JP4324751B2 - 通信チャンネル選択方法および無線ネットワーク装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、コンピュータ端末やその周辺装置などの各種の装置をネットワークを通じて接続し、このネットワークに接続された装置間で通信を行うようにする方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
無線LAN(ローカルエリアネットワーク)システムを構築する場合に用いられる通信方式には、例えば、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)方式があり、また、有線LANにおいては、例えば、CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)方式がある。
【0003】
このCSMA/CA方式の無線LANの場合、通信に利用可能な複数の通信チャンネルの中から実際の通信に用いる通信チャンネルを選択し、この選択した通信チャンネルをLANを構成する複数の通信端末で共用する。この通信チャンネルの選択は、LANのユーザの指示に基づいて行うか、あるいは、選択可能な複数の通信チャンネルの中から、信号の受信強度と呼ばれる受信電界強度が最小の通信チャンネルを選択することが行われている。受信電界強度が最小の通信チャンネルは、他のLANとの間での信号の競合の可能性が少なくなるために、受信電界強度が最小の通信チャンネルを選択している。
【0004】
そして、LANを構成する複数の通信端末のそれぞれは、選択された通信チャンネルの周波数のキャリアを用いて、データをパケットとして伝送する。この場合、各通信端末は、パケットの送出に先立って、キャリアの検出を行うことにより、その通信チャンネルが空いているか否か、すなわち、クリアであるか否かを確認し、その通信チャンネルが空いている場合にパケットを送出する。
【0005】
このように、CSMA/CA方式を用いることによって、同一通信チャンネルを複数の通信端末が共用しても、同一通信チャンネルの使用の衝突を発生させることなく、確実にデータの送受が可能なネットワークが構築される。このCSMA/CA方式は、例えば、伝送速度が1メガビット/秒〜10メガビット/秒程度のLANなどに適したものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したように、CSMA/CA方式を用いた無線LANシステムにおいては、通信に使用する通信チャンネルは、ユーザの指示に基づいて選択するようにしたり、あるいは、キャリアの受信強度の最も弱い通信チャンネルから選択するようにしている。
【0007】
しかし、ユーザからの指示に基づいて、通信に用いる通信チャンネルの選択を行う方法の場合には、ユーザにより指示された通信チャンネルが、例えば、他の無線LANシステムにより既に使用されていると、2つの異なる無線LANシステムで行われる通信が、1つの通信チャンネル上で競合することになり、その通信チャンネルの空き時間が少なくなる。
【0008】
このような場合には、各LANシステムの各通信端末は、自分がパケットを送出したいときに、キャリア検出を行って通信チャンネルの空き状態を確認しても、通信チャンネルが使用中であることが多く、パケットを送出するまでに時間が掛かることが多くなる。
【0009】
また、キャリアの受信強度の最も弱い通信チャンネルを選択する後者の方法の場合には、選択された通信チャンネルが、選択可能な複数の通信チャンネルの中でキャリアの受信強度の最も小さい通信チャンネルであっても、例えば、電子レンジなどの電子機器のノイズなどが、パケットの送出を妨害するようなレベルで頻繁に混入しているような場合には、パケットの送出を迅速に行うことができなくなる。
【0010】
つまり、無線LANシステムの通信端末が、パケットを送出しようとするときにキャリア検出を行って、その通信チャンネルがクリアであること、すなわち、空き状態であることを確認するようにすると、ノイズが存在することにより、その通信チャンネルは使用中であると見なしてしまう。このような場合には、ノイズの消滅後でないと、パケットの送信ができなくなる。
【0011】
このように、ユーザからの指示に基づいて通信チャンネルを選択するようにしても、また、キャリアの受信強度の最も弱い通信チャンネルを選択するようにしても、パケットを迅速に送出することができなくなることがある。このような場合には、その無線LANシステムの一定の時間内においてのデータの伝送容量を減少させてしまい、データを迅速に送受することができなくなる。
【0012】
以上のことにかんがみ、この発明は、通信のトラフィックの競合が発生しにくい通信チャンネルの選択方法、通信のトラフィックの競合が発生しにくい通信チャンネルを選択して通信を行う方法、および、これらの方法を用いる通信端末を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明の通信チャンネル選択方法は、
無線ネットワークに接続しようとする通信端末の判定手段が、利用可能な複数の無線通信チャンネルのいずれかにおいて、自機が属する無線ネットワークの識別情報が送信されているか否かを判定するステップと、
上記判定するステップにおいて、自機が属する無線ネットワークの識別情報が送信されていないと判定した場合に、前記通信端末の判別手段が、所定期間において、上記複数の無線通信チャンネルを順次に切り換えながら、無線通信チャンネル毎に、受信強度を検出し、検出した上記受信強度と予め決められる所定値とに基づいて当該無線通信チャンネルが空いているか否かを判別するステップと、
前記判別するステップにおいて、当該無線通信チャンネルが空いていると判別した場合に、当該通信端末の検出対象の当該無線通信チャンネル用のカウント手段がカウント値をインクリメントすることにより、当該無線通信チャンネルの空き時間を計時するステップと、
前記通信端末の選択手段が、上記計時するステップにおいてインクリメントされた上記カウント手段のカウント値が示す時間長が、送信される通信パケットのパケット長以上になった場合には、当該カウント手段に対応する無線通信チャンネルを新たに構築する無線ネットワークに使用する無線通信チャンネルとして選択し、上記所定期間の間に、送信される通信パケットのパケット長以上の時間長を示すカウント値を有するカウント手段が発生しない場合には、カウント値が最も大きなカウント手段に対応する無線通信チャンネルを新たに構築する無線ネットワークに使用する無線通信チャンネルとして選択するステップと
を有する。
【0016】
また、請求項2に記載の発明の通信チャンネル選択方法は、請求項1に記載の通信チャンネル選択方法であって、
上記無線通信チャンネルの選択後も、前記判別するステップと、前記計時するステップと、前記選択するステップとを所定時間ごとに機能させることにより、上記無線通信チャンネルの空き時間を所定時間ごとに計時して、上記無線ネットワークに使用される無線通信チャンネルの選択を再度行うようにし、
新たな無線通信チャンネルを選択した場合には、当該新たな無線通信チャンネルを同じ通信ネットワークに接続している他の通信端末に通知するステップを有する。
【0019】
また、請求項3に記載の発明の通信チャンネル選択方法は、請求項1に記載の通信チャンネル選択方法であって、
上記判定するステップにおいて、自機が属する無線ネットワークの識別情報が送信されていると判定した場合に、当該識別情報が送信されている無線通信チャンネルを通じて構成された無線ネットワークに参加するステップを有する。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、この発明による通信チャンネル選択方法、通信方法、通信装置の一実施の形態について説明する。以下に説明する実施の形態は、複数の通信装置を無線により接続するようにしてLocal Area NetworkいわゆるLANシステムを構成するようにした場合の例である。
【0033】
[ネットワークの構成]
図1は、この実施の形態においての無線ネットワークの構成例を説明するための図である。図1に示すように、この実施の形態においては、接近した無線周波数の無線通信チャンネルを共有し、そのいずれかを利用して無線ネットワークを構成するようにされた複数の無線ネットワークが隣接して設けられるようにされている。
【0034】
図1に示すように、この実施の形態においては、ネットワーク1(NETWORK1)としてLAN端末装置310、311、312、313からなる無線ネットワークが構成されている。また、ネットワーク2(NETWORK2)としてLAN端末320、321、322からなる無線ネットワークが構成されている。
【0035】
また、図1に示すように、通信可能な状態になった場合にネットワーク2に参加するLAN端末装置323と、通信可能な状態になった場合にネットワーク3(NETWORK3)を構成するLAN端末装置330、331、332が設けられている。また、装置340は、無線ネットワークのLAN端末装置ではないが、前述の3つの無線通信ネットワークであるネットワーク1、ネットワーク2、ネットワーク3の各々が使用している無線周波数に近似した電波を発するものである。
【0036】
図1において、各無線ネットワークの境界線は、各無線ネットワークを構成するLAN端末装置の発する電波が所定以上の強度を持つことで、その境界線内においては同一のネットワークに所属するLAN端末装置が、その無線ネットワークに参加が可能な境界を示している。
【0037】
また、各境界線と各LAN端末装置を結ぶ線は模式的に所属する無線ネットワークに接続されている(参加している)状態を示している。そして、例えばLAN端末装置323は、現在稼働しておらずネットワーク2に接続をしていない状態が境界線と接続する線が記載されていないことから分かる。さらにLAN端末装置323は、ネットワーク2の境界線内に配置されていることからネットワーク2への参加処理を行えば参加が可能な状態を示している。
【0038】
図2は、図1に示したように、所定の周波数帯域において複数の無線ネットワークが形成可能とされている状態において、複数の無線ネットワークと、それらのネットワークが使用している無線通信チャンネル(通信チャンネル)との関係を示したものである。図2に示すように、図1に示した例の場合には、現在使用可能な無線ネットワ一ク用の通信チャンネルは、チャンネル1(CHANEL1)、チャンネル2(CHANEL2)、チャンネル3(CHANEL3)の3チャンネルが有り、チャンネル1をネットワーク1が使用し、チャンネル2をネットワーク2が使用し、チャンネル3は空き状態(クリアな状態)であることを示している。
【0039】
図3は、この実施の形態のLANの構成を説明するため図である。この実施の形態において用いられるLANは、当該LANに接続される各LAN端末装置がすべて同じ地位にあるようにされる、いわゆるPeer To Peer LANの構成とされたものである。この図3に示すLANは、例えば、図1におけるネットワーク1などの1つのネットワークの構成の具体例を示したものである。
【0040】
図3において、ターミナル装置11、21、31、41、51のそれぞれは、パーソナルコンピュータやワークステーションなどである。このターミナル装置11、21、31、41、51のそれぞれに、この実施の形態の通信端末である無線通信ユニット(LANユニット)12、22、32、42、52が接続されて、LAN端末装置1、2、3、4、5が形成され、各LAN端末装置間で通信を行うことができるようにされる。
【0041】
この実施の形態において、LAN端末装置1、2、3、4、5のそれぞれは、制御局としても動作することができるものである。例えば、LANに接続されたLAN端末装置がないときに、最初に電源を立ち上げて、この実施の形態のLANに接続するようにしてきたLAN端末装置が制御局としても動作する。
【0042】
そして、この実施の形態において、制御局として動作するLAN端末装置は、後述もするように、周波数の異なる複数の通信チャンネルの中から、通信のトラフィックの競合が発生しにくい通信チャンネルを選択し、選択した通信チャンネルを通じて、通信エリアの制御信号としてビーコン信号を周期的に送出して、通信エリアを開設する。
【0043】
ビーコン信号は、ランダム通信やリアルタイム通信を行う場合のパケットの送出の基準となるタイミングを各LAN端末装置に提供するほか、リアルタイム通信を行う場合には、制御局において設定するようにされるパケットの送出順序を各LAN端末装置に通知するなど、制御局が開設する通信エリアの制御信号として機能するものである。
【0044】
また、ビーコン信号は、この実施の形態のLANを識別するための識別ID(識別情報)を含むパケットである。したがって、各LAN端末装置は、制御局により選択された通信チャンネルを通じて、周期的に伝送されてくるビーコン信号を検出することによって、自己が属するLANの制御局が開設した通信エリアを検知し、その通信エリアに加入(参加)して、リアルタイム通信やランダム通信を行う。
【0045】
また、この実施の形態のLANにおいて、LAN端末装置1、2、3、4、5のそれぞれは、パケット通信によりデータを送受するが、パケットの送信に先立ちキャリア検出を行って、制御局により選択された通信チャンネルにおいてのパケットの送信の衝突を回避しながら通信を行う通信方式としてCSMA/CA方式を用いるようにしている。
【0046】
つまり、この実施の形態のLANに接続されるLAN端末装置1、2、3、4、5のそれぞれは、パケットの送信に先立って、制御局により選択された通信チャンネルにおいて、その通信チャンネルの周波数のキャリアの有無を検出する。このキャリア検出により、各LAN端末装置は、通進路が使用中か、空いているかを検出し、通信路が空いている場合にパケットの送信を行うようにすることによって、他のLAN端末装置とのパケットの送信の衝突を回避するようにしている。
【0047】
[LANユニットについて]
図4は、この実施の形態の通信装置であるLANユニット12、22、32、42、52のそれぞれを説明するためのブロック図である。つまり、この実施の形態において、LANユニット12、22、32、42、52のそれぞれは、同様に構成されたものである。
【0048】
そして、図4に示すように、この実施の形態のLANユニット12、22、32、42、52のそれぞれは、アンテナ201、送受信部202、インターフェース部203、コネクタ204、CPU205、ROM206、RAM207、タイマー208、バス209を備えている。
【0049】
CPU205と、ROM206と、RAM207とは、この実施の形態のLANユニットの制御部210を構成する。ここで、ROM205は、プログラムや処理に必要なデータなどが記録されたものであり、RAM206は、各種の処理において作業領域として用いられるものである。
【0050】
そして、図4に示すように、制御部210には、バス209を通じて送受信部202、インターフェース部203が接続され、制御部210は、これらを制御することができるようにされている。また、コネクタ204は、この実施の形態のLANユニットとターミナル装置とを接続するためのものである。
【0051】
LANユニットの送受信部202は、通信チャンネル選局用のPLL(Phase Locked Loop)回路を備えている。そして、LANユニットの送受信部202は、制御部210からの制御に基づいて、周波数の異なる複数の通信チャンネルの中から目的とする周波数の通信チャンネルを選択し、選択した通信チャンネルを通じてデータの送受を行うようにするものである。また、この実施の形態において、送受信部202は、送信データの変調処理や受信データの復調処理などをも行うものである。
【0052】
さらに、送受信部202は、前述にもしたように、パケットの送信に際し、例えば、制御部210と協働して、キャリア検出を行い、使用する通信チャンネルが空いているときにパケットを送出するパケットの送信タイミングを制御することができるものである。
【0053】
インターフェース部202は、ターミナル装置とこの実施の形態のLAN(無線ネットワーク)との間でデータのやり取りを可能にするためのものであり、この実施の形態の場合には、送信パケットの生成や受信パケットの分解などを行う機能を有するものである。
【0054】
また、この実施の形態のLANユニットには、タイマー(時計回路)208が設けられている。このタイマー208は、この実施の形態のLANにおいて、周波数の異なる複数の通信チャンネルの中から、通信に使用する通信チャンネルを選択する場合に、後述もするように、各通信チャンネルの空き時間の長さを計測(計時)するなどのために用いられるものである。このため、タイマー208は、例えば、選択可能な周波数の異なる通信チャンネル分のカウントエリアを備え、各通信チャンネルごとに空き時間を計測することができるようにされた空き時間計測タイマーとしての機能を有するものである。
【0055】
[動作状態の選択について]
そして、この実施の形態のLAN端末装置1、2、3、4、5のそれぞれは、例えば、ターミナル装置およびLANユニットに電源が投入されときに、自分が属するLANの通信エリアが開設されているか否かを検出することにより、制御局として動作するか、既に存在する制御局の従属局として動作するかを選択するようにしている。
【0056】
図5は、この実施の形態のLAN端末装置1〜5のそれぞれが、LANユニット12〜52を通じて、この実施の形態のLANに接続するようにされた場合の処理であり、自己が属するLANにおいて、自己が制御局として動作するのか、従属局として動作するのかを選択する処理を説明するためのフローチャートである。
【0057】
この実施の形態のLANユニット12〜52のそれぞれは、電源が投入されると、制御部210は、送受信部202のPLL回路の受信周波数を制御して、周波数の異なる選択可能な複数の通信チャンネルのそれぞれについて、所定の期間モニタを行い、自己が属するLANの識別IDを有するビーコン信号の有無を検出する(ステップS101)。
【0058】
このステップS101の処理においては、周期的に送出されるビーコン信号を検出するのに充分な所定の期間、例えば、ビーコン信号の送出周期の複数周期分の間、各通信チャンネルのモニタを行うことにより、自己が属するLANの識別IDを有するビーコン信号の検出を行う。
【0059】
そして、自分が属するLANの識別IDを有するビーコン信号が検出できたか否かを判断する(ステップS102)。ステップS102の判断処理において、自分が属するLANのビーコン信号が検出できなかったと判断したときには、自分が制御局として動作することになる。すなわち、選択可能な複数のチャンネルの中から空き時間の長い通信チャンネルを選択する通信チャンネルの選択処理を実行する(ステップS103)。
【0060】
そして、LANユニットの制御部210は、インターフェース部203を制御して、自己が属するLANの識別IDを含むビーコン信号を形成して、これを送受信部202を通じて、ステップS103において選択した通信チャンネルに送出し、同じLANのLAN端末装置に周期的に送信する。(ステップS104)。これにより、同じLANに属する複数のLAN端末装置が通信を行う通信エリアが開設される。
【0061】
また、ステップS102の判断処理において、自分が属するLANのビーコン信号を検出したと判断したときには、既に存在する制御局の従属局として動作する(ステップS105)。すなわち、自己が属するLANの通信エリアに加入し、制御局からのビーコン信号を受信し、ビーコン信号によって提供されるタイミングや情報にしたがって、リアルタイム通信やランダム通信を行うようにする。
【0062】
このように、この実施の形態のLAN端末装置のそれぞれは、自分が属するLANの通信エリアが開設されていない場合には、自分が制御局として動作して、通信エリアを開設し、自己をも含め、同じLANに属するLAN端末装置同士で通信を行うことができるようにする。
【0063】
また、この実施の形態のLAN端末装置のそれぞれは、自分が属するLANの通信エリアが既に開設されている場合には、既に存在する制御局の従属局として動作し、制御局が開設した通信エリアに加入して、同じ通信エリアに属するLAN端末装置間で通信を行うことができる。
【0064】
[リアルタイム通信とランダム通信]
次に、図6を参照しながら、制御局がビーコン信号を送出することにより開設する通信エリアにおいて行なわれるリアルタイム通信およびランダム通信について説明する。図6は、この実施の形態のLANの通信エリアにおけるリアルタイム通信を行うためのリアルタイム領域と、ランダム通信を行うランダムアクセス領域とを説明するための図である。
【0065】
この実施の形態のLANにおいては、図6Aに示すように、制御局から送出されるビーコン信号の1周期ごとの期間を、1通信周期とし、この1通信周期の期間を通信処理の基準期間として通信を行うようにしていている。そして、この実施の形態のLANにおいては、以下に説明するように、リアルタイム通信を行おうとするLAN端末装置は、制御局から各通信周期内においてのパケットの送出タイミングの割り当てを受けることになる。
【0066】
以下においては、図3に示したLANにおいて、例えば、LAN端末装置1が制御局として開設した通信エリアにおいて、LAN端末装置2とLAN端末装置4との間で双方向のリアルタイム通信を行う場合を例にして、リアルタイム通信とランダム通信について説明する。なお、以下においては、説明を簡単にするため、LAN端末装置1が制御局として開設した通信エリアにおいて、まだ、LAN端末装置間で通信が行われていない状態にあるときに、LAN端末装置2からLAN端末装置4を呼び出して、双方向通信を行う場合を例にして説明する。
【0067】
また、この実施の形態のLANにおいては、送出タイミングが設定され、送出タイミングに従ってリアルタイム通信を行う領域をリアルタイム領域RLと呼び、送出タイミングの設定されていない領域をランダム通信を行うランダム領域RMと呼ぶ。
【0068】
この実施の形態においては、制御局によりリアルタイム通信のための送信タイミングの設定が行われてないときには、図6A、図6B、図6Cにおいて、最初の1通信周期P1に示すように、各通信周期内の全部がランダムアクセス領域RMとされる。そして、LAN端末装置2のユーザが、LAN端末装置4との間で双方向通信を行うようにする指示をターミナル装置21に与えると、ターミナル装置21は、自己の識別IDや相手先の識別ID、双方向通信を行うことを要求することを示す情報をLANユニット22に供給する。
【0069】
ターミナル装置21からの情報は、LANユニット22のコネクタ204を通じてLANユニット22のインターフェース部203に供給される。LANユニット22のインターフェース部203は、自己の識別IDや相手先の識別ID(この例の場合には、LAN端末装置4の識別ID)、双方向通信を行うことを要求することを示す情報などを含むLAN端末装置4への通信要求信号(パケット)RQを形成し、これを送受信部202に供給する。
【0070】
送受信部202は、供給されたパケットを増幅するなどの処理を行って送信用の信号を生成し、これをアンテナ201を通じて、LAN端末装置4に送信する。この場合、LANユニット22からの通信要求は、図6Bの1通信周期P1に示すように、ランダムアクセス領域RMにおいて、LAN端末装置4に送信される。
【0071】
このとき、前述にもしたように、この実施の形態のLANユニットにおいては、例えば、送受信部201と、制御部210とにより、パケットの送信の衝突を回避するため、キャリア検出を行い、キャリア信号を受信しないことを予め検出し、通信路がクリアであるときにパケットを送信する。そして、通信路がクリアでない場合には、通信路がクリアになるまで待ち状態となる。このように、ランダムアクセスによるパケットの送信時においては、ランダムな待ち時間を要する場合もある。
【0072】
そして、LAN端末装置4においては、無線伝送されてくるパケットをLANユニット42のアンテナ201を通じて、受信部202が受信する。このとき、受信したパケットの送信先IDに基づいて、自己宛てのパケットだけを受信し、受信した自己宛てのパケットをインターフェース203に供給する。インターフェース203は、送受信部202からの自己宛てのパケットを分解し、LAN端末装置2から送信されてきたデータを抽出してコネクタ204を通じてターミナル装置41に供給する。
【0073】
そして、ターミナル装置41は自己への通信要求に基づいて、例えば、ベルを鳴らしたり、ターミナル装置に設けられている、あるいは、接続されているディスプレイにメッセージを表示するなどして、LAN端末装置2からの通信要求があることをLAN端末装置4の使用者に通知する。
【0074】
ターミナル装置41に対して使用者が、LAN端末装置2からの通信要求に応答する操作を行うと、自己の識別ID、相手先の識別ID(この例の場合には、LAN端末装置2の識別ID)、通信要求に応答することを示す情報を、LANユニット42に供給する。
【0075】
このターミナル装置41からの情報は、前述したLAN端末装置2の場合と同様に、LANユニット41のコネクタ201を通じて、インターフェース部203に供給され、ここで、通信要求に応じることを示す応答信号(パケット)ASを形成する。この応答信号ASは、LANユニット42の送受信部202、アンテナ201を通じてLAN端末装置2に送信される。この応答信号ASも、図6Cに示すように、ランダムアクセス領域RMにおいて送信されることになる。
【0076】
LAN端末装置2のLANユニット22は、LAN端末装置4のLANユニット42から送信された応答信号ASを受信すると、LANユニット22のインターフェース部203は、自己であるLAN端末装置2と、LAN端末装置4との双方に送信タイミングを割り当てるようにするための割り当て要求信号(パケット)WSを形成し、これを送受信部202、アンテナ201を通じて、制御局として動作するLAN端末装置1に対して送信する。
【0077】
この割り当て要求信号WSは、要求元のLAN端末装置2の識別ID、相手先であるLAN端末装置4の識別ID、送信タイミングの割り当てを要求することを示す情報などからなるものである。この割り当て要求信号WSもまた、図6Bに示すようにランダムアクセス領域RMにおいて送信される。
【0078】
この割り当て要求信号WSに従って、LAN端末装置1は、各通信周期内においてのパケットの送出順序によって決定される送出タイミングをLAN端末装置2と、LAN端末装置4とに割り当てる。この例において、LAN端末装置1は、呼び出し元のLAN端末装置2には、各通信周期内の1番目にデータを送信するようにする通信タイミングを割り当てる。また、LAN端末装置1は、相手先のターミナル装置4には各通信周期内の2番目にデータを送信するようにするデータ伝送タイミングを割り当てる。
【0079】
このように、この実施の形態においては、送出タイミングは、各通信周期内においての送出順序として割り当てられる。この場合、送出順序は、ビーコン信号を基準にして、各LAN端末装置に対して共通のタイミングを提供することができるものである。例えば、送出順序の1番目は、ビーコン信号の先頭から所定時間t経過後のタイミング、送出順序の2番目は、ビーコン信号の先頭から所定時間2t経過後のタイミングというようにして、リアルタイム通信を行う場合の送信タイミングが、この実施の形態のLANに接続されるLAN端末装置のそれぞれにおいて共通のタイミングとして管理することができるようにされる。
【0080】
そして、制御局として動作するLAN端末装置1は、LAN端末装置2、LAN端末装置4に割り当てた送信タイミングを示す情報を含むビーコン信号を形成し、これを図6Aに示すように予め決められた長さの通信周期ごとに、選択した通信チャンネルを通じて、各LAN端末装置に送信する。
【0081】
そして、LAN端末装置1からのビーコン信号により、各LAN端末装置は、各通信周期の先頭と、各LAN端末装置に割り当てられた通信タイミングとを知る。そして、各LAN端末装置は、各通信周期内において、他のLAN端末装置にパケットの送出タイミングとして割り当てられているタイミングでは、パケットを送出しないようにし、自己に割り当てられた送出タイミングで自己からのリアルタイムデータを送信するようにする。このように、この送出タイミングが設定された期間が、図6A、図6B、図6Cに示すリアルタイム領域RLである。
【0082】
そして、図6A、図6B、図6Cの1通信周期P2に示すように、LAN端末装置1からのビーコン信号が各LAN端末装置に送信された場合、送出タイミングとして、通信周期内の第1番目にリアルタイムデータを送信するように送出順序が割り当てられたLAN端末装置2のLANユニット22から、各通信周期内において、先頭直後の第1番目のタイミングで音声データ(オーディオデータ)などのリアルタイムデータがLAN端末装置4に送信される。
【0083】
また、送信タイミングとして、通信周期内の2番目にリアルタイムデータを送信するように送出順序が割り当てられたLAN端末装置4のLANユニット42から、各通信周期内において、LAN端末装置2の次のタイミングである第2番目のタイミングで音声データなどのリアルタイムデータがLAN端末装置2に送信される。
【0084】
そして、LAN端末装置2、LAN端末装置4のそれぞれにおいては、前述したように、自己宛てのパケットを自己のLANユニットを通じて受信し、インターフェース部203で分解して、必要なデータが、ターミナル装置21、ターミナル装置41に供給される。
【0085】
これにより、LAN端末装置4においては、LAN端末装置2からの例えば音声データなどのリアルタイムデータがリアルタイムに再生されて聴取することができるようにされ、LAN端末装置2においては、LAN端末装置4からの音声データなどのリアルタイムデータがリアルタイムに再生されて聴取することができるようにされる。
【0086】
そして、図6A、図6B、図6Cに示すように、各通信周期毎に制御局としてのLAN端末装置1から供給される先頭タイミング信号に基づいて、LAN端末装置2と、LAN端末装置4との間で、交互に音声データなどのリアルタイムデータの送受が、各通信周期のリアルタイムにおいて繰り返すようにされ、リアルタイムに通話や音声データ交換などを行うことができるようにされる。
【0087】
また、この例のLAN端末装置2、LAN端末装置4以外の通信端末も、通信タイミングの割り当てを受けることにより、リアルタイム領域において、リアルタイムデータの送受を行うことができるようにされる。
【0088】
また、コンピュータデータなどのランダムデータは、各通信周期内の送信タイミングが割り当てられていないランダムアクセス領域RMにおいて、前述した通信要求信号RQ、応答信号AS、割り当て要求信号WSなどの送受を行う場合と同様に、ランダムアクセスにより送受するようにすることができる。
【0089】
また、この例においては、双方向のリアルタイム通信を行う場合を例にしたが、1方向のリアルタイム通信を行うことももちろんできる。この場合には、送信元のLAN端末装置が制御局にパケットの送出タイミングの割り当てを要求する。そして、制御局により、割り当てられる各通信周期においての送出タイミングでパケットを送出するようにすることにより、目的とする相手先に、音声データなどのリアルタイムな再生が要求されるリアルタイムデータを送信することができる。
【0090】
また、リアルタイム領域RLで送信したリアルタイムデータが、正常に送信できなかった場合には、そのリアルタイム領域の後のランダムアクセス領域において再送信することにより、リアルタイムデータを確実に送信することができる。
【0091】
このリアルタイムデータの再送信は、相手先のLAN端末装置、例えば、前述の例に場合にはLAN端末装置4が、受信するはずのリアルタイムデータが受信できなかったリアルタイム領域の直後のランダムアクセス領域において、送信元のLAN端末装置、例えば、前述の例に場合にはLAN端末装置2に、不達通知を送信するようにする。
【0092】
送信元のLAN端末装置のLANユニットは、例えば、直前のリアルタイム領域において送信したリアルタイムデータをおくるためのパケットを保持するようにしておき、不達通知を受信した場合に、その直前のリアルタイム領域で送信した現在保持しているリアルタイムデータのパケットを再送信するようにする。
【0093】
このように、割り当てられた通信タイミングでリアルタイムデータを送信するためのリアルタイム領域RLと、ランダムデータを送信するためのランダムアクセス領域RMとを設けることによって、リアルタイムデータをリアルタイム性を損なうことなく確実かつ正確に送受することができるようにすることができるとともに、ランダムデータもランダムアクセス領域RMにおいて送受することができる。
【0094】
また、リアルタイムデータを送信しようとする場合であっても、ランダムデータを送信しようとする場合であっても、キャリア検出を行って、通信路の使用の衝突を回避することができるので、例えば、ランダムアクセスしか行わないLAN端末装置が接続された場合であっても、その装置と共存することができる。
【0095】
これは、例えば図6A、図6B、図6Cのリアルタイム領域におけるビーコン信号の送出終了時点からLANユニット22のパケット出力開始までの間隔およびLANユニット22のパケット出力終了時点からLANユニット23のパケット出力開始までの間隔よりもランダムアクセスしか行わないLAN端末装置が、キャリアの検出をする期間が長いため、リアルタイム領域においてランダムアクセスしか行なわないLAN端末装置は、データ送出タイミングが無いものと判断し、パケットの送出を行なわないためである。
【0096】
また、ランダムアクセスしか行なわないLAN端末装置がパケットをリアルタイム領域において送出した場合であっても、各LAN端末装置は、パケット送出前に必ずキャリア検出を行い、ランダムアクセスしか行わないLAN端末装置がパケットをリアルタイム領域において送出するのが終了するのを待ってパケットを送出するためである。
【0097】
なお、前述の例においては、送出タイミングを割り当てることによりリアルタイム領域RLを順次に通信周期中に設定し、リアルタイム領域RLが設定された通信周期中の残りの部分をランダムアクセス領域RMとするようにしたが、これに限るものではない。
【0098】
1通信周期中においてのリアルタイム領域RLと、ランダムアクセス領域RMの割合を予め設定し、各領域を予め設けるようにしてもよい。例えば、1通信周期の3分の2をリアルタイム領域、1通信周期の3分の1をランダムアクセス領域というように予め設定するようにしてもよい。また、リアルタイム領域とランダムアクセス領域とを1通信周期中に交互に設定するようにすることともできる。さらに、リアルタイム領域とランダムアクセス領域とを1通信周期ごとに交互に設定するようにすることもできる。
【0099】
このように、この実施の形態において、制御局として動作するLAN端末装置により選択された通信チャンネルを通じて、制御局から送出されるビーコン信号は、リアルタイム領域RLやランダムアクセス領域RMを設定する場合の基準信号としても用いられるものである。
【0100】
なお、この発明におけるLAN端末装置による無線ネットワークの構成は、上述したものに限るものでは無く、異なる通信方式であっても構わない。例えば、ランダムアクセス領域のみを持つ方式やリアルタイム領域のみを持つ方式であってもよい。
【0101】
[通信チャンネルの選択処理]
そして、前述したように、この実施の形態において、各LAN端末装置間で通信を行うための通信チャンネルは、制御局として動作するLAN端末装置によって選択される。つまり、この実施の形態のLANにおいては、周波数の異なる複数の通信チャンネルが用意されており、制御局として動作するLAN端末装置が通信に用いる通信チャンネルを選択して、通信エリアを開設することができるようにされている。
【0102】
しかし、パケットの送出に先立って、キャリア信号の送出を行うこの実施の形態のLANにおいては、いわゆる妨害信号が多い通信チャンネルを選択してしまった場合には、通信チャンネルの空き(クリアな状態)がなかなか検出できずに、パケットを送信するまでに時間がかかってしまい、結果として、所定の時間内に伝送可能なデータ量が減少し、迅速かつ確実な通信を行うことができない。
【0103】
そこで、この実施の形態においては、制御局として動作するLAN端末装置が、周波数の異なる複数の通信チャンネルの中から空き時間の長い通信チャンネルを選択し、この選択した通信チャンネルを通じて通信を行う通信エリアを開設する。このように、空き時間の長い通信チャンネルを選択するのは、空き時間が長い通信チャンネルであれば、通信のトラフィックの競合も発生しにくいためである。
【0104】
以下においては、図1に示したように、LAN端末装置310、LAN端末装置311、LAN端末装置312、LAN端末装置313で構成されているネットワーク1と、LAN端末装置320、LAN端末装置321、LAN端末装置322から構成されるネットワーク2が存在している空間に、新たにLAN端末装置330がネットワーク3に加入しようとする場合を例にして説明する。
【0105】
なお、この例においても、各ネットワークに接続することが可能なLAN端末装置のそれぞれは、図3、図4を用いて前述したように、パーソナルコンピュータなどのターミナル装置とLANユニットとからなり、LANユニットは、図4に示した構成を有するものである。
【0106】
そして、LAN端末装置330に電源が投入され、LAN端末装置330のターミナル装置からLAN端末装置330のLANユニットに対してネットワーク3への接続要求が有ったとすると、LAN端末装置330は無線ネットワークを形成するために割り当てられている通信チャンネルのうちにLAN端末装置330が加入するネットワーク3が既に形成されているか否かを各通信チャンネルについてネットワーク3を構成するビーコン信号が存在しているか否かを検索する。
【0107】
このとき、LANユニット330以外のネットワーク3に接続されるLAN端末装置331、LAN端末装置332に対しても、まだ電源が投入されていない場合には、図1に示した空間において、ネットワーク3は構築されていないので、ネットワーク3に対するビーコン信号は検出できないことになる。
【0108】
そこでLAN端末装置330は、自身が制御局になるために、図1に示した空間における電波状況、即ち環境測定を行ってから無線ネットワークを構築するための通信チャンネルを選択する動作をする。
【0109】
図7は、図5を用いて前述した動作状態の選択処理において、ビーコン信号が検出されずに、制御局として動作するようにされるLAN端末装置が、ステップS103において行う通信チャンネルの選択処理の一例を説明するためのフローチャートである。また、図8は、図7に示すこの実施の形態の通信チャンネルの選択処理について説明するための図であり、LANユニットにより選局された通信チャンネルの信号の状態をも示す図である。
【0110】
この実施の形態のLANにおいては、例えば、通信チャンネルCH0、通信チャンネルCH1、通信チャンネルCH2、…というように、周波数の異なる複数の通信チャンネルが用意されている。そこで、この実施の形態において、制御局として動作するLAN端末装置は、周波数の異なる複数の通信チャンネルを時分割的に切り換えてモニタし、通信チャンネルの空き時間を検出して、空き時間の長い通信チャンネルを選択する。
【0111】
すなわち、LAN端末装置330のLANユニット200の制御部210は、は、図5を用いて説明した処理のステップS103において、図7に示す処理プログラムを読み出して、これを実行する。そして、LANユニット200の制御部210は、まず、チャンネル通信チャンネルを指定する変数iを初期化する(ステップS301)。このステップS310の処理は、通信チャンネルを指定する変数iを初期化して、最初の通信チャンネルCH0をモニタする準備を行う。
【0112】
これにより、ステップS301において変数iが0に初期化されたためCHiは最初の通信チャンネルであるCH0が選局され、空き時間を計測する空き時間計測手段としてのタイマCiは最初の通信チャンネルCH0に対応するタイマC0が選択される。このように、この明細書においで、変数iは、選局する通信チャンネルに応じてかわるものである。
【0113】
そして、空き時間の検出を行う通信チャンネルと、通信チャンネルの空き時間を計測するための時間計測タイマとを決定すると、LANユニットの制御部210は、選局した通信チャンネルの受信強度をモニタ(監視)する(ステップS302)。この実施の形態において、LANユニットの送受信部202は、受信した信号の受信強度を検出する機能を有しており、制御部210は、送受信部202が検出する受信強度をモニタする。
【0114】
そして、制御部210は、送受信部202において検出された受信強度が予め設定された閾値th0以上か否かを判断する(ステップS303)。この通信チャンネルの信号の受信強度が、閾値th0以上か否かを判断することにより、その通信チャンネルが空いているか否かを判断することができる。
【0115】
そして、ステップS303の判断処理において、受信信号の受信強度が、閾値th0よりも小さく、その通信チャンネルは空き状態であると判断した場合には、制御部210は、自己のLANユニットのタイマー208が備える現在モニタしている通信チャンネル用のタイマCiのカウント値をインクリメントとする(ステップS304)する。
【0116】
例えば、図8に示すように、LANユニットの制御部210は、送受信部202を制御して、通信チャンネルを選局した直後の時点aにおいて、その通信チャンネルの信号の受信強度をモニタする。この図8に示す通信チャンネルにおいては、妨害信号NZが発生しているが、時点aにおいては、妨害信号NZの受信強度は、閾値th0以下となっているので、空いていると判断され、その通信チャンネル用のタイマCiのカウントがインクリメントされることになる。
【0117】
ステップS303の判断処理において、送受信部202において検出された受信強度が、予め設定された閾値th0以上であると判断された場合には、制御部210は、通信チャンネルが使用中であると判断し、ステップS305の判断処理を行う。
【0118】
ステップS304のインクリメント処理終了後、および、ステップS303において、送受信部202において検出された受信強度が、予め設定された閾値th0以上であると判断された場合には、LANユニットの制御部210は、モニタしている通信チャンネルに対してモニタすべき所定時間が経過したか否かを判断する(ステップS305)。
【0119】
ステップS305の判断処理において、所定時間が経過していないと判断したときには、すなわち、選択している通信チャンネルについてモニタを継続する必要があると判断した場合には、制御部210は、ステップS302からの処理に戻って通信チャンネルCHiのモニタを続行する。
【0120】
ステップS305の判断処理において、選局されている通信チャンネルCHiに対する空き時間の計測が所定時間を経過したと判断した場合には、次の通信チャンネルCHiを選局するために変数iをインクリメントし(ステップS306)、変数iが、用意された複数の通信チャンネルのすべてに対して空き時間の計測が終了したか否かを判断する(ステップS307)。
【0121】
ステップS307の判断処理において、空き時間の計測が終了していない通信チャンネルがあると判断した場合には、制御部210は、ステップS302からの処理に戻り、次の通信チャンネルに対して通信チャンネルの空き時間の計測を行う。
【0122】
ステップS307の判断処理において、空き時間の計測が終了していない通信チャンネルが無い、すなわち、すべての通信チャンネルについての空き時間の計測が終了したと判断した場合には、通信チャンネルの選択を行うための所定時間が経過したか否かを判断する(ステップS308)。
【0123】
このステップS308の判断処理において、通信チャンネルの選択を行うための所定時間が経過していないと判断した場合には、制御部210は、最初の通信チャンネルCH0から空き時間の計測を繰り返すために、変数iを初期化して0にし(ステップS309)、ステップS302からの処理に戻って、チャンネルCH0から再び空き時間の計測を各チャンネルに対して行う。
【0124】
ステップS308の判断処理において、通信チャンネルの選択のための所定時間が経過したと判断した場合には、制御部210は、取得した各通信チャンネルCHiに対する空き時間の計測タイマCiの値が最大の通信チャンネルを選択し(ステップS310)、この図7に示す処理を終了する。
【0125】
この結果、通信に利用される通信チャンネルは利用できる通信チャンネルの中で最大の空き時間を有する通信チャンネルであることになり、パケットを送信するときに、より待ち時間を少なくすることができる。
【0126】
なお、ステップS303の処理において、受信信号の受信強度が閾値th0を越えていると判断された場合、即ち空き時間を計測している通信チャンネルが使用状態にあることが検出された場合、ステップS306の処理に進みその通信チャンネルの空き時間の計測を終了するようにしても良い。
【0127】
次に、通信チャンネルを選択する場合のLANユニットの送受信部202の動作について、詳細に説明する。図9は、図4に示したLAN端末装置における送受信部202の通信チャンネルの選択に関連する部分を説明するためのブロック図である。
【0128】
図9に示すように、各LAN端末装置のLANユニットの送受信部202は、チューナ部401、信号強度測定部402、チャンネル選択部403、周波数選択部404、ID検索部405、ID保持部406、ビーコン作成部407、送信部408、受信パケット処理部409を備えたものである。
【0129】
図1におけるネットワーク3を構築しようとするLAN端末装置330のLANユニットは、アンテナ201で受信される無線信号をチューナ401にて選局して所定の周波数の通信チャンネルを選択する。チューナ401が選択する通信チャンネルは周波数選択部404から与えられる制御信号に基づいて決定される。また、周波数選択部404は、チャンネル選択部403から与えられるチャンネル選択制御信号に基づいてチャンネルの周波数を制御するようにされている。
【0130】
この実施の形態においては、図2を用いて前述したように、図1に示したネットワーク3は、例えば、3チャンネルの無線ネットワーク用のチャンネルが選択できるように通信チャンネルが割り当てられている。このため、LAN端末装置330は、最初にネットワーク3は、図1に示した空間において構築済みであるか否かを判定する。
【0131】
この実施の形態において、送受信部202は、ID保持部406が保持しているネットワーク3に対して、LAN端末装置330が属していることを示す識別ID=”3”を保持しており、これをID検索部405に対して出力する。
【0132】
ID検索部405は、チャンネル選択部403、周波数選択部404、チューナ401によって、アンテナ201が受信する電波の中からチャンネル1に相当する周波数に同調して得られる信号から、ID保持部406から与えられた識別IDを持ったビーコン信号が検出されるか否かを所定時間観測する。このとき識別ID=”3”のビーコンが検出できたならばLAN端末装置330は、ネットワーク3を示すビーコン、すなわち、識別ID=”3”のビーコン信号を発している制御局の従属局となることが出来る。
【0133】
また、ID検索部405は、識別ID=”3”のビーコン信号が所定時間の間に発見できなかった場合は、チャンネル選択部403に対して現在選局しているチャンネルにはネットワーク3が構築されていないことを通知し、次のチャンネルの測定に移行する。チャンネル選択部403は、次の利用可能なチャンネル2に対してネットワーク3が構築されているか否かの測定をするために、周波数選択部404に対してチャンネル2を選局するように制御信号を出力する。
【0134】
このように、選局可能なチャンネル1からチャンネル3までの3チャンネルについて、チャンネル1から順次にキャリアの検出を行うことによって、良好に通信を行うことができる通信チャンネルを選択する。そして、図1および図2を用いて説明したように、この実施の形態においては、チャンネル1はネットワーク1が使用していて、電界強度が強く、しかも継続的に使用されているため電界強度が所定値を越える時間が長くなっている。
【0135】
次に、チャンネルに2についてチャンネル1の時と同様にキャリア検出を行う。このとき図2に示したように、チャンネル2は既にネットワーク2が使用しているが、検出される電界強度は弱く、所定の電界強度を越える時間も短いとする。更に、チャンネル3についてチャンネル1並びにチャンネル2と同様にキャリア検出を行う。
【0136】
この場合、チャンネル3は、図2に示したように、使用しているネットワークは図1の空間においては存在していない。しかし、比較的に強力な電磁波を発する装置340が、無線ネットワークとは無関係にチャンネル3に近似した周波数帯域に強い電界強度で長時間にわたって電磁波を発しているとする。このような環境下においては、チャンネル3を用いては、良好に通信を行うことはできない。
【0137】
そこで、このような電波環境において、LAN端末装置330がキャリア検出を行って、通信チャンネルを選択する場合には、以下のように通信チャンネルの選択を行うようにする。
【0138】
まず、前述の場合と同様に、チャンネル選択部403によってチャンネル1を選択するようにする。チャンネル選択部403からの制御信号に基づいて、周波数選択部404は、チャンネル1に相当する周波数にチューナ401が同調するようにする選局制御信号を生成し、これをチューナ401に供給する。
【0139】
チューナ401はアンテナ201で受信された電波のうちからチャンネル1に相当する周波数の電波に同調する信号を選局し、選局した信号を信号強度測定部402に供給する。信号強度測定部402は、チューナ401からのキャリア信号の信号強度を測定し、所定の信号強度以上であるか否かを判定する。
【0140】
そして、チャンネル選択部403から与えられる現在選局されているチャンネルを示すチャンネル情報に基づいて、対応するチャンネルのためのタイマを上記判定結果に基づいてカウントアップする。つまり、選局したチャンネル1の信号強度を送受信部202において管理するようにする。
【0141】
同様に、チャンネル2に対してキャリア検出および信号強度の測定を行う。チャンネル選択部403からの制御信号に基づいて、周波数選択部404は、チャンネル2に相当する周波数にチューナ401が同調するようにする選局制御信号を生成し、これをチューナ401に供給する。
【0142】
チューナ401はアンテナ201で受信された電波のうちからチャンネル2に相当する周波数の電波に同調する信号を選局し、選局した信号を信号強度測定部402に供給する。信号強度測定部402は、チューナ401からのキャリア信号の信号強度を測定し、所定の信号強度以上であるか否かを判定する。
【0143】
そして、チャンネル選択部403から与えられる現在選局されているチャンネルを示すチャンネル情報に基づいて、対応するチャンネルのためのタイマを上記判定結果に基づいてカウントアップする。つまり、選局したチャンネル2の信号強度を送受信部202において管理するようにする。
【0144】
このようにして、使用可能な通信各チャンネルのそれぞれに対してキャリア検出を行った結果として信号強度測定部402には、この実施の形態においては、チャンネル1からチャンネル3までの3チャンネル分の信号強度測定結果がそれぞれのタイマのカウント値として得られ、これが保持される。
【0145】
チャンネル選択部403は、無線ネットワークに利用可能な通信チャンネルの各々に対してのキャリア検出を行った後、信号強度測定部402から各通信チャンネルの信号強度測定結果を得て所定の条件を満たす通信チャンネルを自身が構築しようとするネットワークに使用する通信チャンネルとするための判定を行う。
【0146】
例えば、図1に示したような環境においてキャリア検出結果が図2に示したように、利用可能な通信チャンネルのそれぞれが電界強度を持っていた場合、チャンネル2がタイマのカウント値としては一番小さい状態となっている。これは検出される信号強度が弱くしかも電波の発せられている時間が測定期間内でもっとも短かったためである。
【0147】
そこで、チャンネル選択部403は使用しているネットワークは無いが、ネットワークへの接続が可能な装置では無い装置340が発する妨害信号の多いチャンネル3を選択せず、通信に使用できる時間が最大となる可能性が一番高いチャンネル2をネットワーク3が使用する通信チャンネルとして選択することを決定する。
【0148】
このチャンネル2をネットワーク3が使用する通信チャンネルとして選択したことにより、LANユニットの送受信部202のチャンネル選択部403は、選択したチャンネル2でパケットを受信するように周波数選択部404を制御し、チューナ401は、チャンネル2に相当する周波数に同調するように周波数選択部404から制御されてチャンネル2で受信される信号を受信パケット処理部409に出力する。
【0149】
受信パケット処理部409では、ID保持部406から抽出すべきパケットのIDを得て、チューナ401から出力される受信信号の中からID保持部406から得たIDを持つパケットのみを抽出し、有効パケットとして以降の回路へ出力する。
【0150】
また、LAN端末装置330は、ネットワーク3における制御局となることから、図1に示された空間において既にネットワーク3が構築されていることを示すためのビーコン信号を所定時間ごとに発する必要が有る。そこで、この実施の形態において、LAN端末装置330は、所定時間ごとにID保持部406から入手するネットワーク3を示すIDを、ビーコン信号の構成要素としてビーコン作成部407がビーコン信号を生成する。
【0151】
生成されたビーコン信号は、トランスミッタ408において、チャンネル選択部403から得られる選択されたチャンネル情報に基づいて、この例の場合チャンネル2の信号の周波数に変調されてアンテナ201から電磁波として発せられる。このような手順を取ることによって制御局になるLAN端末装置は電磁波に対する環境測定を行い、他の装置からの電磁波によるパケット通信に対する影響がもっとも少ないチャンネルを選択し、無線ネットワークを構築して開設することが可能となる。
【0152】
なお、ID保持部406にはネットワークの識別IDのみならず、例えばネットワーク内における自己の識別IDや装置固有のIDを保持していて、受信パケット処理部409で自装置に対するパケットのみを有効パケットとして出力するようにしたり、ビーコン作成部においてはビーコンを作成しているLAN端末装置のIDも合わせてビーコン信号として送出するようにすることも考えられる。
【0153】
また、キャリア信号の信号強度の検出と自己が属すネットワークを示すビーコンの検出はシーケンシャルに行われているように説明したがこれに限られるものではなく、並行して動作するようにするとより短い時間でネットワークに機器が接続されるようになる。
【0154】
[通信チャンネルの選択方式の他の例]
次に、各LAN端末装置が、通信ネットワークを構築する場合において、使用するチャンネルの他の選択方式について説明する。図10は、図5を用いて前述した動作状態の選択処理において、ビーコン信号が検出されずに、制御局として動作するようにされるLAN端末装置が、ステップS103において行う無線通信チャンネルの選択処理の他の例を説明するためのフローチャートである。
【0155】
前述もしたように、この実施の形態のLANにおいては、例えば、無線通信チャンネルCH0、無線通信チャンネルCH1、無線通信チャンネルCH2、…というように、周波数の異なる複数の無線通信チャンネルが用意されている。そこで、この実施の形態において、制御局として動作するLAN端末装置は、周波数の異なる複数の無線通信チャンネルを時分割的に切り換えてモニタし、無線通信チャンネルの空き時間を検出して、空き時間の長い無線通信チャンネルを選択する。
【0156】
このため、制御局として動作するLAN端末装置のLANユニットにおいて、制御部210は、送受信部202のPLL回路を制御して、選択可能な複数の無線通信チャンネルの中から、最初の無線通信チャンネルCH0を選局して、モニタする(ステップS401)。
【0157】
なお、図10のステップS401において、チャンネルCHiのiは、0であり、このステップにおいては、最初の無線通信チャンネルCH0が選局するようにされている。このように、この明細書において、iは、選局するチャンネルに応じてかわるものである。
【0158】
このステップS401の通信チャネルのモニタは、選局した無線通信チャンネルの信号の受信強度を監視するものである。つまり、この実施の形態において、LANユニットの送受信部202は、受信した信号の受信強度を検出する機能を有しており、制御部210は、送受信部202が検出する受信強度をモニタする。そして、制御部210は、送受信部202において検出された受信強度が予め設定された閾値th0以上か否かを判断する(ステップS402)。
【0159】
この無線通信チャンネルの信号の受信強度が、閾値th0以上か否かを判断することにより、その無線通信チャンネルが空いているか否かを判断することができる。そして、ステップS402の判断処理において、受信信号の受信強度が、閾値th0よりも小さく、その無線通信チャンネルは空き状態(未使用状態)であると判断した場合には、制御部210は、自己のLANユニットのタイマー208が備える現在モニタしている無線通信チャンネル用のカウントエリアのカウント値Ciをインクリメントする(ステップS403)。
【0160】
例えば、図8に示したように、LANユニットの制御部210は、送受信部202を制御して、通信チャネルを選局した直後の時点aにおいて、その通信チャネルの信号の受信強度をモニタする。この図8に示す通信チャネルにおいては、妨害信号NZが発生しているが、時点aにおいては、妨害信号NZの受信強度は、閾値th0以下となっているので、空きであると判断され、その無線通信チャンネル用のカウントエリアのカウント値Ciがインクリメントされることになる。
【0161】
そして、この実施の形態の場合には、LANユニットの制御部210は、現在モニタしている無線通信チャンネルの空き時間を計測するためのカウント値Ciが示す空き時間の長さが、送信パケットのパケット長以上になったか否かを判断する(ステップS404)。
【0162】
このように、無線通信チャンネルの空き時間は、送出パケットのパケット長よりも長いことを条件にし、送出パケット長Tよりも長い空き時間を検出するようにする。このように、送出パケット長を基準にするのは、1送出パケットの全部を確実に送信することが可能な無線通信チャンネルを選択するためである。また、送出パケット長よりも長い空き時間を有する無線通信チャンネルであれば、パケットの送出時に無線通信チャンネルが空いていないために比較的に長い待ち時間が生じることもない。
【0163】
そして、通信チャネルの信号の受信強度をモニタする期間を、例えば、送出パケット長T、あるいは、送出パケット長Tより幾分長いT+τとした場合には、その通信チャネルについてのタイマー208のカウント値Ciが、((T+τ)/(信号の受信強度をモニタする期間))以上になった場合には、ステップS404の判断処理において、空き時間が、送信パケット長以上になったと判断することができる。なお、τは任意の時間分である。
【0164】
すなわち、図8に示した通信チャネルの場合、パケット長Tよりいくぶん長いT+τを信号の受信強度をモニタする時点aと、次にモニタする時点bとの間隔と、時点bとその次にモニタする時点cとの間隔とを合計した期間とすると、モニタする無線通信チャンネルについてのタイマ208のカウント値Ciが、3以上になった場合には、ステップS404の判断処理において、空き時間が送信パケット長以上になったと判断することができる。
【0165】
すなわち、その通信チャネルについてのタイマー208のカウント値Ciが幾つになったときに、空き時間が、送信パケット長以上になるかの基準値を明確にし、これを例えば、ROM206に保持しておけば、その通信チャネルについてのタイマー208のカウント値Ciと、ROM206に保持した基準値とを比較することにより、空き時間が、送信パケット長以上になったか否かを判断することができる。
【0166】
したがって、通信チャネルの信号の受信強度をモニタする間隔を、例えば、送出パケット長の1/2、1/3、…というように、送出パケットの1/Nあるいは1/N以下となるように設定すれば、その通信チャネルについてのタイマー208のカウント値Ciと基準値とに基づいて、空き時間が送信パケット長以上になったか否かを、精度よく判断することができる。
【0167】
図8の例の場合には、図を簡潔に表すために、タイマ208のカウント値Ciが、3になるようにされているが、実際にはパケット長Tは例えば10ミリ秒程度が選ばれるのに対して、受信強度のモニタ間隔は例えば20マイクロ秒程度の間隔で行なわれるようにされるため、精度よく無線通信チャンネルの空き時間の計測が行なわれることになる。
【0168】
そして、ステップS404の判断処理において、カウント値Ciが示す空き時間の長さが、送出パケット長Tより長いと判断した場合には、LANユニットの制御部210は、現在モニタするようにしている無線通信チャンネルを通信を行う通信チャネルとして選択し(ステップS405)、この図10に示す無線通信チャンネルの選択処理を終了する。そして、図5に示した動作状態選択処理のステップ104の処理が行われる。つまり、制御局として動作するLAN端末装置が、ビーコン信号を形成し、選択した通信チャネルを通じて、各LAN端末装置に送信することになる。
【0169】
また、ステップS402の判断処理において、受信信号の受信強度が、閾値th0よりも大きく、妨害信号が発生していると判断した場合には、タイマー208に基づいて、空き時間の計測が可能か否かを判断する(ステップS409)。すなわち、この実施の形態において、ステップS409の判断処理は、現在モニタの対象となっている無線通信チャンネルに対応するカウントエリアのカウント値が”1“以上であり、空き(未使用)の状態から妨害信号が発生した状態(使用状態)になったか否かを判断するものである。
【0170】
ステップS409の判断処理において、空き時間の計測が可能であると判断した場合には、LANユニットの制御部210は、その無線通信チャンネルの空き時間の計測を終了し、タイマー208のその無線通信チャンネルに対応するカウントエリアのカウント値を空き時間として保持するようにする(ステップS410)。
【0171】
そして、ステップS404の判断処理において、カウント値Ciが示す空き時間の長さが、送信パケットのパケット長より短いと判断した場合、あるいは、ステップS409の判断処理において、空き時間の計測が不能であると判断した場合、あるいは、上述のステップS410の処理を終了した場合には、無線通信チャンネルをモニタする期間として設定された所定期間が経過したか否かを判断する(ステップS406)。
【0172】
このステップS406判断処理において、所定期間がまだ経過していないと判断した場合には、LANユニットの制御部210は、空き時間の計測を終了していない次の無線通信チャンネルCHiのモニタを行うようにし(ステップS407)ステップS402からの処理を繰り返す。
【0173】
このように、制御局として動作するLANユニットの制御部210は、順次に受信周波数を切り換えて、他の無線通信チャンネルについても同様に受信信号の受信強度をモニタする。そして、周波数の異なる複数の無線通信チャンネルのそれぞれについて、1回目のモニタが終了すると、最初にモニタした無線通信チャンネルから2回目のモニタを行う。
【0174】
また、ステップS406の判断処理において、予め決められた所定期間経過したと判断した場合には、LANユニットの制御部210は、タイマー208の各無線通信チャンネルに対応するカウントエリアのカウント値を参照し、空き時間が最大の無線通信チャンネルを選択する(ステップS408)。そして、この図10に示す無線通信チャンネルの選択処理を終了する。この後、図5に示した動作状態選択処理のステップ104の処理が行われることになる。
【0175】
このように、各通信チャネルについて、信号の受信強度をモニタするごとに、順次に周波数を切り換えて、選択可能な複数の無線通信チャンネルについて、所定期間の間モニタを行う。この所定期間は、例えば、パケット長Tの複数倍の期間としたり、パケット長Tよりも幾分長い期間、つまり、パケット長(T+τ)の複数倍の期間とし、前述したように、パケット長よりも長い空き時間を有する通信チャネルを検出できるようにする。なお、τは、任意の時間分である。
【0176】
したがって、図8に示す通信チャネルを含めて複数の通信チャネルについて信号の受信強度を所定期間モニタした場合、この図8に示す通信チャネルについては、1回目のモニタ時点a、2回目のモニタ時点b、および、3回目のモニタ時点cにおいては、信号の受信強度はいづれの場合も閾値th0以下であるので、その無線通信チャンネルは空いていると判断され、前述したように、ステップS403の処理により、LANユニットが備えるタイマー208のその無線通信チャンネルのカウントエリアのカウント値がインクリメントされる。
【0177】
そして、4回目のモニタ時点dにおいて、初めて妨害信号の受信強度が閾値th0以上となり、ここで、空き時間の計測が終了するようにされ、この通信チャネルの空き時間に応じたカウント値Ciは、”3“となる。したがって、このカウント値Ciそのものを空き時間として用いて、カウント値Ciの一番大きな通信チャネルを選択すれば、空き時間の最も長い通信チャネルを選択することができる。
【0178】
このように、制御局として動作し、ビーコン信号を送出するLAN端末装置は、周波数の異なる選択可能な複数の通信チャネルの中から、通信のトラフィックの競合する事の少ない空き時間の長い通信チャネルを選択し、この通信チャネルを用いて通信を行うように、通信エリアを開設することができる。
【0179】
なお、この図8に示す例の場合には、各無線通信チャンネルについて、最初に検出した空き時間をその無線通信チャンネルの空き時間として用いるようにした。しかし、これに限るものではない。
【0180】
例えば、ステップS409の判断処理において、空き時間の計測が可能であると判断した場合に行われるステップS410の処理において、タイマー208のその無線通信チャンネルに対応するカウントエリアのカウント値を空き時間として、例えば、RAM207に保持する。
【0181】
このようにRAM207に空き時間としてカウント値を保持するようにし、当該カウントエリアのカウント値をクリアする。そして、所定期間内においては、空き時間が計測された無線通信チャンネルについても、空き時間の計測を続行するようにする。つまり、所定期間内においては、各通信チャネルの空き時間の計測を続行し、妨害信号が発生して空き時間がとぎれたとしても、1つの通信チャネルについて複数の空き時間を計測するようにする。
【0182】
そして、ステップS406の判断処理において、複数の無線通信チャンネルをモニタするための期間として設定された所定期間が経過したと判断された後に、ステップS408において、RAM207に保持するようにされた各無線通信チャンネルごとに複数個保持するようにされるカウント値を参照し、カウント値が示す空き時間が最も長い無線通信チャンネルを選択するようにしてもよい。
【0183】
このようにした場合には、各無線通信チャンネルの所定期間内における空き時間の合計も求めることができるので、カウント値が示す空き時間が長く、かつ、空き時間の合計が長く全体的に通信のトラフィックの競合が発生しにくい無線通信チャンネルを通信に用いる無線通信チャンネルとして選択することができる。
【0184】
また、前述の実施の形態においては、周波数の異なる複数の無線通信チャンネルから通信を行う通信チャネルを選択する場合に、周波数の異なる複数の無線通信チャンネルを時分割的に切り換えてモニタするようにした。しかし、これに限るものではない。
【0185】
例えば、無線通信チャンネルCH0について、予め決められる所定期間の間モニタを行って、通信チャネルCH0についての空き時間の検出を終了した後に、無線通信チャンネルCH1について、予め決められる所定期間の間モニタを行って、通信チャネルCH1についての空き時間の検出を行うというように、各無線通信チャンネルごとに、所定期間分のモニタを行うようにして、各通信チャネルごとに、空き時間の検出を行うようにしてもよい。
【0186】
また、無線通信チャンネルのモニタを周波数の異なる複数の無線通信チャンネルを時分割的に切り換えて行う場合であっても、無線通信チャンネルごとに、所定期間分のモニタを行う場合であっても、モニタを行うタイミングの間隔を狭めることにより、空き時間の検出の精度を上げることができる。
【0187】
このように、この実施の形態のLANユニットにおいては、制御部210、送受信部202、インターフェース部203、タイマー208が必要に応じて協働し、制御局有無判別手段、空き時間検出手段、無線通信チャンネル選択手段、制御信号送出手段などの各機能を実現するようにしている。そして、この実施の形態のLAN端末装置は、前述したように、自分が制御局として動作する場合に、いわゆるトラフィックの競合が発生しにくい無線通信チャンネルを選択して、良好に通信を行うことが可能な通信エリアを開設することができる。
【0188】
[無線通信チャンネルの選択方法の他の例]
ところで、前述の実施の形態においては、受信強度の閾値は、図8を用いて前述したように、各通信チャネルの空き時間を測定する際の信号の受信強度の閾値として閾値th0を用いるようにした。しかし、受信強度の閾値をより低く設定しても、送出するパケットのパケット長よりも長い空き時間を有する無線通信チャンネルがあれば、その無線通信チャンネルを用いた方が、通信の品質を落とすことなく、良好かつ確実な通信を行うことができる。
【0189】
そこで、受信強度の閾値を切り換えて、同じ無線通信チャンネルについて、空き時間の検出を複数回行うようにする。例えば、図8に示したように、まず、受信強度の閾値として、閾値th0を用いて空き時間の検出を行った後、閾値th0よりレベルの低い閾値th1を用いて空き時間の検出を行うようにする。
【0190】
この図8の例の場合には、受信強度の閾値として閾値th0を用いた場合の方が、受信強度の閾値として閾値th1を用いた場合よりも、空き時間が長くなっている。しかし、受信強度の閾値を例えば閾値th0から閾値th1に低くした場合にも、充分な空き時間がある無線通信チャンネルがあれば、この妨害信号のレベルの小さな無線通信チャンネルを用いて通信を行う方が有利な場合もある。
【0191】
そこで、受信強度の閾値を変えて、複数回行った無線通信チャンネルの空き時間の検出結果に基づいて、つまり、各回ごとの受信強度と空き時間との両方とに基づいて、より良好な通信を行うことができる無線通信チャンネルを選択するようにしてもよい。なお、構築するLANなどの通信ネットワークに応じて、用いる閾値の数や、閾値間の間隔を調整することにより、構築する通信ネットワークに適した通信チャネルを選択することができる。
【0192】
なお、前述した実施の形態においては、各LAN端末装置のLANユニットに電源が投入された場合に、制御局として動作するのか、従属局として動作するのかをビーコン信号を検出することにより判断した後、制御局として動作する場合に、無線通信チャンネルの選択処理を行うようにした。
【0193】
しかし、電波の状況の変化を考慮し、適当な時間ごとに、あるいは、処理の合間に、無線通信チャンネルの選択を行い、通信エリアを変えるようにしてもよい。例えば、1時間おき、2時間おきというように、所定の時間ごとに、あるいは、パケットの送出時に予め決められた一定時間以上の待ち時間が発生した場合などに、制御局が、無線通信チャンネルの選択を行うようにするなどのことができる。
【0194】
このように、開設されている通信エリアを他の無線通信チャンネルを用いるように開設し直す場合には、無線通信チャンネルの変更に先立って、従属局として動作しているLAN端末装置のそれぞれに対して、ビーコン信号により変更後の無線通信チャンネルを通知するようにすれば、スムースに無線通信チャンネルを選択し直すようにすることができる。
【0195】
また、前述した実施の形態においては、Peer To Peer LANの場合を例にして説明したが、ネットワーク構成は、これに限るものではなく、様々な構成の通信ネットワークに、この発明を適用することができる。例えば、制御局として動作する専用のサーバ装置を有するネットワークにもこの発明を適用することができる。したがって、制御局として動作する専用のサーバ装置が設けられている場合など、固定的に制御局として動作するようにされた通信装置が、無線通信チャンネルを選択する場合にもこの発明を適用することができる。
【0196】
また、前述の実施の形態においては、LAN端末装置間でリアルタイムアクセスとランダムアクセスを併用する場合を例にして説明したが、これに限るものではない。例えば、リアルタイム通信だけを行うネットワーク、あるいは、ランダム通信だけを行うネットワークにもこの発明を適用することができる。
【0197】
また、前述の実施の形態においては、この発明による通信端末であるLANユニットは、ターミナル装置と別体であるものとして説明したが、これに限るものではない。例えば、ターミナル装置にLANユニットを搭載するようにするようにしてもよい。
【0198】
つまり、ターミナル装置に通信機能を搭載し、ターミナル装置の制御部に、LANユニットの制御部と同様の機能を持たせるようにすればよい。この場合には、ターミナル装置の制御部において動作するようにされるソフトウエアによって、LANユニットの制御部の機能を実現させるようにすることができる。
【0199】
また、前述の実施の形態において、無線通信チャンネルの選択時に使用可能なすべての無線通信チャンネルに対してキャリアの検出を行わなくてもよい。例えば、ユーザによって予め使用可能な無線通信チャンネルが複数指定されるようにしておいて、指定された無線通信チャンネルに対してのみキャリア検出を行うようにすることができる。
【0200】
これは、ユーザによって設置された複数のネットワークに対してそれぞれが使用する無線通信チャンネルをある程度限定して設定しておくことで、接近するネットワーク同士で無線通信チャンネルの確保のためのモニタに要する時間が短縮できるとともに、選択された無線通信チャンネルにノイズが増えた場合に他のチャンネルに切り換える動作も短時間に完了できるという効果がある。
【0201】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、周波数の異なる複数の無線通信チャンネルの中から、通信エリアを開設する無線通信チャンネルを選択する場合に、空き時間の長い無線通信チャンネルを選択することにより、通信のトラフィックの競合が発生しにくい無線通信チャンネルを選択することができる。そして、通信のトラフィックの競合が発生しにくい無線通信チャンネルを通じて通信を行うようにするので、実質的にデータの伝送容量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用される無線ネットワークが利用される環境の例を説明するための図である。
【図2】この発明による通信システムが利用使用とする無線ネットワークのチャンネル利用状況の一例を説明するための図である。
【図3】この発明による通信システムの一実施の形態を説明するための図である。
【図4】図1に示した各LAN端末装置のLANユニット(無線通信ユニット)を説明するためのブロック図である。
【図5】動作状態の選択処理を説明するための図である。
【図6】制御局が開設する通信エリアと、この通信エリアにおいて行われるLAN端末装置間の通信について説明するための図である。
【図7】制御局として動作するLAN端末装置においての無線通信チャンネルの選択処理の一例について説明するためのフローチャートである。
【図8】複数の通信チャネルの中から選局された通信チャネルの信号の状態について説明するための図である。
【図9】図4に示したLANユニットの送受信部202を説明するための図である。
【図10】制御局として動作するLAN端末装置においての無線通信チャンネルの選択処理の一例について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1〜5…LAN端末装置、11、21…ターミナル装置、31、41…ターミナル装置、51…ターミナル装置、12、22…LANユニット(無線通信ユニット)、32、42…LANユニット(無線通信ユニット)、52…LANユニット(無線通信ユニット)、201…アンテナ、202…送受信部、203…インターフェース部、204…コネクタ、205…CPU、206…ROM、207…RAM、208…タイマー(空き時間計測タイマー)、209…バス、210…制御部
Claims (6)
- 無線ネットワークに接続しようとする通信端末の判定手段が、利用可能な複数の無線通信チャンネルのいずれかにおいて、自機が属する無線ネットワークの識別情報が送信されているか否かを判定するステップと、
上記判定するステップにおいて、自機が属する無線ネットワークの識別情報が送信されていないと判定した場合に、前記通信端末の判別手段が、所定期間において、上記複数の無線通信チャンネルを順次に切り換えながら、無線通信チャンネル毎に、受信強度を検出し、検出した上記受信強度と予め決められる所定値とに基づいて当該無線通信チャンネルが空いているか否かを判別するステップと、
前記判別するステップにおいて、当該無線通信チャンネルが空いていると判別した場合に、当該通信端末の検出対象の当該無線通信チャンネル用のカウント手段がカウント値をインクリメントすることにより、当該無線通信チャンネルの空き時間を計時するステップと、
前記通信端末の選択手段が、上記計時するステップにおいてインクリメントされた上記カウント手段のカウント値が示す時間長が、送信される通信パケットのパケット長以上になった場合には、当該カウント手段に対応する無線通信チャンネルを新たに構築する無線ネットワークに使用する無線通信チャンネルとして選択し、上記所定期間の間に、送信される通信パケットのパケット長以上の時間長を示すカウント値を有するカウント手段が発生しない場合には、カウント値が最も大きなカウント手段に対応する無線通信チャンネルを新たに構築する無線ネットワークに使用する無線通信チャンネルとして選択するステップと
を有する通信チャンネル選択方法。 - 上記無線通信チャンネルの選択後も、前記判別するステップと、前記計時するステップと、前記選択するステップとを所定時間ごとに機能させることにより、上記無線通信チャンネルの空き時間を所定時間ごとに計時して、上記無線ネットワークに使用される無線通信チャンネルの選択を再度行うようにし、
新たな無線通信チャンネルを選択した場合には、当該新たな無線通信チャンネルを同じ通信ネットワークに接続している他の通信端末に通知するステップを有する請求項1に記載の通信チャンネル選択方法。 - 上記判定するステップにおいて、自機が属する無線ネットワークの識別情報が送信されていると判定した場合に、当該識別情報が送信されている無線通信チャンネルを通じて構成された無線ネットワークに参加するステップを有する請求項1に記載の通信チャンネル選択方法。
- 利用可能な複数の無線通信チャンネルのいずれかにおいて、自機が属する無線ネットワークの識別情報が送信されているか否かを判定する判定手段と、
上記判定手段により、自機が属する無線ネットワークの識別情報が送信されていないと判定された場合に、所定期間において、上記複数の無線通信チャンネルを順次に切り換えながら、無線通信チャンネル毎に、受信強度を検出し、検出した上記受信強度と予め決められる所定値とに基づいて当該無線通信チャンネルが空いているか否かを判別する判別手段と、
前記複数の無線通信チャンネルのそれぞれ毎に設けられ、前記判別手段により、当該無線通信チャンネルが空いていると判別された場合に、カウント値をインクリメントすることにより、当該無線通信チャンネルの空き時間を計時するカウント手段と、
上記カウント手段のカウント値が示す時間長が、送信される通信パケットのパケット長以上になった場合には、当該カウント手段に対応する無線通信チャンネルを新たに構築する無線ネットワークに使用する無線通信チャンネルとして選択し、上記所定期間の間に、送信される通信パケットのパケット長以上の時間長を示すカウント値を有するカウント手段が発生しない場合には、カウント値が最も大きなカウント手段に対応する無線通信チャンネルを新たに構築する無線ネットワークに使用する無線通信チャンネルとして選択する選択手段と
を備える無線ネットワーク装置。 - 上記判別手段と、上記カウント手段と、上記選択手段とは、上記無線通信チャンネルの選択後も所定時間ごとに機能して、上記無線ネットワークに使用される無線通信チャンネルの選択を再度行うようにし、
新たな無線通信チャンネルを選択した場合には、当該新たな無線通信チャンネルを同じ通信ネットワークに接続している他の通信端末に通知する通知手段を備える請求項4に記載の無線ネットワーク装置。 - 上記判定手段において、自機が属する無線ネットワークの識別情報が送信されていると判定された場合に、当該識別情報が送信されている無線通信チャンネルを通じて構成された無線ネットワークに接続する手段を備える請求項4に記載の無線ネットワーク装置。
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