JP4345512B2 - 無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のように複数の無線局間で相互に通信を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、通信局同士が非同期で直接通信（ランダム・アクセス）を行なうことにより無線ネットワークが運営される無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。

さらに詳しくは、本発明は、特定の制御局を配置せずに各通信局が自律分散的にネットワーク動作を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、多数の通信局が密集するような通信環境下において、通信局同士が干渉し合うことなく自律分散的な無線ネットワークを形成する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。

複数のコンピュータを接続してＬＡＮを構成することにより、ファイルやデータなどの情報の共有化、プリンタなどの周辺機器の共有化を図ったり、電子メールやデータ・コンテンツの転送などの情報の交換を行なったりすることができる。

従来、光ファイバーや同軸ケーブル、あるいはツイストペア・ケーブルを用いて、有線でＬＡＮ接続することが一般的であったが、この場合、回線敷設工事が必要であり、手軽にネットワークを構築することが難しいとともに、ケーブルの引き回しが煩雑になる。また、ＬＡＮ構築後も、機器の移動範囲がケーブル長によって制限されるため、不便である。そこで、有線方式によるＬＡＮ配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。

近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入の検討が行なわれている。例えば、２．４ＧＨｚ帯や、５ＧＨｚ帯など、監督官庁の免許が不要な周波数帯域を利用して、異なった無線通信システムが規定されている。

無線ネットワークに関する標準的な規格の１つにＩＥＥＥ（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１（例えば、非特許文献１を参照のこと）や、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２（例えば、非特許文献２又は非特許文献３を参照のこと）、ＩＥＥＥ３０２．１５．３、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信などを挙げることができる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格については、無線通信方式や使用する周波数帯域の違いなどにより、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ（例えば、非特許文献４を参照のこと），ｂ，ｇといった拡張規格が存在する。

一般的には、無線技術を用いてローカル・エリア・ネットワークを構成するために、エリア内に「アクセス・ポイント」又は「コーディネータ」と呼ばれる制御局となる装置を１台設けて、この制御局の統括的な制御下でネットワークを形成する方法が用いられている。

アクセス・ポイントを配置した無線ネットワークでは、ある通信装置から情報伝送を行なう場合に、まずその情報伝送に必要な帯域をアクセス・ポイントに予約して、他の通信装置における情報伝送と衝突が生じないように伝送路の利用を行なうという、帯域予約に基づくアクセス制御方法が広く採用されている。すなわち、アクセス・ポイントを配置することによって、無線ネットワーク内の通信装置が互いに同期をとるという同期的な無線通信を行なう。

ところが、アクセス・ポイントが存在する無線通信システムで、送信側と受信側の通信装置間で非同期通信を行なう場合には、必ずアクセス・ポイントを介した無線通信が必要になるため、伝送路の利用効率が半減してしまうという問題がある。

これに対し、無線ネットワークを構成する他の方法として、端末同士が直接非同期的に無線通信を行なう「アドホック（Ａｄ−ｈｏｃ）通信」が考案されている。とりわけ近隣に位置する比較的少数のクライアントで構成される小規模無線ネットワークにおいては、特定のアクセス・ポイントを利用せずに、任意の端末同士が直接非同期の無線通信を行なうことができるアドホック通信が適当であると思料される。

例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１系の無線ＬＡＮシステムでは、ＩＥＥＥ８０２．１１におけるネットワーキングは、ＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ)の概念に基づいている。ＢＳＳは、ＡＰ(Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ：制御局)のようなマスタが存在する「インフラ・モード」で定義されるＢＳＳと、複数の移動局（Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：移動局）のみにより構成される「アドホック・モード」で定義されるＩＢＳＳ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ＢＳＳ）の２種類で構成される。後者のアドホック・モードでは、制御局を配さなくとも自律分散的にピア・ツウ・ピア（Ｐｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ）で動作する。そして、ビーコン送信時間になると各端末がランダムな期間をカウントし、その期間が終わるまでに他の端末のビーコンを受信しなかった場合に、自分がビーコンを送信する。

アドホック型無線通信システムには中央制御局が存在しないので、例えば家庭用電気機器からなるホーム・ネットワークを構成するのに適している。アドホック・ネットワークには、１台が故障又は電源オフになってもルーティングを自動的に変更するのでネットワークが破綻しにくい、移動局間でパケットを複数回ホップさせることにより高速データレートを保ったままで比較的遠くまでデータを伝送することができる、といった特徴がある。アドホック・システムにはいろいろな開発事例が知られている（例えば、非特許文献５を参照のこと）。

ここで、ＩＥＥＥ８０２．１１を例にとって、従来の無線ネットワーキングの詳細について説明する。

インフラ・モード：
インフラ・モードのＢＳＳにおいては、無線通信システム内にコーディネイションを行なうアクセス・ポイントが必須である。すなわち、アクセス・ポイントは、自局周辺で電波の到達する範囲をＢＳＳとしてまとめ、いわゆるセルラ・システムで言うところの「セル」を構成する。アクセス・ポイント近隣に存在する移動局は、アクセス・ポイントに収容され、ＢＳＳのメンバとしてネットワークに参入する。

アクセス・ポイントは適当な時間間隔でビーコンと呼ばれる制御信号を送信し、このビーコンを受信可能である移動局はアクセス・ポイントが近隣に存在することを認識し、さらにアクセス・ポイントとの間でコネクション確立を行なう。これに対し、アクセス・ポイント周辺の移動局は、ビーコンを受信することにより、内部のＴＢＴＴフィールドをデコードすることにより次回のビーコン送信時刻を認識することが可能であるから、場合によっては（受信の必要がない場合には）、次回あるいは複数回先のＴＢＴＴまで受信機の電源を落としスリープ状態に入ることもある。

インフラ・モード時には、アクセス・ポイントのみが所定フレーム周期でビーコンを送信する。他方、周辺移動局は、アクセス・ポイントからのビーコンを受信することでネットワークへの参入を果たし、自らはビーコンを送信しない。なお、本発明は、アクセス・ポイントのようなマスタ制御局の介在なしでネットワークを動作させることを主眼とし、インフラ・モードとは直接関連しないことから、インフラ・モードに関してはこれ以上説明しない。

アドホック・モード：
もう一方のアドホック・モード時のＩＥＥＥ８０２．１１の動作について、図２７を参照しながら説明する。

アドホック・モードのＩＢＳＳにおいては、複数の移動局同士でネゴシエーションを行なった後に自律的にＩＢＳＳを定義する。ＩＢＳＳが定義されると、移動局群は、ネゴシエーションの末に、一定間隔毎にＴＢＴＴを定める。各移動局は自局内のクロックを参照することによりＴＢＴＴが到来したことを認識すると、ランダム時間の遅延の後、未だ誰もビーコンを送信していないと認識した場合にはビーコンを送信する。

図２７に示す例では、２台の移動局がＩＢＢＳを構成する様子を示している。この場合、ＩＢＳＳに属するいずれか一方の移動局が、ＴＢＴＴが到来する毎にビーコンを送信することになる。また、各移動局から送出されるビーコンが衝突する場合も存在している。

ＩＥＥＥ８０２．１１における送受信手順：
アドホック環境の無線ＬＡＮネットワークにおいては、一般的に隠れ端末問題が生じることが知られている。隠れ端末とは、ある特定の通信局間で通信を行なう場合、通信相手となる一方の通信局からは聞くことができるが他方の通信局からは聞くことができない通信局のことであり、隠れ端末同士ではネゴシエーションを行なうことができないため、送信動作が衝突する可能性がある。

隠れ端末問題を解決する方法論として、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順によるＣＳＭＡ／ＣＡが知られている。ＩＥＥＥ８０２．１１においてもこの方法論が採用されている。

ここで、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：搬送波感知多重アクセス）とは、キャリア検出に基づいて多重アクセスを行なう接続方式である。無線通信では自ら情報送信した信号を受信することが困難であることから、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）ではなくＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式により、他の通信装置の情報送信がないことを確認してから、自らの情報送信を開始することによって、衝突を回避する。

また、ＲＴＳ／ＣＴＳ方式では、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）を送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）を受信したことに応答してデータ送信を開始する。そして、隠れ端末はＲＴＳ又はＣＴＳのうち少なくとも一方を受信すると、ＲＴＳ／ＣＴＳ手続に基づくデータ伝送が行なわれると予想される期間だけ自局の送信停止期間を設定することにより、衝突を回避することができる。

Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２−１１：１９９９（Ｅ） ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１， １９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｐａｒｔ１１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ＥＴＳＩ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−１ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ１： Ｂａｓｉｃ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−２ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ２： Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＲＬＣ） ｓｕｂｌａｙｅｒ Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ｔｏ ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｌｏｃａｌ ａｎｄ ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ−Ｐａｒｔ １１： Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ： Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ５ＧＨＺ Ｂａｎｄ Ｃ．Ｋ．Ｔｈｏ著"Ａｄ Ｈｏｃ Ｍｏｂｉｌｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ"（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ Ｈａｌｌ ＰＴＲ社刊）

本発明者らは、上述したような無線ネットワーキング動作において、電波伝搬環境の変化などに起因する衝突の問題があると思料する。

例えば、図２８に示すように、既にネットワークを構築している系同士が接近してくる状況を考える。図２８上段においては、通信局ＳＴＡ０とＳＴＡ１で構成されるネットワークと、通信局ＳＴＡ２とＳＴＡ３で構成されるネットワークとは、例えば壁やドアなどの図示しない遮蔽物によって、電波の届かない範囲に存在している。したがって、ＳＴＡ０とＳＴＡ１が通信を行ない、また、これとはまったく独立してＳＴＡ２とＳＴＡ３が通信を行なっている。図２８上段の右側には、このときの各通信局におけるビーコン送信タイミングを示している。

このような通信環境下で、ネットワーク同士を遮断していたドアが開き、互いに認識していない局同士が認識された場合を想定する。図２８下段には、まったく独立して通信動作を行なっていたＳＴＡ０とＳＴＡ１、並びにＳＴＡ２とＳＴＡ３の各局が送受信可能な状態になった様子を示している。このような場合、図２８下段の右側に示すように、各局のビーコンが衝突してしまう。

また、各通信局において衝突を回避しながら自律分散的にネットワーク管理を行なう場合、通信局における処理の負荷が過大となり、装置コストが増大するという問題がある。

ここで、アクセス・ポイントなどのコーディネータ機能を持つ通信局の隣接局情報（Ｎｅｉｇｈｂｏｒ Ｌｉｓｔ）について考える。通常、コーディネータ機能を持つ通信局は、ビーコンを送信し、ネットワーク情報を隣接局へ通知している。コーディネータがネットワーク管理全般を行なうことで、隣接局の処理の負担は低くなっている。これに対し、ホーム・ネットワークでは特に、コーディネータの存在しないネットワークの構築が望ましい。その場合、各隣接局にＮｅｉｇｈｂｏｒ Ｌｉｓｔを実装する必要があるが、各隣接局が対応可能な隣接局数が多くなればなるほど、各隣接局の負担が重くなり、ネットワーク全体の負荷につながりかねない。よって、各通信局にとって、負荷の低いネットワーク管理構成を考える必要がある。

本発明は上述したような技術的課題を鑑みたものであり、その主な目的は、特定の制御局を配置せずに各通信局が自律分散的にネットワーク動作を好適に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、多数の通信局が密集するような通信環境下において、通信局同士が干渉し合うことなく自律分散的な無線ネットワークを形成することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、多数の通信局が密集するような通信環境下において、各通信局において負荷の低いネットワーク管理構成により無線ネットワークを好適に形成することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。

本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、特定の制御局を配置しない無線通信環境下で、各通信局が所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するとともに他局からのビーコン受信タイミングに基づいて隣接局を管理しながら自律分散的に動作する無線通信システムであって、
各通信局は、
自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行ない、
フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持部と、前記ビーコン情報保持部に記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとして保持する候補リストとを備え、前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新する、
ことを特徴とする無線通信システムである。

但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。

本発明に係る無線通信システムにおいては、コーディネータを特に配置しない。各通信局はビーコン情報を報知することにより、近隣（すなわち通信範囲内）の他の通信局に自己の存在を知らしめるとともに、ネットワーク構成を通知する。また、ある通信局の通信範囲に新規に参入する通信局は、ビーコン信号を受信することにより、通信範囲に突入したことを検知するとともに、ビーコンに記載されている情報を解読することによりネットワーク構成を知ることができる。

周辺に通信局がいない場合、通信局は適当なタイミングでビーコンを送信し始めることができる。以降、通信範囲内に新規に参入する通信局は、既存のビーコン配置と衝突しないように、自己のビーコン送信タイミングを設定する。このとき、各通信局はビーコン送信の直後に優先利用領域を獲得することから、既存の通信局が設定したビーコン間隔のほぼ真中のタイミングで新規参入局のビーコン送信タイミングを順次設定していくというアルゴリズムに従って、ビーコン配置が行なわれる。

各通信局は、自己のビーコン受信タイミングをビーコン中の近隣ビーコン情報フィールドに記載し、自己のビーコン受信タイミング並びに受信ビーコン中の近隣ビーコン情報フィールド（ＮＢＯＩ：Ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ Ｂｅａｃｏｎ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の記載に基づいてフレーム周期内における近隣の通信局のビーコン配置に関する隣接局リストを作成して、ネットワークを管理する。

隣接局リストには、ミニマムのビーコン間隔毎に通信局１台分のビーコンのみ記入を許容し、時間軸とリストの段数を対応させる構成にすることで、ハードウェアとソフトウェアが読み書きするスケジューリングをより確実に動作させることができる。

本発明では、各通信局では、通信プロトコルの上位レイヤにおいて隣接局リストを管理し、フレーム周期に配置可能な近隣の通信局からのビーコン受信タイミング情報を記述する一方で、通信プロトコルの下位レイヤにおいてビーコン情報保持部を備え、フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するようにした。このように通信プロトコルの上位レイヤが書き込む領域と、通信プロトコルの下位レイヤが書き込む領域を独立して設けることにより、それぞれの書き込みタイミングが衝突を起こすことなく、確実に隣接局リストを管理することができる。

ところが、このような場合、ビーコン情報保持部に記載されるビーコン数が膨大となる状況下では、リスト管理処理の際に必要となるコストの増加が懸念される。また、隣接局リストの更新時に一括してビーコン情報保持部を処理する必要があるために、ビーコン情報保持部に記載されたビーコン数に比例して処理時間が増大し、この結果、リスト更新に遅延が生じてシステム全体の挙動への影響が懸念される。

そこで、通信局は、隣接局リストの更新を行なうために、候補リストをさらにおくこととした。候補リストは、ハードウェア（若しくは新規に取得したビーコンを退避領域に記載するプロトコルの下位レイヤ）からソフトウェア（若しくは退避領域のビーコンを通常領域に再配置させる通信プロトコルの上位レイヤ）に随時あがってくるビーコン情報保持部の情報から候補リストを逐次更新する。そして、候補リストの更新後、ビーコン情報保持部の記憶内容は保持する必要がないとして削除することができる。

したがって、隣接局リストの更新時刻までビーコン情報保持部の記憶内容を保持する必要がなく逐次的に削除することができるため、ビーコン情報数の増加に伴うビーコン情報保持部に要するコストの増大を軽減することが可能となる。また、ビーコン情報保持部の情報量に関わらず、ある程度安定した時間で隣接局リストの更新を行なうことができる。

ここで、各通信局は、フレーム周期で設定されるビーコン送信タイミングにランダムなオフセットを付加した時刻にビーコンを送信するようにしてもよい。このような場合、フレーム周期内の同じ位置となる複数のビーコン情報が重複して前記ビーコン情報保持部に保持されているときには、受信時刻のより早いものを前記候補リストの当該ビーコンの受信位置に記載するようにすればよい。また、前記候補リストと前記隣接局リストの同じインデックスにおいてビーコン情報が同時に保持されているときには、受信時刻のより早いものを前記隣接局リストに記載するようにしてもよい。この結果、先にスロットを確保（ビーコンを送信）した通信局のビーコンを優先するよう候補リスト並びに隣接局リストの更新がなされる。

また、各通信局はプライオリティに関する情報を付加してビーコンを送信するようにしてもよい。このような場合、フレーム周期内の同じ位置となる複数のビーコン情報が重複して前記ビーコン情報保持部に保持されているときには、プライオリティのより高いものを前記候補リストの当該ビーコンの受信位置に対応付けて記載するようにすればよい。また、前記候補リストと前記隣接局リストの同じインデックスにおいてビーコン情報が同時に保持されているときには、プライオリティのより早いものを前記隣接局リストに記載するようにすればよい。この結果、プライオリティの高いビーコンを優先するよう候補リスト並びに隣接局リストの更新がなされる。

また、本発明の第２の側面は、特定の制御局を配置しない無線通信環境下で動作するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
自己の通信範囲内において所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するビーコン信号報知ステップと、
自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行なう隣接局管理ステップと、
フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持ステップと、
前記ビーコン情報保持ステップにおいて記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとした候補リストに保持するステップと、
前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新する隣接局リスト更新ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。

本発明の第２の側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第２の側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによってコンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、無線通信装置として動作する。このような無線通信装置を複数起動して無線ネットワークを構築することによって、本発明の第１の側面に係る無線通信システムと同様の作用効果を得ることができる。

本発明によれば、特定の制御局を配置せずに各通信局が自律分散的にネットワーク動作を好適に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。

また、本発明によれば、多数の通信局が密集するような通信環境下において、通信局同士が干渉し合うことなく自律分散的な無線ネットワークを形成することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。

また、本発明によれば、多数の通信局が密集するような通信環境下において、各通信局において負荷の低いネットワーク管理構成により無線ネットワークを好適に形成することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。

本発明によれば、複数のネットワークの交錯や通信局におけるビーコンのスケジューリングのミスなどにより予期せぬビーコンが周辺局に送出された場合においても、特別な処理を行なうことなく自律分散型のネットワークを維持することが可能となる。

また、本発明によれば、インフラ・モード下では制御局などを利用した集中制御型のネットワーク管理において実現されてきたＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を、自律分散型ネットワークにおいても実現することが可能となる。

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。

本発明において想定している通信の伝搬路は無線であり、複数の通信局間でネットワークを構築する。本発明で想定している通信は蓄積交換型のトラヒックであり、パケット単位で情報が転送される。また、以下の説明では、各通信局は単一のチャネルを想定しているが、複数の周波数チャネルすなわちマルチチャネルからなる伝送媒体を用いた場合に拡張することも可能である。

本発明に係る無線ネットワークでは、緩やかな時分割多重アクセス構造を持った伝送（ＭＡＣ）フレームによりチャネル・リソースを効果的に利用した伝送制御が行なわれる。また、各通信局は、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：キャリア検出多重接続）に基づくアクセス手順に従い直接非同期的に情報を伝送し、自律分散型の無線ネットワークを構築することができる。本発明の一実施形態では、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１の拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａに通信環境を想定している。

このように制御局を特に配置しない無線通信システムでは、各通信局はビーコン情報を報知することにより、近隣（すなわち通信範囲内）の他の通信局に自己の存在を知らしめるとともに、ネットワーク構成を通知する。また、ある通信局の通信範囲に新規に参入する通信局は、ビーコン信号を受信することにより、通信範囲に突入したことを検知するとともに、ビーコンに記載されている情報を解読することによりネットワーク構成を知ることができる。

以下に説明する各通信局での処理は、基本的にはネットワークに参入するすべての通信局で実行される処理である。但し、場合によっては、ネットワークを構成するすべての通信局が、以下に説明する処理を実行するとは限らない。

Ａ．装置構成
図１には、本発明の一実施形態に係る無線ネットワークにおいて通信局として動作する無線通信装置の機能構成を模式的に示している。図示の無線通信装置１００は、同じ無線システム内では効果的にチャネル・アクセスを行なうことにより、衝突を回避しながらネットワークを形成することができる。

図示の通り、無線通信装置１００は、インターフェース１０１と、データ・バッファ１０２と、中央制御部１０３と、送信データ生成部１０４と、無線送信部１０６と、タイミング制御部１０７と、アンテナ１０９と、無線受信部１１０と、受信データ解析部１１２と、情報記憶部１１３とで構成される。

インターフェース１０１は、この無線通信装置１００に接続される外部機器（例えば、パーソナル・コンピュータ（図示しない）など）との間で各種情報の交換を行なう。

データ・バッファ１０２は、インターフェース１０１経由で接続される機器から送られてきたデータや、無線伝送路経由で受信したデータをインターフェース１０１経由で送出する前に一時的に格納しておくために使用される。

中央制御部１０３は、無線通信装置１００における一連の情報送信並びに受信処理の管理と伝送路のアクセス制御を一元的に行なう。基本的には、ＣＳＭＡ手順に基づき、伝送路の状態を監視しながらランダム時間にわたりバックオフのタイマーを動作させ、この間に送信信号が存在しない場合に送信権を獲得するというアクセス制御を行なう。

本実施形態では、中央制御部１０３は、当該無線通信装置１００が自律的な通信動作によりビーコンの衝突を回避するために、隣接局リスト（Ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ Ｌｉｓｔ）の作成並びに更新などの処理を行なう。隣接局リストは例えばＡ面、Ｂ面という２面で構成される。また隣接局リストの更新時には、さらに候補リストを用いてもよい。隣接局リストの更新手順については後に詳解する。隣接局リストは、情報記憶部１１３に格納される。

送信データ生成部１０４は、自局から周辺局宛てに送信されるパケット信号やビーコン信号を生成する。ここで言うパケットには、データ・パケットの他、受信先の通信局の送信要求パケットＲＴＳや、ＲＴＳに対する確認応答パケットＣＴＳ、ＡＣＫパケットなどが挙げられる。例えばデータ・パケットは、データ・バッファ１０２に蓄積されている送信データを所定長だけ切り出し、これをペイロードとしてパケットが生成される。

無線送信部１０６は、送信信号をＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）など所定の変調方式で変調する変調器や、デジタル送信信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、アナログ送信信号を周波数変換してアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた送信信号の電力を増幅するパワーアンプ（ＰＡ）など（いずれも図示しない）を含み、所定の伝送レートにてパケット信号の無線送信処理を行なう。

無線受信部１１０は、アンテナ１０９を介して他局から受信した信号を電圧増幅する低雑音アンプ（ＬＮＡ）や、電圧増幅された受信信号を周波数変換によりダウンコンバートするダウンコンバータ、自動利得制御器（ＡＧＣ）、アナログ受信信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器、同期獲得のための同期処理、チャネル推定、ＯＦＤＭなどの復調方式により復調処理する復調器など（いずれも図示しない）で構成される。

アンテナ１０９は、他の無線通信装置宛に信号を所定の周波数チャネル上で無線送信し、あるいは他の無線通信装置から送られる信号を収集する。本実施形態では、単一のアンテナを備え、送受信をともに並行しては行なえないものとする。

タイミング制御部１０７は、無線信号を送信並びに受信するためのタイミングの制御を行なう。例えば、自己のパケット送信タイミングやＲＴＳ／ＣＴＳ方式に則った各パケット（ＲＴＳ、ＣＴＳ、データ、ＡＣＫなど）の送信タイミングの制御（直前のパケット受信から自局がパケットを送信するまでのフレーム間隔ＩＦＳや、競合伝送時におけるバックオフの設定など）、他局宛てのパケット受信時におけるＮＡＶの設定、ビーコンの送受信などのタイミング制御を行なう。

受信データ解析部１１２は、他局から受信できたパケット信号（ＲＴＳ、ＣＴＳ信号の解析を含む）や、ビーコン信号を解析する。

情報記憶部１１３は、中央制御部１０３において実行される一連のアクセス制御動作などの実行手順命令プログラムや、受信したパケットやビーコンの解析結果から得られる情報などを蓄えておく。例えばビーコンを解析して得られる近隣装置の情報（ＮＢＯＩ（後述）や隣接局リスト）は、情報記憶部１１３に格納され、送受信動作タイミングなどの通信動作制御やビーコン生成処理において適宜利用される。

Ｂ．ビーコン情報の交換に基づく自律分散ネットワークの構築
本実施形態に係る自律分散型ネットワークでは、各通信局は、所定のチャネル上で所定の時間間隔でビーコン情報を報知することにより、近隣（すなわち通信範囲内）の他の通信局に自己の存在を知らしめるとともに、ネットワーク構成を通知する。ビーコンを送信する伝送フレーム周期のことを、ここでは「スーパーフレーム（Ｓｕｐｅｒ Ｆｒａｍｅ）」と定義し、１スーパーフレームを例えば４０ミリ秒とする。

新規に参入する通信局は、スキャン動作により周辺局からのビーコン信号を聞きながら、通信範囲に突入したことを検知するとともに、ビーコンに記載されている情報を解読することによりネットワーク構成を知ることができる。そして、ビーコンの受信タイミングと緩やかに同期しながら、周辺局からビーコンが送信されていないタイミングに自局のビーコン送信タイミングを設定する。

本実施形態に係る各通信局のビーコン送信手順について、図２を参照しながら説明する。

各通信局は、周辺で発信されるビーコンを聞きながら、ゆるやかに同期する。新規に通信局が現われた場合、新規通信局は既存の通信局のビーコン送信タイミングと衝突しないように、自分のビーコン送信タイミングを設定する。

また、周辺に通信局がいない場合、通信局０１は適当なタイミングでビーコンを送信し始めることができる。ビーコンの送信間隔は４０ミリ秒である。図２中の最上段に示す例では、Ｂ０１が通信局０１から送信されるビーコンを示している。

以降、通信範囲内に新規に参入する通信局は、既存のビーコン配置と衝突しないように、自己のビーコン送信タイミングを設定する。

例えば、図２中の最上段に示すように、通信局０１のみが存在するチャネル上において、新たな通信局０２が現われたとする。このとき、通信局０２は、通信局０１からのビーコンを受信することによりその存在とビーコン位置を認識し、図２の第２段目に示すように、通信局０１のビーコンと衝突しないように自己のビーコン送信タイミングを設定して、ビーコンの送信を開始する。

さらに、新たな通信局０３が現われたとする。このとき、通信局０３は、通信局０１並びに通信局０２のそれぞれから送信されるビーコンの少なくとも一方を受信し、これら既存の通信局の存在を認識する。そして、図２の第３段に示すように、通信局０１及び通信局０２から送信されるビーコンと衝突しないタイミングで送信を開始する。

以下、同様のアルゴリズムに従って近隣で通信局が新規参入する度に、ビーコン間隔が狭まっていく。例えば、図２の最下段に示すように、次に現われる通信局０４は、通信局０１、通信局０２及び通信局０３それぞれが設定したビーコンの送信タイミングと重複しないように自己のビーコン送信タイミングを設定し、さらにその次に現われる通信局０５は、通信局０１、通信局０２、通信局０３及び通信局０４それぞれが設定したビーコンの送信タイミングと重複しないようにビーコン送信タイミングを設定する。

但し、帯域（スーパーフレーム）内がビーコンで溢れないように、最小のビーコン間隔Ｂｍｉｎを規定しておき、Ｂｍｉｎ内に２以上のビーコン送信タイミングを配置することを許容しない。例えば、４０ミリ秒のスーパーフレームでミニマムのビーコン間隔Ｂｍｉｎを６２５ミリ秒に規定した場合、電波の届く範囲内では最大で６４台の通信局までしか収容できないことになる。

スーパーフレーム内に新規のビーコンを配置する際、各通信局はビーコン送信の直後に優先利用領域（ＴＰＰ）を獲得することから（後述）、１つのチャネル上では各通信局のビーコン送信タイミングは密集しているよりもスーパーフレーム周期内で均等に分散している方が伝送効率上より好ましい。しかし、ビーコンの送信タイミングを均等に分散させるために、例えば、自身が聞こえる範囲でビーコン間隔が最も長い時間帯のほぼ真中でビーコンの送信を開始させるように自己のビーコンの送信タイミングを決めた場合、周辺局も同様な方法でビーコンの送信タイミングを決定するため、周辺局から送信されるビーコンと自己のビーコンが衝突する頻度が増大する可能性がある。したがって、本実施形態では、自己のビーコン送信タイミングは、周辺局から送信されるビーコンと重複しないように適当に配置する。

図３には、スーパーフレーム内で配置可能なビーコン送信タイミング（ＴＢＴＴ）の構成例を示している。ビーコンを配置可能な位置のこと「スロット」とも呼ぶ。但し、同図に示す例では、４０ミリ秒からなるスーパーフレームにおける時間の経過を、円環上で時針が右回りで運針する時計のように表している。

なお、図２並びに図３では明示されていないが、各々のビーコンは、各ビーコン送信時刻であるＴＢＴＴ（Ｔａｒｇｅｔ Ｂｅａｃｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ）から故意に若干の時間オフセットを持った時刻で送信されている。これを「ＴＢＴＴオフセット」と呼ぶ。本実施形態では、ＴＢＴＴオフセット値は擬似乱数にて決定される。この擬似乱数は、一意に定められる擬似ランダム系列ＴＯＩＳ（ＴＢＴＴ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）により決定され、ＴＯＩＳはスーパーフレーム毎に更新される。

ＴＢＴＴオフセットを設けることにより、２台の通信局がスーパーフレーム上では同じスロットにビーコン送信タイミングを配置している場合であっても、実際のビーコン送信時刻がずらすことができ、あるスーパーフレームにはビーコンが衝突しても、別のスーパーフレームでは各通信局は互いのビーコンを聞き合う（あるいは、近隣の通信局は双方のビーコンを聞く）ことができる。通信局は、スーパーフレーム毎に設定するＴＯＩＳをビーコン情報に含めて周辺局に報知する（後述）。

また、本実施形態では、各通信局は、データの送受信を行なっていない場合には、自局が送信するビーコンの前後は受信動作を行なうことが義務付けられる。また、データ送受信を行なわない場合であっても、数秒に一度は１スーパーフレームにわたり連続して受信機を動作させてスキャン動作を行ない、周辺ビーコンのプレゼンスに変化がないか、あるいは各周辺局のＴＢＴＴがずれていないかを確認することも義務付けられる。そして、ＴＢＴＴにずれを確認した場合には、自局の認識するＴＢＴＴ群を基準に−Ｂｍｉｎ／２ミリ秒以内をＴＢＴＴと規定しているものを「進んでいる」、＋Ｂｍｉｎ／２ミリ秒以内をＴＢＴＴと規定しているものを「遅れている」ものと定義し、最も遅れているＴＢＴＴに合わせて時刻を修正する。

図４には、本実施形態に係る自律分散型の無線通信システムにおいて送信されるビーコン・フレームのフォーマットの一例を示している。

図示の例では、ビーコンには、送信元局を一意に示すアドレスであるＴＡ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）フィールドと、当該ビーコンの種類を示すＴｙｐｅフィールドと、周辺局から受信可能なビーコンの受信時刻情報であるＮＢＯＩ／ＮＢＡＩ（Ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ Ｂｅａｃｏｎ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ／Ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ Ｂｅａｃｏｎ Ａｃｔｉｖｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）フィールドと、当該ビーコンを送信したスーパーフレームにおけるＴＢＴＴオフセット値（前述）を示す情報であるＴＯＩＳ（ＴＢＴＴ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）フィールドと、ＴＢＴＴの変更やその他各種の伝達すべき情報を格納するＡＬＥＲＴフィールドと、当該通信局が優先的にリソースを確保している量を示すＴｘＮｕｍフィールドと、当該スーパーフレーム内で複数のビーコンを送信する場合に当該ビーコンに割り振られた排他的な一意のシリアル番号を示すＳｅｒｉａｌフィールドなどが含まれている。

Ｔｙｐｅフィールドには、当該ビーコンの種類が８ビット長のビットマップ形式で記述される。本実施形態では、ビーコンが、各通信局が１スーパーフレーム毎のその先頭で１回だけ送信する「正規ビーコン」、あるいは優先的送信権を得るために送信されている「補助ビーコン」のいずれであるかを識別するための情報として、プライオリティを示す０から２５５までの値を用いて示される。具体的には、１スーパーフレーム毎に１回送信することが必須である正規ビーコンの場合は最大のプライオリティを示す２５５が割り当てられ、補助ビーコンに対してはトラフィックのプライオリティに相当する０から２５４までのいずれかの値が割り当てられる。

ＮＢＯＩフィールドは、スーパーフレーム内において自局が受信可能な隣接局のビーコンの位置（受信時刻）を記述した情報である。本実施形態では、図３に示したように１スーパーフレーム内で最大６４個のビーコンを配置なスロットが用意されていることから、受信できたビーコン・スロットの配置に関する情報を６４ビット長のビットマップ形式で記述する。すなわち、自局の正規ビーコンの送信時刻ＴＢＴＴをＮＢＯＩフィールドの先頭ビット（ＭＳＢ）にマッピングするとともに、その他の各スロットを自局のＴＢＴＴを基準とした相対位置（オフセット）に対応するビット位置にそれぞれマッピングする。そして、自局の送信ビーコン並びに受信可能なビーコンの各スロットに割り当てられたビット位置に１を書き込み、それ以外のビット位置は０のままとする。

図５にはＮＢＯＩの記述例を示している。ＮＢＯＩはスーパーフレーム内で配置可能なビーコン数に相当する６４ビットで構成されるが、ここでは図面の簡素化のため、最大１６局を収容可能な各スロットに通信局０〜ＦがそれぞれＴＢＴＴを設定しているものとする。同図に示す例では、通信局０が「１１００，００００，０１００，００００」のようなＮＢＯＩフィールドを作っている。これは、通信局０が、「通信局１並び通信局９からのビーコンが受信可能である」旨を伝えることになる。つまり、受信ビーコンの相対位置に対応するＮＢＯＩの各ビットに関し、ビーコンが受信可能である場合にはマーク、受信されてない場合にはスペースを割り当てる。また、ＭＳＢが１になっているのは自局がビーコンを送信しているためで、自局がビーコンを送信している時刻に相当する場所もマークする。

各通信局は、あるチャネル上でお互いのビーコン信号を受信すると、その中に含まれるＮＢＯＩの記述に基づいて、チャネル上でビーコンの衝突を回避しながら自己のビーコン送信タイミングを配置したり周辺局からのビーコン受信タイミングを検出したりすることができる。

また、ＮＢＡＩフィールドは、ＮＢＯＩフィールドと同様のフォーマットで、自局が実際に受信処理を行なっているビーコンを特定する情報が記載される。

ＴＯＩＳフィールドでは、上述のＴＢＴＴオフセットを決定する擬似ランダム系列が格納されており、当該ビーコンがどれだけのＴＢＴＴオフセットを以って送信されているかを示す。ＴＢＴＴオフセットを設けることにより、２台の通信局がスーパーフレーム上では同じスロットにビーコン送信タイミングを配置している場合であっても、実際のビーコン送信時刻がずらすことができ、あるスーパーフレームにはビーコンが衝突しても、別のスーパーフレームでは各通信局は互いのビーコンを聞き合う（あるいは、近隣の通信局は双方のビーコンを聞く）ことができる。

図６には、ＴＢＴＴと実際のビーコン送信時刻を示している。図示のように、ＴＢＴＴ、ＴＢＴＴ＋２０マイクロ秒、ＴＢＴＴ＋４０マイクロ秒、ＴＢＴＴ＋６０マイクロ秒、ＴＢＴＴ＋８０マイクロ秒、ＴＢＴＴ＋１００マイクロ秒、ＴＢＴＴ＋１２０マイクロ秒のいずれかの時刻となるようＴＢＴＴオフセットを定義した場合、スーパーフレーム毎にどのＴＢＴＴオフセットで送信するかを決定し、ＴＯＩＳを更新する。また、送信局が意図した時刻に送信できない場合には、ＴＯＩＳにオールゼロなどを格納し、ビーコンを受信可能な周辺局に対し、今回のビーコン送信タイミングは意図した時刻に行なえなかった旨を伝達する。

ＡＬＥＲＴフィールドには、異常状態において、周辺局に対して伝達すべき情報を格納する。例えば、ビーコンの衝突回避などのため自局の正規ビーコンのＴＢＴＴを変更する予定がある場合や、また周辺局に対し補助ビーコンの送信の停止を要求する場合には、その旨をＡＬＥＲＴフィールドに記載する。

ＴｘＮｕｍフィールドは、当該局がスーパーフレーム内で送信している補助ビーコンの個数が記載される。通信局はビーコン送信に続いてＴＰＰすなわち優先送信権が与えられることから、スーパーフレーム内での補助ビーコン数は優先的にリソースを確保して送信を行なっている時間率に相当する。

Ｓｅｒｉａｌフィールドには、当該スーパーフレーム内で複数のビーコンを送信する場合に当該ビーコンに割り振られた排他的な一意のシリアル番号が書き込まれる。当該ビーコンのシリアル番号として、スーパーフレーム内に送信する各々のビーコンに排他的な一意の番号が記載される。本実施形態では、自局の正規ビーコンを基準に、何番目のＴＢＴＴで送信している補助ビーコンであるかの情報が記載される。

また、上記以外の情報を記載するためのＥＴＣフィールドが用意されている。

通信局は電源投入後、まずスキャン動作すなわちスーパーフレーム長以上にわたり連続して信号受信を試み、周辺局の送信するビーコンの存在確認を行なう。この過程で、周辺局からビーコンが受信されなかった場合には、通信局は適当なタイミングをＴＢＴＴとして設定する。

一方、周辺局から送信されるビーコンを受信した場合には、周辺局から受信した各ビーコンのＮＢＯＩフィールドを当該ビーコンの受信時刻に応じてシフトしながら論理和（ＯＲ）をとって参照することにより、最終的にマークされていないビット位置に相当するタイミングの中からビーコン送信タイミングを抽出する。

周辺局から受信したビーコンから得たＮＢＯＩのＯＲをとった結果、スペースの部分からビーコン送信タイミングを定める。

但し、スペースのランレングスが最長となるＴＢＴＴ間隔が最小のＴＢＴＴ間隔よりも小さい場合(すなわちＢｍｉｎ以下の場合場合)には、新規通信局はこの系に参入することができない。

図７には、新規に参入した通信局が周辺局から受信したビーコンから得た各ビーコンのＮＢＯＩに基づいて自局のＴＢＴＴを設定する様子を示している。但し、ＮＢＯＩは、スーパーフレーム内に配置可能なビーコン数に相当する６４ビットで構成されるが、ここでは図面の簡素化のためＮＢＯＩが１６ビットで構成される（すなわち、１スーパーフレームが１６スロットで構成される）例を用いて説明する。

通信局は電源投入後、まずスキャン動作すなわちスーパーフレーム長以上にわたり連続して信号受信を試み、周辺局の送信するビーコンの存在確認を行なう。この過程で、周辺局からビーコンが受信されなかった場合には、通信局は適当なタイミングをＴＢＴＴとして設定する。一方、周辺局から送信されるビーコンを受信した場合には、周辺局から受信した各ビーコンのＮＢＯＩフィールドを当該ビーコンの受信時刻に応じてシフトしながら論理和（ＯＲ）をとって参照することにより、最終的にマークされていないビット位置に相当するタイミングの中からビーコン送信タイミングを抽出する。

図７に示す例では、新規に登場した通信局Ａに着目し、通信局Ａの周辺には通信局０、通信局１、通信局２が存在しているという通信環境を想定している。そして、通信局Ａは、スキャン動作によりスーパーフレーム内にこの３つの局０〜２からのビーコンが受信できたとする。

ＮＢＯＩフィールドは、周辺局のビーコン受信時刻を自局の正規ビーコンに対する相対位置に対応するビット位置にマッピングしたビットマップ形式で記述している（前述）。そこで、通信局Ａでは、周辺局から受信できた３つのビーコンのＮＢＯＩフィールドを各ビーコンの受信時刻に応じてシフトして時間軸上でビットの対応位置を揃えた上で、各タイミングのＮＢＯＩビットのＯＲをとって参照する。

周辺局のＮＢＯＩフィールドを統合して参照した結果、得られている系列が図９中“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ”で示されている「１１０１，０００１，０１００，１０００」であり、１はスーパーフレーム内で既にＴＢＴＴが設定されているタイミングの相対位置を、０はＴＢＴＴが設定されていないタイミングの相対位置を示している。この系列において、スペース（ゼロ）の最長ランレングスは３であり、候補が２箇所存在していることになる。図７に示す例では通信局Ａは、このうち１５ビット目を自局の正規ビーコンのＴＢＴＴに定めている。

通信局Ａは、１５ビット目の時刻を自局の正規ビーコンのＴＢＴＴ（すなわち自局のスーパーフレームの先頭）として設定し、ビーコンの送信を開始する。このとき、通信局Ａが送信するＮＢＯＩフィールドは、ビーコン受信可能な通信局０〜２のビーコンの各受信時刻を、自局の正規ビーコンの送信時刻からの相対位置に相当するビット位置をマークしたビットマップ形式で記載したものである、図７中の“ＮＢＯＩ ｆｏｒ ＴＸ （１ Ｂｅａｃｏｎ ＴＸ）”で示す通りとなる。

なお、通信局Ａが帯域確保のために優先送信権を得るなどの目的で補助ビーコンを送信する際には、さらにこの後、周辺局のＮＢＯＩフィールドを統合した“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ”で示されている系列のスペース（ゼロ）の最長ランレングスを探し、探し当てたスペースの箇所に補助ビーコンの送信時刻を設定する。図７に示す例では、２つの補助ビーコンを送信する場合を想定しており，“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ”の６ビット目と１１ビット目のスペースの時刻に補助ビーコンの送信タイミングを設定している。この場合、通信局Ａが送信するＮＢＯＩフィールドは、自局の正規ビーコンと周辺局の受信ビーコンの相対位置に加え、さらに自局がビーコン送信を行なっている箇所（正規ビーコンに対する相対位置）にもマークされ、“ＮＢＯＩ ｆｏｒ ＴＸ （３ Ｂｅａｃｏｎ ＴＸ）”で示されている通りとなる。

各通信局が上述したような処理手順で自局のビーコン送信タイミングＴＢＴＴを設定してビーコンの送信を行なう場合、各通信局が静止して電波の到来範囲が変動しないという条件下では、ビーコンの衝突を回避することができる。また、送信データの優先度に応じて（すなわち必要な帯域に応じて）、正規ビーコンの他に補助ビーコン（又は複数のビーコンに類する信号）をスーパーフレーム内で送信することにより、優先的にリソースを割り当て、ＱｏＳ通信を提供することが可能である。また、周辺から受信したビーコン数（ＮＢＯＩフィールド）を参照することにより、各通信局がシステムの飽和度を自律的に把握することができる。したがって、分散制御システムでありながら、通信局毎に系の飽和度を加味しつつ優先トラヒックの収容を行なうことが可能となる。さらに、各通信局が受信ビーコンのＮＢＯＩフィールドを参照することで、ビーコン送信時刻は衝突しないように配置されるので、複数の通信局が優先トラヒックを収容した場合であっても、衝突が多発するといった事態を避けることができる。

Ｃ．自律分散型ネットワークにおけるアクセス手順
通信局として動作する無線通信装置１００は、特定の制御局を配置しない通信環境下で、緩やかな時分割多重アクセス構造を持った伝送（ＭＡＣ）フレームにより伝送チャネルを効果的に利用した伝送制御、又はＣＳＭＡ／ＣＡに基づくランダム・アクセスなどの通信動作を行なう。

本実施形態では、各通信局はビーコンを一定間隔で送信しているが、ビーコンを送信した後しばらくの間は、該ビーコンを送信した局に送信の優先権を与えることで、信号の往来を自律分散的に管理し、通信帯域（ＱｏＳ）を確保するようにしている。図８には、ビーコン送信局に優先権が与えられる様子を示している。本明細書では、この優先送信区間のことを「Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ Ｐｅｒｉｏｄ（ＴＰＰ）」と定義する。

図９には、ビーコン送信局に優先送信期間ＴＰＰを与える場合のスーパーフレーム（Ｔ＿ＳＦ）の構成例を示している。同図に示すように、各通信局からのビーコンの送信に続いて、そのビーコンを送信した通信局のＴＰＰが割り当てられるが、ＴＰＰに続く区間を「Ｆａｉｒｌｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ（ＦＡＰ）」と定義され、すべての通信局において通常のＣＳＭＡ／ＣＡ方式により通信が行なわれる。そして、次の通信局からのビーコン送信タイミングでＦＡＰが終わり、以降は同様にビーコン送信局のＴＰＰとＦＡＰが続く。

各通信局は、基本的にはスーパーフレーム毎に１回のビーコンを送信するが、場合に応じて、複数個のビーコンあるいはビーコンに類する信号を送信することが許容され、ビーコンを送信する度にＴＰＰを獲得することができる。言い換えれば、通信局は、スーパーフレーム毎に送信するビーコンの個数に応じて優先的な送信用のリソースを確保できることになる。ここで、通信局がスーパーフレームの先頭で必ず送信するビーコンのことを「正規ビーコン」、それ以外のタイミングでＴＰＰ獲得又はその他の目的で送信する２番目以降のビーコンのことを「補助ビーコン」と呼ぶ。

図１０には、通信局がＴＰＰ区間及びＦＡＰ区間においてそれぞれ送信を開始するための動作を図解している。

ＴＰＰ区間内では、通信局は、自局のビーコンを送信した後、より短いバケット間隔ＳＩＦＳの後に送信を開始することができる。図示の例では、ビーコン送信局はＳＩＦＳの後にＲＴＳパケットを送信する。そして、その後も、送信されるＣＴＳ、データ、ＡＣＫの各パケットも同様にＳＩＦＳのフレーム間スペースで送信することにより、近隣局に邪魔されず、一連の通信手順を実行することができる。

これに対し、ＦＡＰ区間では、ビーコン送信局は、他の周辺局と同様にＬＩＦＳ＋ランダム・バックオフだけ待機してから送信開始する。言い換えれば、すべての通信局にランダムなバックオフにより送信権が均等に与えられることになる。図示の例では、他局のビーコンが送信された後、まずＬＩＦＳだけメディア状態を監視し、この間にメディアがクリアすなわち送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行ない、さらにこの間にも送信信号が存在しない場合に、ＲＴＳパケットを送信する。なお、ＲＴＳ信号に起因して送信されるＣＴＳ、データ、ＡＣＫなどの一連のパケットはＳＩＦＳのフレーム間スペースで送信することにより、近隣局に邪魔されず、一連の通信手順を実行することができる。

上述した信号の往来管理方法によれば、優先度の高い通信局がより短いフレーム間スペースを設定することで優先的に送信権を獲得することができる。

但し、優先送信期間ＴＰＰは、最小ビーコン間隔以下の一定期間に固定され、その後はＦＡＰというすべての通信局が共通のＩＦＳとランダム・バックオフで均等な条件で通信権を得る期間へと移行する。このため、通信局が、上位レイヤからの要求により、スーパーフレーム毎に１回のビーコン送信で得られる優先送信期間ＴＰＰを超えた通信帯域が必要となった場合には、例えば正規ビーコン以外に補助ビーコンを送信し、さらにＴＰＰの獲得を行なうことができるようになっている。

図１１には、通信局が補助ビーコンという仮想的なビーコンを複数送信して、この優先利用期間を増やす様子を示している。図示の例では、通信局＃１は、上位レイヤから要求された通信帯域を確保するために、スーパーフレーム内で開いているビーコン・スロットを発見し、自局の補助ビーコンを配置することにより、１スーパーフレームで複数のＴＰＰを得ている。ＮＢＯＩ情報の交換により自律分散的にスーパーフレームを構築するシステムにおいては、隠れ端末問題も考慮して空きビーコン・スロットを探索することができるので、補助ビーコンを利用した帯域の獲得方法は簡易である。

図１２には、本実施形態において、通信局として動作する無線通信装置の状態遷移図を示している。図示の例では、自局が優先送信権を獲得しているＴＰＰ期間に相当する「優先送信モード」と、すべての通信局が優先送信権を得ていないＦＡＰ期間に相当する「通常送信モード」という２つの状態が定義されている。

通信局は、通常動作モード下では、ＬＩＦＳ＋ランダム・バックオフだけ待機してから送信開始する。

ここで、自局のビーコン送信タイミングＴＢＴＴが到来し、ビーコンを送信した後、優先送信モードに遷移し、優先送信期間ＴＰＰを獲得する。

優先送信モード下では、ＳＩＦＳのフレーム間スペースで送信することにより、近隣局に邪魔されず、送信権を獲得することができる。

通信局は、上位レイヤから要求される帯域量に相当する長さの優先送信期間ＴＰＰだけ優先送信モードを継続する。

そして、ＴＰＰが終了し、ＦＡＰへ移行したとき、あるいは他局のビーコンを受信したときには、優先送信モードから通常動作モードへ復帰する。

また、図１３には、通信局として動作する無線通信装置の状態遷移図についての他の例を示している。図示の例では、自局が優先送信権を獲得しているＴＰＰ期間に相当する「優先送信モード」と、すべての通信局が優先送信権を得ていないＦＡＰ期間に相当する「通常送信モード」に加え、他局の優先送信期間ＴＰＰに相当する「優先送信モード」という状態が定義されている。

通信局は、通常動作モード下では、通常のフレーム間隔ＭＩＦＳにランダム・バックオフを加えた期間だけ待機してから送信開始する。ＦＡＰの期間中はシステム内のすべての通信局は、ＭＩＦＳ＋バックオフにて送信する

ここで、自局のビーコン送信タイミングＴＢＴＴが到来し、ビーコンを送信した後、優先送信モードに遷移し、優先送信期間ＴＰＰを獲得する。

優先送信モード下では、ＭＩＦＳよりも短いフレーム間隔ＳＩＦＳの待機時間だけで送信することにより、近隣局に邪魔されず、送信権を獲得することができる。通信局は、上位レイヤから要求される帯域量に相当する長さの優先送信期間ＴＰＰだけ優先送信モードを継続する。そして、ＴＰＰが終了し、ＦＡＰへ移行したときには、通常送信モードへ復帰する。

また、他局からのビーコンを受信し、当該他局の優先送信期間に突入したときには、非優先送信モードに遷移する。非優先送信モード下では、通常送信モード時のフレーム間隔ＭＩＦＳよりもさらに長いフレーム間隔ＬＩＦＳにランダム・バックオフを加えた期間だけ待機してから送信開始する。

そして、他局のＴＰＰが終了し、ＦＡＰへ移行したときには、通常送信モードへ復帰する。

Ｄ．隣接局リストを用いた衝突回避
本実施形態に係る無線ネットワークでは、各通信局は、ビーコンの受信タイミングとビーコン中のＮＢＯＩフィールドの記載内容に基づいて、近隣にある通信局を管理するための隣接局リスト（Ｎｅｉｇｈｂｏｒ Ｌｉｓｔ)を管理している。図１４には、ネットワークＩＤ０のネットワークの通信局において管理されている隣接局リストの構造を示している。

コーディネータ不要のネットワークにおいて、隣接局リストは、各通信局との同期を統制し、通信局間のデータ通信を可能にするネットワーク制御のコアであると考えられる。その分、ハードウェア（若しくは通信プロトコルの下位レイヤ）とソフトウェア（若しくは通信プロトコルの上位レイヤ）が隣接局リストを介して、送受信のスケジュールを行なうといった複雑な制御を実行する必要があるので、それぞれの通信局内に実装するには、より簡単に制御可能な隣接局リストの構成が望まれる。

以下では、ハードウェアやソフトウェアにとって、より簡単な制御を可能にする隣接局リストの構成について説明する。但し、自局のビーコン送信タイミング間隔を４０ミリ秒とし、他の通信局から受信するビーコンのミニマム間隔Ｂｍｉｎを６２５マイクロ秒としたシステムを想定する。この場合、自局を含め最大で６４台（＝４０／０．６２５）の通信局を含むネットワークとして構成させることが可能であるので、以下では６４台を最大とするシステムの隣接局リストについて説明する。

図１４には、本実施形態における隣接局リストの構成を示している。同図において、インデックス（Ｉｎｄｅｘ）には時間軸に相当する０〜６３の数字（通し番号）が振られており、合計６４段の情報領域エントリを書き込む又は読み出すことが可能である。

各々の情報領域は、アドレス、ネットワークＩＤ、ＮＢＯＩ、ＮＢＡＩ、Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎをハードウェアとソフトウェア間でやり取りする情報を記載する。ＮＢＡＩ（Ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ Ｂｅａｃｏｎ Ａｃｔｉｖｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）フィールドには、自局が実際に受信を行なっているビーコンの位置（受信時刻）を自局のビーコン位置からの相対位置にビットマップ形式で記載する。

図１４に示す例では、１段目の情報領域エントリ（Ｉｎｄｅｘ０）には、ミニマムのビーコン間隔Ｂｍｉｎである６２５マイクロ秒（＝４０ミリ秒／６４ノード）間に送受信したビーコンを１台分のみ記入させる。６２５マイクロ秒毎に１段しか情報領域エントリを使用できないように制限したのは、時間軸と情報領域エントリの段数を対応させる構成に固定することで、ハードウェアとソフトウェアが読み書きするスケジューリングをより確実に動作させるためである。

Ｉｎｄｅｘ０を例に説明を追加すると、Ｉｎｄｅｘ０には自局のビーコン送信情報が記載されている。各通信局は、自局のビーコンを送信するＴＢＴＴタイミングを０としている。０以上６２５ミリ秒未満のビーコンに関する情報が1台分のみ記載される場合、他局のビーコンを受信する前に、自局のビーコン送信を行なうため、０以上６２５マイクロ秒未満の情報領域エントリには他の通信局から受信情報は記載されない。

しかしながら、０以上６２５マイクロ秒未満の領域に他局からビーコンを受信するケース、すなわちビーコンが交錯するケースも想定できる。例えば、系同士を遮っていた遮蔽物が突然取り除かれ、交錯状態が生じた場合である。このため、隣接局リストは０以上６２５マイクロ秒未満という同じビーコン位置に重複して送信されてくる（受信した）ビーコン情報を記載する領域を別に用意している。図１４に示した下段のテーブルがこの記載領域であり、本明細書中では退避領域（Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ Ｌｉｓｔ）と呼ぶ。

同様に、Ｉｎｄｅｘ１では６２５マイクロ秒以上１２５０マイクロ秒未満の領域に他局から受信したビーコンが２台以上ある場合、一方は隣接局リストの通常領域Ｉｎｄｅｘ１に記載され、他方は退避領域に記載される。退避領域に記載された通信局は、隣接局リストの通常領域であるＩｎｄｅｘ０〜６３に再配置されるまで、退避領域でビーコン送信タイミング変更リクエスト・メッセージ（前述）を送信し続ける。

ソフトウェアは、通常動作時、隣接局リストを前以て決められたタイミングで読むが、ネットワークの交錯状態において、ビーコン３２台がすべて衝突する場合、ＳＴＡ０〜３１が隣接局リストの通常領域に記載され、ＳＴＡ３２〜６３が退避領域に記載される。この場合、３．１２５ミリ秒（＝６２５マイクロ秒×５）で退避領域がフルになるため、退避領域がフルになる前にハードウェアはソフトウェアに割り込みで通知し、メッセージを送信させる必要がある。

このような場合、ハードウェアは、退避領域にビーコン受信データを書き込むことによって、ビーコンの衝突をソフトウェアに通知する。その後、ソフトウェアはビーコン送信タイミング変更リクエスト・メッセージを送信準備し、ハードウェア経由で本メッセージ処理を行なう。

なお、本実施形態では、自局のビーコン送信タイミング間隔を４０ミリ秒、他の通信局から受信するビーコンのミニマム間隔Ｂｍｉｎを６２５マイクロ秒としたシステムを想定したが、本発明の要旨はこれらの数値に限定されるものではなく、他の数値でも同様に本発明を適応することが可能である。

また、図１４では、退避領域としてＩｎｄｅｘ６４〜６８の５台分のエントリしか用意していないが、これに限らない。６４台対応のシステムの場合、最悪のケースとして、ネットワーク同士の交錯状態において、各々のネットワーク間で同期のずれがない場合が考えられる。このとき、ビーコンは３２台分がすべて衝突するので、３２台分の衝突を回避するため、３２台分の情報領域エントリを持つ退避領域を用意することにより、瞬時に対応することができる。この退避領域は発生確率とハードウェアの容量を考慮し適当に実装すればよい。

また、図１４に示す例では、６２５マイクロ秒分に送受信する通信局を１台として実施例を説明したが、１台に限定されない。メモリが多く使えるのであれば何台分でも書き込めるようにしてもよい。

図１５には、隣接局リストについての他の構成を示している。同図に示す例では、隣接局リストを２面用意している。一方は、ハードウェア（若しくは新規に取得したビーコン受信タイミングを書き込む通信プロトコルの下位レイヤ）が書き込んで、ソフトウェア（若しくは通信プロトコルの上位レイヤ）が読み出す面(以下、仮に「Ａ面」と呼ぶ)である。また、他方は、ソフトウェアが書き込んで、ハードウェアが読み出す面（以下では、仮に「Ｂ面」と呼ぶ）である。図示の隣接局リスト構成は、ハードウェア（若しくは新規に取得したビーコンを退避領域に記載する通信プロトコルの下位レイヤ）とソフトウェア（若しくは退避領域のビーコンを通常領域に再配置させる通信プロトコルの上位レイヤ）が読み書きするスケジューリングをより確実に動作させることを意図するものである。

Ｂ面は図１４と同様の構成であり、情報領域エントリ（Ｉｎｄｅｘ）と時間軸が対応している。また、図１４と同様、ビーコンが衝突しそうな場合、ビーコンを受信した一方の通信局は、ビーコン送信タイミングの変更などの操作により隣接局リストに記述されるまでの間、退避領域の情報領域エントリに記載される。一方、Ａ面は、スーパーフレーム内に配置可能な最大６３台までの新規ビーコンを受信可能にするため、６４段の情報領域エントリを確保している。

図１６には、ハードウェア並びにソフトウェアが隣接局リストのＡ面及びＢ面にアクセスする様子を示している。また、図１７には、隣接局リストにアクセスするためのハードウェアの動作を、図１８には同リストにアクセスするソフトウェアの動作を、それぞれフローチャートの形式で示している。

図１７において、ハードウェアはビーコンを受信すると（ステップＳ１０１）、隣接局リストのインデックス・カウンタ値とハードウェアが持っているフレーム・カウンタ（自局のビーコン間隔をフレーム（スーパーフレーム）としてフレームを司るカウンタ）を比較し（ステップＳ１０２）、いま受信したビーコン情報が隣接局リストに既に記載されているかを判断する（ステップＳ１０３）。

いま受信したビーコン情報が隣接局リストに既に記載されている場合、ネットワークの管理を司るアクセス制御部（ソフトウェア）へビーコンを受信したことのみを通知して（ステップＳ１０４）、処理を終了する。

一方、いま受信したビーコン情報が隣接局リストに既に記載されてない場合にはＡ面の空き情報領域エントリに受信ビーコンに関するＡｄｄｒｅｓｓ、ネットワークＩＤ、ＮＢＯＩ、ＮＢＡＩ情報を書き込む（ステップＳ１０５）。

また、図１８において、ネットワーク管理を行なうソフトウェアは、Ａ面の情報領域エントリを調査し（ステップＳ２０１）、通信局が新規参入したかどうかを確認する（ステップＳ２０３）。

次に、内部に保持しているＢ面のコピー情報と、新規参入した通信局の受信時間を比較し（ステップＳ２０４）、受信したビーコンの送信タイミングの変更を行なう必要があるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。

ビーコン送信タイミングの変更を行なう必要がある場合、ビーコン送信タイミング変更リクエスト・メッセージを送信する（ステップＳ２０６）。また、変更を行なう必要がない場合には、自局を含むネットワークの通信局か否かを判断するため、Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ（認証）の処理を行なう（ステップＳ２０７）。

以上のように、ハードウェアとソフトウェアの書き込みタイミングを衝突させない機構を設けることで、確実に隣接局リストを管理できる構成にしている。すなわち、ハードウェア（若しくは新規に取得したビーコンを退避領域に記載するプロトコルの下位レイヤ）とソフトウェア（若しくは退避領域のビーコンを通常領域に再配置させる通信プロトコルの上位レイヤ）が読み書きするスケジューリングをより確実に動作させるため、隣接局リストを２面用意して隣接局リストの管理を行なう。Ａ面は、ハードウェアが書き込んで、ソフトウェアが読み出す面である。また、Ｂ面は、ソフトウェアが書き込んで、ハードウェアが読み出す面である。また、退避領域（Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｎｅｉｇｈｂｏｒ Ｌｉｓｔ）とは、隣接局リストを更新する際に用いるビーコン情報を一時的に保持しておく隣接局リストである。

例えば、６４台対応のシステムの場合、最悪のケースとして、隣接するネットワーク同士がネットワーク間で同期のずれがなく、交錯状態に陥った場合が考えられ、それぞれのネットワークを構成する通信局においてすべて衝突するような交錯状態に陥り、ネットワーク管理の負荷が重くなる。これに対し、本実施形態では、図１６に示したように、確実に隣接局リストを管理できる構成にすることで、不具合を起こさずに動作をさせることが可能となる。

ところが、このようにビーコンの送受信を管理する隣接局リストを用いた手法の場合、当該処理に伴うコストの増大の問題がある。すなわち、送受信するビーコン数が増加すると、隣接局リストの更新を行なう場合、更新する時刻まで送受信されたビーコン情報をすべて保持しておく必要があることから、ビーコン情報の保持に必要なコストの増大が懸念される。

実際に隣接局リストＡ面を用いて隣接局リストＢ面の更新を行なう場合、隣接局リストＢ面の更新が行なわれるまで隣接局リストＡ面を保持しておく必要がある。このため、管理するビーコン数が多い場合（例えば、ネットワークの交錯などにより、新規に受信するビーコン数が多くなる場合）には、隣接局リストＡ面の保持に要するコストの増大が懸念される。

また、隣接局リストを用いて複数局のビーコン送信タイミングを回避することが可能であるが、別のネットワークとの交錯や各通信局の移動などにより、複数局のビーコン送信タイミングが重複する可能性は十分に考えられる。隣接局リストを用いて周辺局とのビーコン送信タイミングの重複を回避するように試みるものの、実際にビーコン数が増加した場合やネットワークが交錯した場合にはビーコン送信タイミングの重複が発生することが予想されることから、ビーコン送信タイミングが重複した際の隣接局リストＢ面の管理方法が必要になる。

さらに、ビーコンの送受信に関して、正規ビーコンの他に補助ビーコン（上述）を送信するなど各ビーコンにプライオリティが存在する場合には、プライオリティの高いビーコン情報が隣接局リストに優先的に保持されるような、プライオリティを考慮したリスト管理方法が必要となる。

そこで、図１５〜図１８を参照しながら説明した隣接リスト処理の手法の改良例として、隣接局リストの更新時に、さらに「候補リスト」を用いるという手法を以下で提案する。隣接局リストの更新を行なう前に、随時あがってくるビーコン情報を基に候補リスト（ＣＬ：Ｃａｎｄｉｄａｔｅ Ｌｉｓｔ）と呼ばれるリストを作成し、最終的に過去の隣接局リストと作成された候補リストを用いて最新の隣接局リストを作成する。この場合、ビーコン数の増加に関わらず、ビーコン情報に必要なコストを一定に保ちながら隣接局リストの管理を実現する。

また、候補リスト管理によりビーコンが衝突したかどうかを各通信局が自律分散的に把握し、ビーコンの送受信タイミングによって隣接局リストの更新や自局のビーコン送信タイミングの変更を行なうことにより、複数局のビーコン送信タイミングの重複状況から脱却することができる。

また、ＱｏＳ通信を実現するために各ビーコンにおいてプライオリティが設定されている場合において、別のネットワークとの交錯や各通信局の移動などにより生じるビーコン衝突が生じたときには、プライオリティが高いビーコンを優先させるように隣接局リストの更新を行なうことにより、各ビーコンにおいてプライオリティが設定されている場合においても上述の隣接局リストの管理方法を適用できるようにする。

図１５〜図１８に示した隣接局リストの管理手法について、図１９を参照しながらまとめておく。隣接局リストには、スーパーフレーム内に配置可能なビーコン数に相当する６４個のインデックス（レコード）が用意されるが、ここでは図面の簡素化のため、０〜１５の１６個のインデックスとする。

図１９において、通信局＃１のＡ面及びＢ面の様子が記述され、通信局＃２からのビーコンが受信されなくなった場合、その旨（ビーコンが受信されなかった）が記載された情報がハードウェア（若しくは新規に取得したビーコンを退避領域に記載するプロトコルの下位レイヤ）からソフトウェア（若しくは退避領域のビーコンを通常領域に再配置させる通信プロトコルの上位レイヤ）にＡ面として通知される。そして、ソフトウェアはＡ面の情報を基に通信局＃２のビーコン情報をＢ面より削除する。

また、再び通信局＃１において通信局＃２からビーコンを受信するようになった場合、その旨（ビーコンを新たに受信した）が記載された情報がハードウェアからソフトウェアにＡ面として通知される。そして、ソフトウェアはＡ面の情報を基に通信局＃２のビーコン情報をＢ面に追加する。

図示のように、隣接局リストのＡ面を用いてＢ面の更新を行なう、という従来の隣接局リストの管理方法の場合、Ａ面に記載されるビーコン数が膨大となる状況下では、リスト管理処理の際に必要となるコストの増加が懸念される。また、Ｂ面リストの更新時に一括してＡ面を処理する必要があるために、Ａ面に記載されたビーコン数に比例して処理時間が増大し、この結果、リスト更新に遅延が生じてシステム全体の挙動への影響が懸念される。

また、上述したように２面構成の隣接局リストを用いたビーコン管理手法によれば、隣接局リストＢ面を用いて各通信局においてビーコンの送信タイミングを決定することにより、各通信局のビーコン送信タイミングの重複を回避することが可能である。しかし、各通信局において偶発的に同じタイミングでビーコン送信タイミングを同一スロットに割り当てた場合や、ネットワークが交錯した場合には、ビーコン送信タイミングの重複は避けられない。

このような場合、例えば、自局のビーコン情報が優先的に隣接局リストに残るような方法を適用した場合、いつまでもビーコンの送信タイミングの重複が続くことになる。言い換えれば、ビーコン送信タイミングの重複時に対応できる隣接局リストの管理方法が必要となる。さらに、ビーコンにプライオリティが付加されているような場合には、ビーコン送信タイミングの重複時においてもその優先度が反映されるように隣接局リストの管理がなされる必要がある。

続いて、候補リスト（ＣＬ：Ｃａｎｄｉｄａｔｅ Ｌｉｓｔ）を導入した隣接局リストの管理手法について説明する。

候補リストは、ハードウェア（若しくは新規に取得したビーコンを退避領域に記載するプロトコルの下位レイヤ）からソフトウェア（若しくは退避領域のビーコンを通常領域に再配置させる通信プロトコルの上位レイヤ）に随時あがってくるＡ面の情報から候補リストを逐次更新する。そして、候補リストの更新後、Ａ面は保持する必要がない情報として削除することができる。

図１９に示した隣接局リストの管理方法では、Ａ面にあがってくるビーコン情報数の増加に比例してＡ面の保持に有するコストが増加する。これに対し、候補リストを用いた場合、Ｂ面の更新時刻までＡ面を保持する必要がなく、Ａ面を逐次的に削除することができるため、ビーコン情報数の増加に伴うＡ面の保持に要するコストの増大を軽減することが可能となる。

また、図１９に示した隣接局リストの管理方法では、Ｂ面の更新時にそれまで保持していたＡ面の情報すべてを用いてリストの更新処理を行なう必要があるため、Ａ面にあがってくるビーコン情報数の増加に比例してＢ面の更新に要する時間が増加する。これに対し、候補リストを用いてＢ面の更新を行なう場合には、Ａ面の情報量に関わらずある程度安定した時間でＢ面の更新を行なうことができる。

候補リストの情報は、Ａ面に記載された内容と等しく、ＩＮＤＥＸ毎の情報となっている。図２０には、Ａ面情報を基に逐次候補リストを更新する方法について図解している。

同図では、通信局＃１において、まず、通信局＃３からビーコンを受信し、通信局＃３のビーコン情報がＡ面としてハードウェアからソフトウェアにあがってくる。ＩＮＤＥＸ＃５の候補リストにはビーコン情報は存在していない（つまり、他局からのビーコンはまだ受信されていない）ので、このＡ面情報は候補リストにコピーされる。

その後、通信局＃４、通信局＃２から順にビーコンを受信する通信局＃１では、Ａ面情報として随時ハードウェアからソフトウェアに通知があり、先程と同様の候補リストの更新処理が逐次（つまり、ソフトウェアにとって都合のいいタイミングで）行なわれる。そして、最終的には候補リストとＢ面を比較し、Ｂ面が更新される。

次に、複数の通信局からのビーコン送信タイミングが重複した場合における隣接局リストの更新方法について、図２１を参照しながら説明する。但し、ビーコン送信タイミングが重複した場合においてビーコンの衝突を回避するために、ＴＢＴＴオフセット・インジケータ（前述並びに図６を参照のこと）が導入されているものとする。

図２１の下部には、通信局＃１における隣接局リストの管理推移について図解している。同図に示す例では、通信局＃２及び通信局＃３のビーコン送信は、ビーコンの送信タイミングは重複している。すなわち、通信局＃１の隣接局リスト上では、同一のインデックスにおいてビーコン送信を行なっている。しかし、ＴＢＴＴオフセット・インジケータにより実際の送信時刻が異なるので、通信局＃１では、通信局＃２及び通信局＃３のビーコンをそれぞれ受信することができる。

このことから、通信局＃１では、通信局＃２及び通信局＃３からのビーコン情報が、それぞれＡ面としてハードウェアからソフトウェアにあがってくる。そして、あがってきたＡ面情報を用いて候補リストの更新をすることになる。ここで、同じビーコン位置すなわち同一のインデックスに複数のビーコン情報があがってくるため、どちらを候補リストに記載するかを決定する必要がある。

ビーコン位置が重複する場合において、いずれのビーコン信号を残すべきか、さまざまな選択方法を考えることができる。ここでは、先にスロットを確保（ビーコンを送信）した通信局のビーコンを優先することとし、通信局＃１が先に受信したビーコン（つまり、図２１に示す例では通信局＃３からのビーコン）を候補リストに記載することにする。

そして、最終的にＢ面と候補リストを比較することになるが、この比較に際しても、同一のインデックスにビーコン情報が既に存在することから、どちらを更新後のＢ面に記載するかを決定する必要がある。ここでは、先にスロットを確保（すなわちビーコンを送信又は受信）した通信局のビーコンを優先する候補リストの更新時と同様に、先に受信あるいは送信（自局ビーコンに関して）したビーコン（つまり、図２１に示す例では通信局＃１のビーコン）をＢ面に記載することにする。これにより、公平な帯域確保の競合を有する自律分散処理が可能なアドホック・ネットワークが構築できる。

なお、後述するように、ビーコンにプライオリティを考慮した場合には、そのプライオリティを考慮したリストの更新手順となる。

また、ＴＢＴＴオフセット・インジケータが同一の場合、例えば、図２１において、通信局＃２と通信局＃３のＴＢＴＴオフセット・インジケータが等しい場合には、通信局＃１において両方のビーコンを受信（デコード）できないため、候補リストの作成処理ができないという問題がある。しかし、既に述べたように、ＴＢＴＴオフセット・インジケータは時々刻々と変化させる（スーパーフレームごとにＴＢＴＴを設定する）ので、各通信局のＴＢＴＴオフセット・インジケータがずれたタイミングでは候補リストの処理が行なうことが可能である。さらに、通信局＃２及び通信局＃３では、通信局＃１からのビーコンが受信できることから、通信局＃２及び通信局＃３において上記の処理により自局のビーコン送信タイミングの変更をするため、結果として、通信局＃１において処理できないものの周辺局において自律分散的に送信タイミングの重複を回避できることになる。

続いて、各ビーコンのプライオリティを考慮した場合の隣接局リストの更新方法について、図２２を参照しながら説明する。なお、プライオリティを考慮しない場合との比較を容易にするために、ビーコンの受信状況及びネットワーク環境については図２１と同一の場面を想定して説明する。また、各ビーコンのプライオリティについては、図中にも示しているように、通信局＃２＞通信局＃１＞通信局＃３と仮定した。

通信局＃２及び通信局＃３のビーコン送信は、ビーコンの送信タイミングは重複する（つまり、同じスロットすなわち同一のインデックスにおいてビーコン送信）もののＴＢＴＴオフセット・インジケータにより実際の送信時刻が異なるため、通信局＃１では、通信局＃２及び通信局＃３のビーコンをそれぞれ受信することができる。したがって、通信局＃１では、通信局＃２及び通信局＃３からの各ビーコン情報は、Ａ面としてハードウェアからソフトウェアにあがってくる。

そして、あがってきたＡ面情報を用いて候補リストの更新をすることになるが、同一のインデックスに複数のビーコン情報があがってくるため、どちらを候補リストに記載するかを決定する必要がある。

プライオリティを考慮しない場合では、上述したように先に受信したビーコンを候補リストに記載することにより、先にスロットを確保（ビーコンを送信）した通信局のビーコンを優先するよう候補リストの更新がなされる。

これに対し、プライオリティを考慮した候補リストの更新では、同一のプライオリティを有するビーコン同士の比較の場合は、先に受信したビーコンを候補リストに記載する。一方、異なるプライオリティを有するビーコン同士の比較の場合、優先度の高いビーコンを候補リストに記載するようにする。

図２３には、プライオリティを考慮しない場合における候補リストの更新手順をフローチャートの形式で示している。

ここで、隣接局リストのＡ面を管理するための変数ＮＬＡ、並びに候補リストを管理するための変数ＣＬがそれぞれ定義されているものとする（ステップＳ３０１）。

隣接局リストのＡ面ＮＬＡは、周辺局から受信したビーコンの情報を記載する変数であり、スーパーフレーム内においてビーコンを受信したスロットに相当するインデックス（ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ）と、受信したビーコンに記載されているプライオリティ（ＮＬＡ．ｐｒｉｏｒｉｔｙ）（但し、プライオリティが記載されている場合）、並びにビーコンの受信時刻（ＮＬＡ．ｒｘ＿ｔｉｍｅ）を保持することができる。また、候補リストＣＬは、スーパーフレーム内のスロットすなわちインデックス毎に受信ビーコンの情報を格納する場所を定義される配列型の変数であり、インデックス値ｉ毎に受信したビーコンに記載されているプライオリティ（ＣＬ［ｉ］．ｐｒｉｏｒｉｔｙ）（但し、プライオリティが記載されている場合）、並びにビーコンの受信時刻（ＣＬ［ｉ］．ｒｘ＿ｔｉｍｅ）を保持することができる。

この処理ルーチンは、通信局がビーコンを受信し、そのビーコン情報がＡ面としてハードウェアからソフトウェアにあがってきたときに起動する。受信したビーコンの情報は上記の変数ＮＬＡに記載される。

まず、Ａ面としてあがってきたスロットすなわちインデックスの候補リストＣＬ［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］にビーコンが存在するかどうかをチェックする（ステップＳ３０２）。

ここで、該当するインデックスの候補リスト［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］にビーコンが存在しない場合、すなわち、他局からのビーコンはまだ受信されていない場合には、このＡ面情報を候補リストの該当インデックスにコピーする、すなわち変数ＣＬ［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］にＮＬＡを代入して（ステップＳ３０４）、本処理ルーチン全体を終了する。

一方、該当するインデックスの候補リストＣＬ［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］にビーコンが存在する場合、すなわち、他局からのビーコンが既に受信されている（ビーコンの送信タイミングが重複している）場合には、候補リストの該当インデックスとの間で受信時刻の大小関係を比較する。すなわち、当該インデックスの候補リストのビーコン受信タイミングＣＬ［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］．ｒｘ＿ｔｉｍｅとＡ面に記載されている現受信ビーコンの受信時刻ＮＬＡ．ｒｘ＿ｔｉｍｅを比較する（ステップＳ３０３）。

ここで、Ａ面に記載されている現受信ビーコンの受信時刻ＮＬＡ．ｒｘ＿ｔｉｍｅの方が早い場合には、Ａ面情報を候補リストにコピー、すなわち変数ＣＬ［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］にＮＬＡを代入し（ステップＳ３０４）、本処理ルーチン全体を終了する。一方、当該インデックスの候補リストのビーコン受信タイミングＣＬ［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］．ｒｘ＿ｔｉｍｅの方が早い場合には、候補リストの書き換えは行なわない。これによって、先にスロットを確保（ビーコンを送信）した通信局のビーコンを優先することができる。

また、図２４には、プライオリティを考慮した場合における候補リストの更新手順をフローチャートの形式で示している。この場合も、前述と同様に、隣接局リストのＡ面を管理するための変数ＮＬＡ、並びに候補リストを管理するための変数ＣＬがそれぞれ定義されているものとする（ステップＳ４０１）。

この処理ルーチンは、通信局がビーコンを受信し、そのビーコン情報がＡ面としてハードウェアからソフトウェアにあがってきたときに起動する。受信したビーコンの情報は上記の変数ＮＬＡに記載される。

まず、Ａ面としてあがってきたスロットすなわちインデックスの候補リストＣＬ［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］にビーコンが存在するかどうかをチェックする（ステップＳ４０２）。

ここで、該当するインデックスの候補リスト［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］にビーコンが存在しない場合、すなわち、他局からのビーコンはまだ受信されていない場合には、このＡ面情報を候補リストの該当インデックスにコピーする、すなわち変数ＣＬ［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］にＮＬＡを代入して（ステップＳ４０６）、本処理ルーチン全体を終了する。

一方、該当するインデックスの候補リスト［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］にビーコンが存在する場合、すなわち、他局からのビーコンが既に受信されている（ビーコンの送信タイミングが重複している）場合には、次いで、両者のプライオリティを比較する。すなわち、当該インデックスの候補リストのプライオリティＣＬ［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］．ｐｒｉｏｒｉｔｙと隣接局リストのＡ面に記載されている現受信ビーコンのプライオリティＮＬＡ．ｐｒｉｏｒｉｔｙを比較する（ステップＳ４０３）。

ここで、Ａ面に記載されている現受信ビーコンのプライオリティＮＬＡ．ｐｒｉｏｒｉｔｙの方が高い場合には、Ａ面情報を候補リストにコピー、すなわち変数ＣＬ［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］にＮＬＡを代入し（ステップＳ４０５）、本処理ルーチン全体を終了する。これによって、プライオリティの高いビーコンを優先することができる。

また、Ａ面に記載されている現受信ビーコンのプライオリティＮＬＡ．ｐｒｉｏｒｉｔｙの方が高くない場合には、当該インデックスの候補リストのプライオリティＣＬ［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］．ｐｒｉｏｒｉｔｙの方が高いか否かをさらに確認する（ステップＳ４０４）。

そして、当該インデックスの候補リストのプライオリティＣＬ［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］．ｐｒｉｏｒｉｔｙの方がＡ面よりも高い場合には、候補リストの書き換えは行なわず、本処理ルーチン全体を終了する。

また、Ａ面と該当インデックスの候補リストとでビーコンのプライオリティに相違がない場合には（ステップＳ４０４）、さらに両者の受信時刻の大小関係を比較する。すなわち、当該インデックスの候補リストのビーコン受信タイミングＣＬ［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］．ｒｘ＿ｔｉｍｅと隣接局リストのＡ面に記載されている現受信ビーコンの受信時刻ＮＬＡ．ｒｘ＿ｔｉｍｅを比較する（ステップＳ４０５）。

ここで、Ａ面に記載されている現受信ビーコンの受信時刻ＮＬＡ．ｒｘ＿ｔｉｍｅの方が早い場合には、Ａ面情報を候補リストにコピー、すなわち変数ＣＬ［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］にＮＬＡを代入し（ステップＳ４０６）、本処理ルーチン全体を終了する。一方、当該インデックスの候補リストのビーコン受信タイミングＣＬ［ＮＬＡ．ｉｎｄｅｘ］．ｒｘ＿ｔｉｍｅの方が早い場合には、候補リストの書き換えは行なわない。これによって、先にスロットを確保（ビーコンを送信）した通信局のビーコンを優先することができる。

図２５には、プライオリティを考慮しない場合における隣接局リストの更新手順をフローチャートの形式で示している。

ここで、候補リストを管理するための変数ＣＬ、隣接局リストのＢ面を管理するための変数ＮＬＢ、並びに最大インデックス数ＭＡＸ＿ＩＮＤＥＸがそれぞれ定義されているものとする（ステップＳ５０１）。

候補リストＣＬは、スーパーフレーム内のスロットすなわちインデックス毎に受信ビーコンの情報を格納する場所を定義される配列型の変数であり、インデックス値ｉ毎に受信したビーコンに記載されているプライオリティ（ＣＬ［ｉ］．ｐｒｉｏｒｉｔｙ）（但し、プライオリティが記載されている場合）、並びにビーコンの受信時刻（ＣＬ［ｉ］．ｒｘ＿ｔｉｍｅ）を保持することができる。また、隣接局リストのＢ面ＮＬＢは、同様の配列型変数であり、インデックス値ｉ毎に受信したビーコンに記載されているプライオリティ（ＮＬＢ［ｉ］．ｐｒｉｏｒｉｔｙ）（但し、プライオリティが記載されている場合）、並びにビーコンの送信又は受信送信時刻（ＮＬＢ［ｉ］．ｔｘ＿ｏｒ＿ｒｘ＿ｔｉｍｅ）を保持することができる。また、最大インデックス数ＭＡＸ＿ＩＮＤＥＸは、例えば図３に示した例では６４となる。

インデックスｉを０に設定し、ＭＡＸ＿ＩＮＤＥＸに至るまで、インデックス毎に以下の処理を行なう（ステップＳ５０２、Ｓ５０６）。

当該インデックスｉの候補リストＣＬ［ｉ］にビーコンが存在するかどうかをチェックする（ステップＳ５０３）。

ここで、該当するインデックスｉの候補リストＣＬ［ｉ］にビーコンが存在しない場合、すなわち、該当するスロットにおいて他局からビーコンを受信しなかった場合には、当該インデックスｉにおける隣接局リストの更新処理をそのまま終える。

一方、該当するインデックスｉの候補リストＣＬ［ｉ］にビーコンが存在する場合、すなわち、該当するスロットにおいて他局からビーコン受信されている場合には、隣接局リストのＢ面の該当インデックスとの間で受信時刻の大小関係を比較する。すなわち、当該インデックスの候補リストのビーコン受信タイミングＣＬ［ｉ］．ｒｘ＿ｔｉｍｅと隣接局リストのＢ面の該当インデックスに記載されているビーコンの送信又は受信時刻ＮＬＢ［ｉ］．ｔｘ＿ｏｒ＿ｒｘ＿ｔｉｍｅを比較する（ステップＳ５０４）。

ここで、当該インデックスにおいて候補リストされているビーコン受信時刻ＣＬ［ｉ］．ｒｘ＿ｔｉｍｅの方が早い場合には、候補リストの該当インデックスの内容を隣接局リストのＢ面にコピー、すなわち変数ＮＬＢ［ｉ］にＣＬ［ｉ］を代入し（ステップＳ５０５）、本処理ルーチン全体を終了する。一方、当該インデックスにおいて隣接局リストのＢ面のビーコン送信又は受信タイミングＮＬＢ［ｉ］．ｔｘ＿ｏｒ＿ｒｘ＿ｔｉｍｅの方が早い場合には、候補リストの書き換えは行なわない。これによって、先にスロットを確保（ビーコンを送信）した通信局のビーコンを優先することができる。

また、図２６には、プライオリティを考慮した場合における隣接局リストのＢ面の更新手順をフローチャートの形式で示している。この場合も、前述と同様に、候補リストを管理するための変数ＣＬ、隣接局リストのＢ面を管理するための変数ＮＬＢ、並びに最大インデックス数ＭＡＸ＿ＩＮＤＥＸがそれぞれ定義されているものとする（ステップＳ６０１）。

インデックスｉを０に設定し、ＭＡＸ＿ＩＮＤＥＸに至るまで、インデックス毎に以下の処理を行なう（ステップＳ６０２、Ｓ６０８）。

当該インデックスｉの候補リストＣＬ［ｉ］にビーコンが存在するかどうかをチェックする（ステップＳ６０３）。

ここで、該当するインデックスｉの候補リスト［ｉ］にビーコンが存在しない場合、すなわち、該当するスロットにおいて他局からビーコンを受信しなかった場合には、当該インデックスｉにおける隣接局リストの更新処理をそのまま終える。

一方、該当するインデックスｉの候補リストＣＬ［ｉ］にビーコンが存在する場合、すなわち、該当するスロットにおいて他局からビーコン受信されている場合には、次いで、両者のプライオリティを比較する。すなわち、当該インデックスの候補リストのプライオリティＣＬ［ｉ］．ｐｒｉｏｒｉｔｙと隣接局リストのＢ面に記載されている現受信ビーコンのプライオリティＮＬＢ［ｉ］．ｐｒｉｏｒｉｔｙを比較する（ステップＳ６０４）。

ここで、当該インデックスにおいて候補リストのプライオリティＣＬ［ｉ］．ｐｒｉｏｒｉｔｙの方が高い場合には、該当インデックスの候補リストの内容を隣接局リストのＢ面にコピー、すなわち変数ＮＬＢ［ｉ］にＣＬ［ｉ］を代入し（ステップＳ６０６）、本処理ルーチン全体を終了する。これによって、プライオリティの高いビーコンを優先することができる。

また、該当インデックスの候補リストのプライオリティＣＬ［ｉ］．ｐｒｉｏｒｉｔｙの方が高くない場合には、当該インデックスでは隣接局リストのＢ面のプライオリティＮＬＢ［ｉ］．ｐｒｉｏｒｉｔｙの方が高いか否かをさらに確認する（ステップＳ６０４）。

そして、当該インデックスにおいて隣接局リストのＢ面のプライオリティＮＬＢ［ｉ］．ｐｒｉｏｒｉｔｙの方が候補リストよりも高い場合には、候補リストの書き換えは行なわず、本処理ルーチン全体を終了する。

また、該当インデックスの候補リストと隣接局のＢ面とでビーコンのプライオリティに相違がない場合には（ステップＳ６０４）、さらに両者の受信時刻の大小関係を比較する。すなわち、当該インデックスの候補リストのビーコン受信タイミングＣＬ［ｉ］．ｒｘ＿ｔｉｍｅと隣接局リストのＢ面に記載されているビーコンの送信又は受信時刻ＮＬＢ［ｉ］．ｔｘ＿ｏｒ＿ｒｘ＿ｔｉｍｅを比較する（ステップＳ６０５）。

ここで、該当インデックスの候補リストに記載されているビーコンの受信時刻ＣＬ［ｉ］．ｒｘ＿ｔｉｍｅの方が早い場合には、候補リストの該当インデックスの情報を隣接局リストのＢ面にコピー、すなわち変数ＮＬＢ［ｉ］にＣＬ［ｉ］を代入し（ステップＳ６０６）、本処理ルーチン全体を終了する。一方、当該インデックスでは隣接局リストのＢ面のビーコン送信又は受信タイミングＮＬＢ［ｉ］．ｔｘ＿ｏｒ＿ｒｘ＿ｔｉｍｅの方が早い場合には、候補リストの書き換えは行なわない。これによって、先にスロットを確保（ビーコンを送信）した通信局のビーコンを優先することができる。

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。

本明細書では、自律分散型の無線ネットワークにおいて、各通信局が所定のフレーム周期毎にビーコンを報知し合うような通信環境下において本発明を適用した場合を主な実施形態として説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、通信範囲内で複数の通信局からビーコンが送信されるような他の形態の通信システムに対しても、本発明を同様に適用することができる。

要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線ネットワークにおいて通信局として動作する無線通信装置の機能構成を模式的に示した図である。 図２は、自律分散型ネットワークにおいて各通信局のビーコン送受信手順を説明するための図である。 図３は、スーパーフレーム内で配置可能なビーコン送信タイミング（ＴＢＴＴ）の構成例を示した図である。 図４は、ビーコン・フレームのフォーマットの一例を示した図である。 図５は、ＮＢＯＩの記述例を示した図である。 図６は、ＴＢＴＴと実際のビーコン送信時刻の関係を示した図である。 図７は、新規に参入した通信局が周辺局から受信したビーコンから得た各ビーコンのＮＢＯＩに基づいて自局のＴＢＴＴを設定する様子を示した図である。 図８は、ビーコン送信局に優先権が与えられる様子を示した図である。 図９は、ビーコン送信局に優先送信期間ＴＰＰを与える場合のスーパーフレーム（Ｔ＿ＳＦ）の構成例を示した図である。 図１０は、通信局がＴＰＰ区間及びＦＡＰ区間においてそれぞれ送信を開始するための動作を説明するための図である。 図１１は、通信局が補助ビーコンという仮想的なビーコンを複数送信して、優先利用期間を増やす様子を示した図である。 図１２は、通信局として動作する無線通信装置の状態遷移図を示した図である。 図１３は、通信局として動作する無線通信装置の状態遷移図を示した図である。 図１４は、隣接局リストの構成例を示した図である。 図１５は、Ａ面及びＢ面で構成される隣接局リストの構成例を示した図である。 図１６は、ハードウェア並びにソフトウェアが隣接局リストのＡ面及びＢ面にアクセスする様子を示し 図１７は、隣接局リストにアクセスするためのハードウェアの動作を示したフローチャートである。 図１８は、隣接局リストにアクセスするためのソフトウェアの動作を示したフローチャートである。 図１９は、図１５〜図１８に示した隣接局リストの管理手法を説明するための図である。 図２０は、Ａ面情報を基に逐次候補リストを更新する方法を説明するための図である。 図２１は、複数の通信局からのビーコン送信タイミングが重複した場合における隣接局リストの更新方法を説明するための図である。 図２２は、各ビーコンのプライオリティを考慮した場合の隣接局リストの更新方法について説明するための図である。 図２３は、プライオリティを考慮しない場合における候補リストの更新手順を示したフローチャートである。 図２４は、プライオリティを考慮した場合における候補リストの更新手順を示したフローチャートである。 図２５は、プライオリティを考慮しない場合における隣接局リストの更新手順を示したフローチャートである。 図２６は、プライオリティを考慮した場合における隣接局リストの更新手順を示したフローチャートである。 図２７は、ＩＥＥＥ８０２．１１に規定されているアドホック・モード時の動作を説明するための図である。 図２８は、既にネットワークを構築している系同士が接近してくる状況を示した図である。

符号の説明

１００…無線通信装置
１０１…インターフェース
１０２…データ・バッファ
１０３…中央制御部
１０４…送信データ生成部
１０６…無線送信部
１０７…タイミング制御部
１０９…アンテナ
１１０…無線受信部
１１２…受信データ解析部
１１３…情報記憶部

Claims (14)

1. 特定の制御局を配置しない無線通信環境下で、各通信局が所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するとともに他局からのビーコン受信タイミングに基づいて隣接局を管理しながら自律分散的に動作する無線通信システムであって、
   各通信局は、
   自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行ない、
   フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持部と、前記ビーコン情報保持部に記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとして保持する候補リストとを備え、前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新し、
   前記候補リストに書き込まれた又は書き込む必要のなくなったビーコン情報を、前記隣接局リストの更新時期を待たずに削除する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 特定の制御局を配置しない無線通信環境下で、各通信局が所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するとともに他局からのビーコン受信タイミングに基づいて隣接局を管理しながら自律分散的に動作する無線通信システムであって、
   各通信局は、
   自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行ない、
   フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持部と、前記ビーコン情報保持部に記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとして保持する候補リストとを備え、前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新し、
   フレーム周期で設定されるビーコン送信タイミングにランダムなオフセットを付加した時刻にビーコンを送信し、
   フレーム周期内の同じ位置となる複数のビーコン情報が重複して前記ビーコン情報保持部に保持されている場合には、受信時刻のより早いものを前記候補リストの該当インデックスに記載する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
3. 特定の制御局を配置しない無線通信環境下で、各通信局が所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するとともに他局からのビーコン受信タイミングに基づいて隣接局を管理しながら自律分散的に動作する無線通信システムであって、
   各通信局は、
   自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行ない、
   フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持部と、前記ビーコン情報保持部に記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとして保持する候補リストとを備え、前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新し、
   プライオリティに関する情報を付加してビーコンを送信し、
   フレーム周期内の同じ位置となる複数のビーコン情報が重複して前記ビーコン情報保持部に保持されている場合には、プライオリティのより高いものを前記候補リストの該当インデックスに記載する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
4. 特定の制御局を配置しない無線通信環境下で、各通信局が所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するとともに他局からのビーコン受信タイミングに基づいて隣接局を管理しながら自律分散的に動作する無線通信システムであって、
   各通信局は、
   自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行ない、
   フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持部と、前記ビーコン情報保持部に記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとして保持する候補リストとを備え、前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新し、
   フレーム周期で設定されるビーコン送信タイミングにランダムなオフセットを付加した時刻にビーコンを送信し、
   前記候補リストと前記隣接局リストの同じインデックスにおいてビーコン情報が同時に保持されている場合には、受信時刻のより早いものを前記隣接局リストに記載する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
5. 特定の制御局を配置しない無線通信環境下で、各通信局が所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するとともに他局からのビーコン受信タイミングに基づいて隣接局を管理しながら自律分散的に動作する無線通信システムであって、
   各通信局は、
   自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行ない、
   フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持部と、前記ビーコン情報保持部に記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとして保持する候補リストとを備え、前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新し、
   プライオリティに関する情報を付加してビーコンを送信し、
   前記候補リストと前記隣接局リストの同じインデックスにおいてビーコン情報が同時に保持されている場合には、プライオリティのより高いものを前記隣接局リストに記載する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
6. 特定の制御局を配置しない無線通信環境下で動作する無線通信装置であって、
   無線データを送受信する通信手段と、
   前記通信手段による無線データの送受信動作を制御する制御手段と、
   前記通信手段による通信範囲内において所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するビーコン信号報知手段と、
   自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行なう隣接局管理手段と、
   フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持部と、前記ビーコン情報保持部に記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとして保持する候補リストとを備え、前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新する隣接局リスト更新手段と、
   を具備し、
   前記隣接局リスト更新手段は、前記候補リストに書き込まれた又は書き込む必要のなくなったビーコン情報を、前記隣接局リストの更新時期を待たずに削除する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
7. 特定の制御局を配置しない無線通信環境下で動作する無線通信装置であって、
   無線データを送受信する通信手段と、
   前記通信手段による無線データの送受信動作を制御する制御手段と、
   前記通信手段による通信範囲内において所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するビーコン信号報知手段と、
   自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行なう隣接局管理手段と、
   フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持部と、前記ビーコン情報保持部に記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとして保持する候補リストとを備え、前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新する隣接局リスト更新手段と、
   を具備し、
   前記ビーコン信号報知手段は、フレーム周期で設定されるビーコン送信タイミングにランダムなオフセットを付加した時刻にビーコンを送信し、
   前記隣接局リスト更新手段は、フレーム周期内の同じ位置となる複数のビーコン情報が重複して前記ビーコン情報保持部に保持されている場合には、受信時刻のより早いものを前記候補リストの該当インデックスに記載する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
8. 特定の制御局を配置しない無線通信環境下で動作する無線通信装置であって、
   無線データを送受信する通信手段と、
   前記通信手段による無線データの送受信動作を制御する制御手段と、
   前記通信手段による通信範囲内において所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するビーコン信号報知手段と、
   自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行なう隣接局管理手段と、
   フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持部と、前記ビーコン情報保持部に記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとして保持する候補リストとを備え、前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新する隣接局リスト更新手段と、
   を具備し、
   前記ビーコン信号報知手段は、プライオリティに関する情報を付加してビーコンを送信し、
   前記隣接局リスト更新手段は、フレーム周期内の同じ位置となる複数のビーコン情報が重複して前記ビーコン情報保持部に保持されている場合には、プライオリティのより高いものを前記候補リストの該当インデックスに記載する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
9. 特定の制御局を配置しない無線通信環境下で動作する無線通信装置であって、
   無線データを送受信する通信手段と、
   前記通信手段による無線データの送受信動作を制御する制御手段と、
   前記通信手段による通信範囲内において所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するビーコン信号報知手段と、
   自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行なう隣接局管理手段と、
   フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持部と、前記ビーコン情報保持部に記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとして保持する候補リストとを備え、前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新する隣接局リスト更新手段と、
   を具備し、
   前記ビーコン信号報知手段は、フレーム周期で設定されるビーコン送信タイミングにランダムなオフセットを付加した時刻にビーコンを送信し、
   前記隣接局リスト更新手段は、前記候補リストと前記隣接局リストの同じインデックスにおいてビーコン情報が同時に保持されている場合には、受信時刻のより早いものを前記隣接局リストに記載する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
10. 特定の制御局を配置しない無線通信環境下で動作する無線通信装置であって、
    無線データを送受信する通信手段と、
    前記通信手段による無線データの送受信動作を制御する制御手段と、
    前記通信手段による通信範囲内において所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するビーコン信号報知手段と、
    自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行なう隣接局管理手段と、
    フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持部と、前記ビーコン情報保持部に記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとして保持する候補リストとを備え、前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新する隣接局リスト更新手段と、
    を具備し、
    前記ビーコン信号報知手段は、プライオリティに関する情報を付加してビーコンを送信し、
    前記隣接局リスト更新手段は、前記候補リストと前記隣接局リストの同じインデックスにおいてビーコン情報が同時に保持されている場合には、プライオリティのより高いものを前記隣接局リストに記載する、
    ことを特徴とする無線通信装置。
11. 特定の制御局を配置しない無線通信環境下で動作するための無線通信方法であって、
    自己の通信範囲内において所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するビーコン信号報知ステップと、
    自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行なう隣接局管理ステップと、
    フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持ステップと、
    前記ビーコン情報保持ステップにおいて記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとした候補リストに保持するステップと、
    前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新する隣接局リスト更新ステップと、
    を有し、
    前記隣接局リスト更新ステップでは、前記候補リストに書き込まれた又は書き込む必要のなくなったビーコン情報を、前記隣接局リストの更新時期を待たずに削除する、
    ことを特徴とする無線通信方法。
12. 特定の制御局を配置しない無線通信環境下で動作するための無線通信方法であって、
    自己の通信範囲内において所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するビーコン信号報知ステップと、
    自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行なう隣接局管理ステップと、
    フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持ステップと、
    前記ビーコン情報保持ステップにおいて記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとした候補リストに保持するステップと、
    前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新する隣接局リスト更新ステップと、
    を有し、
    前記ビーコン信号報知ステップでは、フレーム周期で設定されるビーコン送信タイミングにランダムなオフセットを付加した時刻にビーコンを送信し、
    前記隣接局リスト更新ステップでは、フレーム周期内の同じ位置となる複数のビーコン情報が重複して前記ビーコン情報保持部に保持されている場合には、受信時刻のより早いものを前記候補リストの該当インデックスに記載する、
    ことを特徴とする無線通信方法。
13. 特定の制御局を配置しない無線通信環境下で動作するための処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータに対し、
    自己の通信範囲内において所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するビーコン信号報知ステップと、
    自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行なう隣接局管理ステップと、
    フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持ステップと、
    前記ビーコン情報保持ステップにおいて記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとした候補リストに保持するステップと、
    前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新する隣接局リスト更新ステップと、
    を実行させ、
    前記隣接局リスト更新ステップでは、前記候補リストに書き込まれた又は書き込む必要のなくなったビーコン情報を、前記隣接局リストの更新時期を待たずに削除する、
    ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
14. 特定の制御局を配置しない無線通信環境下で動作するための処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータに対し、
    自己の通信範囲内において所定のフレーム周期毎にビーコン信号を報知するビーコン信号報知ステップと、
    自局及び近隣の通信局により送信又は受信されるビーコン情報をフレーム周期内における当該ビーコンの送信又は受信位置をインデックスとして保持する隣接局リストに基づいて自律分散的なネットワーク管理を行なう隣接局管理ステップと、
    フレーム周期内において新規にビーコンを取得する毎にそのビーコン情報をビーコン受信位置に対応付けて保持するビーコン情報保持ステップと、
    前記ビーコン情報保持ステップにおいて記憶されたビーコン情報のうち隣接局リストに記載すべき候補を当該ビーコンの受信位置をインデックスとした候補リストに保持するステップと、
    前記候補リストに基づいて前記隣接局リストを更新する隣接局リスト更新ステップと、
    を実行させ、
    前記ビーコン信号報知ステップでは、フレーム周期で設定されるビーコン送信タイミングにランダムなオフセットを付加した時刻にビーコンを送信し、
    前記隣接局リスト更新ステップでは、フレーム周期内の同じ位置となる複数のビーコン情報が重複して前記ビーコン情報保持部に保持されている場合には、受信時刻のより早いものを前記候補リストの該当インデックスに記載する、
    ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
    

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