである。ビーコンの内部には、上述のように、上位層接続情報が挿入されている。図１４において、ビーコンが受信されたら（ステップＳ２１）、ビーコン内に上位層接続情報が存在するか否かが判定される（ステップＳ２２）。ビーコン内に上位層接続情報が存在する場合には、それを用いて上位層の接続設定が行われる（ステップＳ２３）。
【００６４】
ところで、例えば、lEEE802.15.3、IEEE802.11においては、無線端末は省電力モードになることが可能である。ところが、省電力モードになると、ビーコンが常に受信できなくなる場合がある。
【００６５】
よって、省電力モードにおいては、ビーコンを送信するアクセスポイントでは、無線端末がビーコンを受信するタイミングにおいて上位層の情報をビーコンに挿入することが好ましい。これにより、上位層の情報に変更が生じた場合において、省電力モードの無線端末が速やかに設定の変更を行うことが可能となる。
【００６６】
図１５は、省電力モードが設定できるようにした無線端末ＴＭ１１及びアクセスポイントＡＰ１１の構成を示すものである。無線端末ＴＭ１１は、無線端末部１１０と無線部１１１とから構成される。無線部１１１は、ＲＦ部１１２と、変復調部１１３と、ＭＡＣ層処理部１１４と、上位層処理部１１５と、上位層接続情報設定部１１６と、インターフェース部１１７と、タイミング制御部１１９を備えている。これらＲＦ部１１２と、変復調部１１３と、ＭＡＣ層処理部１１４と、上位層接続情報設定部１１６と、インターフェース部１１７と、タイミング制御部１１９は、コントローラ１１８により制御される。
【００６７】
無線端末部１１０は、携帯型のパーソナルコンピュータやＰＤＡにより構成される。無線端末部１１０からの送信データは、インターフェース部１１７を介して、上位層処理部１１５に送られる。上位層処理部１１５は、ネットワーク層のパケットの処理を行うものである。上位層処理部１１５の出力がＭＡＣ層処理部１１４に送られる。ＭＡＣ層処理部１１４は、データリンク層のパケットの処理を行うものである。ＭＡＣ層処理部１１４の出力が変復調部１１３に供給される。変復調部１１３で、このデータが変調される。変復調部１１３の出力がＲＦ部１１２に送られる。ＲＦ部１１２で、送信データが所定の搬送波周波数に変換され、アクセスポイントＡＰ１１に向けて、アンテナ１０９から出力される。
【００６８】
アクセスポイントＡＰ１１からの電波を受信する場合には、受信信号がアンテナ１０９からＲＦ部１１２に送られる。ＲＦ部１１２の受信出力が変復調部１１３に供給される。変復調部１１３で、受信信号からデータが復調される。この受信データは、ＭＡＣ層処理部１１４に供給される。ＭＡＣ層処理部１１４で、受信パケットから所望のデータが取り出される。この受信データは、上位層処理部１１５に送られる。上位層処理部１１５の出力がインターフェース部１１７を介して無線端末部１１０に送られる。
【００６９】
また、データリンク層の接続処理と、ネットワーク層の接続処理とを並行して行えるような処理を実現するために、上位層処理部１１５に対して、上位層接続情報設定部１１６が設けられる。上位層処理部１１５は、IPv４やIPv６のネットワーク層の接続処理を行うものである。
【００７０】
アクセスポイントＡＰ１からは、上位層の接続処理に必要な情報がビーコン中に送信されている。そして、上位層接続情報設定部１１６には、上位層（ネットワーク層）の接続処理に必要な情報が受信したデータの情報に基づいて予め設定される。省電力のタイミングと、ビーコンの受信タイミングとを合わせるために、タイミング制御部１１９が設けられる。このタイミング制御部１１９は、省電力設定部１０８により設定される。
【００７１】
アクセスポイントＡＰ１１は、ルータ部１２０と、無線部１２１とから構成される。無線部１２１は、ＲＦ部１２２と、変復調部１２３と、ＭＡＣ層処理部１２４と、上位層処理部１２５と、上位層接続情報挿入部１２６と、インターフェース部１２７と、タイミング制御部１２９を備えている。これらＲＦ部１２２と、変復調部１２３と、ＭＡＣ層処理部１２４と、上位層処理部１２５と、上位層接続情報挿入部１２６と、インターフェース部１２７と、タイミング制御部１２９は、コントローラ１２８により制御される。
【００７２】
ルータ部１２０を介してネットワークから送られてきた送信データは、インターフェース部１２７を介して、上位層処理部１２５に送られる。上位層処理部１２５の出力がＭＡＣ層処理部１２４に送られる。ＭＡＣ層処理部１２４の出力が変復調部１２３に供給される。変復調部１２３で、このデータが変調される。変復調部１２３の出力がＲＦ部１２２に送られる。ＲＦ部１２２で、送信データが所望の搬送波周波数に変換され、アンテナ１３０から、無線端末ＴＭ１１に向けて出力される。
【００７３】
無線端末ＴＭ１１からの信号を受信する場合には、受信信号がアンテナ１３０からＲＦ部１２２に送られる。ＲＦ部１２２の受信出力が変復調部１２３に供給される。変復調部１２３で、受信信号からデータが復調される。この受信データは、ＭＡＣ層処理部１２４に供給される。ＭＡＣ層処理部１２４の出力が上位層処理部１２５に供給される。上位層処理部１２５の出力がインターフェース部１２７を介して、ルータ部１２０に送られる。
【００７４】
また、無線部１２１には、上位層接続情報挿入部１２６が設けられる。上位層接続情報挿入部１２６は、上位層の接続処理に必要な情報をビーコン中に送信するものである。この上位層接続情報挿入部１２６からのビーコンの発生タイミングは、タイミング制御部１２９により、省電力無線端末起動タイミング保存部１３１に設定されているタイミングに応じて設定される。この省電力無線端末起動タイミング保存部１３１に保存されるタイミングを、無線端末ＴＭ１１側の省電力設定部１０８のタイミングに応じて設定することで、無線端末ＴＭ１１が起動している間に、ビーコンが受信できるようになる。
【００７５】
図１６及び図１７は、省電力モードの無線端末と制御情報の挿入位置の関係について示す。図１６及び図１７に示すように、ビーコンを受信する無線端末ＴＭ１１、ＴＭ１２、ＴＭ１３において省電力制御を行っていて受信するビーコンが特定されている場合には、上位層の接続情報が含められるビーコンＢＣ１を、各無線端末が起動するタイミングに合わせて送信することを考慮する。図１６は省電力制御を行っている無線端末ＴＭ１１、ＴＭ１３が同時にビーコンを受信する場合である。図１７は省電力制御を行っている無線端末ＴＭ１１とＴＭ１３とがビーコンを受信するタイミングが異なる場合である。
【００７６】
ところで、上述までの説明では、上位層接続情報は、ビーコン内に挿入するとしていた。しかしながら、上位層接続情報は、ビーコン内そのものに挿入する必要はない。データ中に上位層接続情報を入れておくようにしても良い。
【００７７】
例えば、図１８に示すように、IEEE802.15.3では、ビーコンの後から所定のタイミングで、上位層接続情報が入ったデータが送信されるとした場合、ビーコンには、この上位層接続情報が入ったデータの時間位置又はチャンネルを示すポインタＰＴが設けられる。ビーコンを受信することにより、上位層接続情報が入ったデータが送信されてくる時間又はチャンネルがわかり、その時間又はチャンネルのデータを受信することにより、上位層接続情報を得ることができる。
【００７８】
図１９は、このように、ビーコンから所定のタイミングのデータに上位層接続データを挿入する場合のアクセスポイントＡＰ２１及び無線端末ＴＭ２１の構成を示すものである。
【００７９】
図１９に示すように、無線端末ＴＭ２１は、無線端末部２１０と無線部２１１とから構成される。無線部２１１は、ＲＦ部２１２と、変復調部２１３と、ＭＡＣ層処理部２１４と、上位層処理部２１５と、上位層接続情報設定部２１６と、インターフェース部２１７と、タイミング制御部２１９を備えている。これらＲＦ部２１２と、変復調部２１３と、ＭＡＣ層処理部２１４と、上位層接続情報設定部２１６と、インターフェース部２１７と、タイミング制御部２１９は、コントローラ２１８により制御される。
【００８０】
無線端末部２１０は、携帯型のパーソナルコンピュータやＰＤＡにより構成される。無線端末部２１０からの送信データは、インターフェース部２１７を介して、上位層処理部２１５に送られる。上位層処理部２１５は、ネットワーク層のパケットの処理を行うものである。上位層処理部２１５の出力がＭＡＣ層処理部２１４に送られる。ＭＡＣ層処理部２１４は、データリンク層のパケットの処理を行うものである。ＭＡＣ層処理部２１４の出力が変復調部２１３に供給される。変復調部２１３で、このデータが変調される。変復調部２１３の出力がＲＦ部２１２に送られる。ＲＦ部２１２で、送信データが所定の搬送波周波数に変換され、アクセスポイントＡＰ２１に向けて、アンテナ２０９から出力される。
【００８１】
アクセスポイントＡＰ２１からの電波を受信する場合には、受信信号がアンテナ２０９からＲＦ部２１２に送られる。ＲＦ部２１２の受信出力が変復調部２１３に供給される。変復調部２１３で、受信信号からデータが復調される。この受信データは、ＭＡＣ層処理部２１４に供給される。ＭＡＣ層処理部２１４で、受信パケットから所望のデータが取り出される。この受信データは、上位層処理部２１５に送られる。上位層処理部２１５の出力がインターフェース部２１７を介して無線端末部２１０に送られる。
【００８２】
また、データリンク層の接続処理と、ネットワーク層の接続処理とを並行して行えるような処理を実現するために、上位層処理部２１５に対して、上位層接続情報設定部２１６が設けられる。上位層処理部２１５は、IPv４やIPv６のネットワーク層の接続処理を行うものである。
【００８３】
アクセスポイントＡＰ１からは、上位層の接続処理に必要な情報がビーコンから所定のタイミングのデータ中に送信されている。そして、上位層接続情報設定部２１６には、上位層（ネットワーク層）の接続処理に必要な情報が受信したデータの情報に基づいて予め設定される。ビーコンの中のポインタから所定のタイミングのデータを抽出するために、タイミング制御部２１９が設けられる。
【００８４】
アクセスポイントＡＰ２１は、ルータ部２２０と、無線部２２１とから構成される。無線部２２１は、ＲＦ部２２２と、変復調部２２３と、ＭＡＣ層処理部２２４と、上位層処理部２２５と、上位層接続情報挿入部２２６と、インターフェース部２２７と、タイミング制御部２２９を備えている。これらＲＦ部２２２と、変復調部２２３と、ＭＡＣ層処理部２２４と、上位層処理部２２５と、上位層接続情報挿入部２２６と、インターフェース部２２７と、タイミング制御部２２９は、コントローラ２２８により制御される。
【００８５】
ルータ部２２０を介してネットワークから送られてきた送信データは、インターフェース部２２７を介して、上位層処理部２２５に送られる。上位層処理部２２５の出力がＭＡＣ層処理部２２４に送られる。ＭＡＣ層処理部２２４の出力が変復調部２２３に供給される。変復調部２２３で、このデータが変調される。変復調部２２３の出力がＲＦ部２２２に送られる。ＲＦ部２２２で、送信データが所望の搬送波周波数に変換され、アンテナ２３０から、無線端末ＴＭ２１に向けて出力される。
【００８６】
無線端末ＴＭ２１からの信号を受信する場合には、受信信号がアンテナ２３０からＲＦ部２２２に送られる。ＲＦ部２２２の受信出力が変復調部２２３に供給される。変復調部２２３で、受信信号からデータが復調される。この受信データは、ＭＡＣ層処理部２２４に供給される。ＭＡＣ層処理部２２４の出力が上位層処理部２２５に供給される。上位層処理部２２５の出力がインターフェース部２２７を介して、ルータ部２２０に送られる。
【００８７】
また、無線部２２１には、上位層接続情報挿入部２２６が設けられる。上位層接続情報挿入部２２６は、上位層の接続処理に必要な情報をビーコンから所定のタイミングのデータ中に送信するものである。
【００８８】
図２０は、このように、ビーコンから所定のタイミングのデータに上位層接続データを挿入する場合のアクセスポイントＡＰ１側の処理を示すフローチャートである。
【００８９】
図２０において、ビーコンが生成されると（ステップＳ３１）、上位層の接続情報を送信するかどうかが判定される（ステップＳ３２）。上位層の接続情報を送信する場合には、送信するタイムスロットが決定され（ステップＳ３３）、そのタイムスロットの情報に、上位層の接続情報が挿入される（ステップＳ３４）。そして、ビーコンが送信され（ステップＳ３５）、送信のタイミングを待って（ステップＳ３６）、所定のタイムスロットに上位層の接続情報が送信されて（ステップＳ３７）、処理が終了される。
【００９０】
図２１は、上述のように、ビーコンから所定のタイミングスロットのデータに、上位層接続情報を挿入した場合の無線端末ＴＭ１側の処理を示すフローチャートである。
【００９１】
図２１において、ビーコンが受信されたら（ステップＳ４１）、所定のタイミングの後に送られてくるデータ中に、上位層接続情報が存在するか否かが判定される（ステップＳ４２）。上位層接続情報が存在する場合には、上位層接続情報の受信タイミングが抽出され（ステップＳ４３）、そのタイミングで示される所定の受信タイミングだけ待ち（ステップＳ４４）、データ中の上位層接続情報が受信される（ステップＳ４５）。
【００９２】
なお、lEEE802.11は、IEEE802.15.3と異なる点が存在し、コネクションピリオドとコネクションフリーピリオドの順序が逆である。マルチプルアクセス方式としては、コネクションションアクセスピリオドにおいてはCSMA、コネクションフリーピリオドにおいてはポーリングが用いられる。よって、例えば、ビーコンの直後の時間帯において制御情報を送信し、各無線端末はそのタイムスロットにおいて上位層の情報が報知されていることを知っているため、それを必ず受信する、という構成をとることが考えられる。
【００９３】
例えば、図２２に示すように、ビーコンの直後の時間帯において制御情報を送信し、各無線端末はそのタイムスロットにおいて上位層の情報が報知されていることを知っているため、それを必ず受信する、という構成をとることによって本発明を実装することが可能である。ここで、ビーコンとデータとの間の時間間隔は、優先度をもった時間間隔を示し、この時間間隔を用いて送信することにより、制御情報の送信を、他のパケットより優先度を高くして行うことが可能になる。
【００９４】
図２３において、ビーコンが生成されると（ステップＳ５２）、そのビーコンが所定のタイミングで送信される(ステップＳ５３)。それから所定のタイミングを待ち、上位層の接続情報を送信するかどうかが判定される（ステップＳ５５）。上位層の接続情報を送信する場合には、上位層の接続情報が送信される(ステップＳ５６)。
【００９５】
この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明が適用された無線通信ネットワークシステムでは、上位層の接続処理のための情報がビーコンや、ビーコンから所定のタイミングのデータ中に含めて送信される。この上位層の接続処理のための情報を用いることで、データリンク層の無線接続のための処理と、ネットワーク層のインターネットに接続するための処理とを並行して行うことができる。これにより、初期アクセス時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が適用されたアクセスポイント及び無線端末の構成の一例を示すブロックである。
【図２】 IPv6のメッセージの説明に用いる略線図である。
【図３】 IPv6のメッセージの説明に用いる略線図である。
【図４】 IPv6のメッセージの説明に用いる略線図である。
【図５】 IPv6のメッセージの説明に用いる略線図である。
【図６】ビーコンの構成の説明に用いる略線図である。
【図７】ビーコンの構成の説明に用いる略線図である。
【図８】ビーコンの構成の説明に用いる略線図である。
【図９】この発明が適用された接続処理の説明に用いるフローチャートである。
【図１０】無線接続の説明に用いる略線図である。
【図１１】上位層の接続情報の挿入の説明に用いる略線図である。
【図１２】ビーコンの説明に用いる略線図である。
【図１３】ビーコンにより上位層の接続情報を挿入する場合の説明に用いるフローチャートである。
【図１４】ビーコンにより挿入された上位層の接続情報を受信する処理の説明に用いるフローチャートである。
【図１５】この発明が適用されたアクセスポイント及び無線端末の構成の他の例を示すブロックである。
【図１６】省電力処理の説明に用いる略線図である。
【図１７】省電力処理の説明に用いる略線図である。
【図１８】上位層の接続情報の挿入の説明に用いる略線図である。
【図１９】この発明が適用されたアクセスポイント及び無線端末の構成の他の例を示すブロックである。
【図２０】所定のデータに上位層の接続情報を挿入する場合の説明に用いるフローチャートである。
【図２１】所定のデータに挿入された上位層の接続情報を受信する処理の説明に用いるフローチャートである。
【図２２】ビーコンから所定のタイミングに上位層の接続情報を挿入する場合の説明に用いる略線図である。
【図２３】ビーコンから所定のタイミングに上位層の接続情報を挿入する場合の説明に用いるフローチャートである。
【図２４】従来の接続処理の説明に用いるフローチャートである。
【符号の説明】
１０・・・無線端末部、１３、２３・・・変復調部、１４、２４・・・ＭＡＣ層処理部、１５・・・上位層処理部、１６・・・上位層接続情報設定部、２０・・・ルータ部、２５・・・上位層処理部、２６・・・上位層接続情報挿入部
Claims (14)
- ネットワークに接続する複数の通信装置の一つであって、
リンク層における接続処理を行うリンク層処理部と、
前記リンク層の上位に存在する層における接続処理を行う上位層処理部と、
上位層における接続処理情報を管理する上位層接続情報管理部とを備え、
前記上位層における接続処理情報をリンク層における制御情報として送信することにより、該制御情報を受信した通信装置において、前記リンク層における接続処理と前記上位層における接続処理とを平行して行うことを可能とした、
ことを特徴とする通信装置。 - 前記通信装置は、前記上位層における接続処理情報をビーコンにより送信することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
- 前記通信装置は、前記上位層における接続処理情報を含むビーコンを間欠的に送信することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
- 前記通信装置は、情報を受信する通信装置が受信動作を行うタイミングと、前記上位層における接続処理情報を送信するタイミングを調整するタイミング制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
- 前記通信装置は、前記上位層における接続処理情報をビーコン送信時を基準として決定される所定のタイミングで送信することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
- 前記ビーコン送信時を基準として決定される所定のタイミングは、ビーコンの送信直後のタイミングであることを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
- 前記ビーコン送信時を基準として決定される所定のタイミングは、ビーコンに含まれるポインタ情報によって指示されるタイミングであることを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
- 前記上位層処理部にて扱うプロトコルは、ＩＰｖ６プロトコルであり、前記上位層における接続処理情報は、ネットワークプレフィックス値及びデフォルトルータに関する情報であることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
- ネットワークに接続する複数の通信装置の一つであって、
リンク層における接続処理を行うリンク層処理部と、
前記リンク層の上位に存在する層における接続処理を行う上位層処理部と、
上位層における接続処理情報を管理する上位層接続情報管理部と、
を備える通信装置において、
前記上位層における接続処理情報を送信するか否かを判断する手順と、
前記上位層における接続処理情報を送信する場合は、前記接続処理情報を送信するタイミングを決定する手順と、
前記上位層における接続処理情報をリンク層における制御情報として送信する手順と、
を有し、
該制御情報を受信した通信装置において、前記リンク層における接続処理と前記上位層における接続処理とを平行して行うことを可能とした、
ことを特徴とする通信方法。 - 前記上位層における接続処理情報を送信するタイミングは、ビーコン送信時を基準として決定される所定のタイミングであることを特徴とする請求項９に記載の通信方法。
- ネットワークに接続する複数の通信装置の一つであって、
リンク層における接続処理を行うリンク層処理部と、
前記リンク層の上位に存在する層における接続処理を行う上位層処理部と、
上位層における接続処理情報を管理する上位層接続情報管理部と、
リンク層における制御情報として、前記上位層における接続処理情報を受信し、該上位層における接続処理情報に基づいて、前記リンク層における接続処理と前記上位層における接続処理とを平行して行う、
ことを特徴とする通信装置。 - 前記通信装置は、前記上位層における接続処理情報を含むビーコンを受信することを特徴とする請求項１１に記載の通信装置。
- 前記通信装置は、前記上位層における接続処理情報をビーコン受信時を基準として決定される所定のタイミングで受信することを特徴とする請求項１１に記載の通信装置。
- 前記ビーコン送信時を基準として決定される所定のタイミングは、ビーコンの受信直後のタイミングであることを特徴とする請求項１３に記載の通信装置。
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