JP4461104B2 - 無線通信システム、無線通信システムの選択分配装置、無線通信システムの端末装置、無線通信システムの接続方法及びコンピュータ読取り可能な媒体 - Google Patents

Description

本発明は無線通信システム、接続方法及びそのコンピュータ読取り可能な媒体に関するものであり、より詳細には、通常の通信が影響を受けた場合に、非有効領域を利用して通信を実施する無線通信システム、接続方法及びそのコンピュータ読取り可能な媒体に関するものである。

無線ネットワークは将来の通信における必須のメディアであるが、使用環境には容易にその他の信号が存在するため、常にデータ伝送時における雑音信号の干渉が発生し、伝送速度が低下するばかりではなく、場合によっては、通信の中断が発生する。そのため、干渉の影響を受けず、かつ接続が安定した無線ネットワークシステムの研究開発は、無線ネットワークにおける通信の品質を向上させる上での重要な課題である。

公知の通信システムにおいては、常に所定外の装置を利用して干渉源により引き起こされる影響の低減を図っている。第１図に示されている通り、当該公知の無線通信システムには選択分配装置１１、端末装置１５及びビーコン生成器１３が含まれている。ビーコン生成器１３は選択分配装置１１に近接しており、かつ両者の信号カバー範囲１７は同一である。当該ビーコン生成器１３は定時にチャネル使用情報を坦持したビーコン信号１０を送信し、選択分配装置１１が干渉源１９による影響を受けた場合、選択分配装置１１は別のチャネルに切り換えて通信し、端末装置１５はビーコン信号１０から当該情報を得た後、更に選択分配装置１１が使用する新たなチャネルに切り換えて通信を継続する。上記システムはハードウェア装置（ビーコン信号生成器１３）を外部から追加しなければ操作することはできず、かつ選択分配装置１１の一方面の通信状況だけが考慮されているため、端末装置１５が受ける干渉に適用することはできない。従って、当該公知技術では部材が追加されるため、コストが増大し、端末装置１５だけが干渉を受ける場合に適用することもできない。

その他公知の方法には更に無線通信システムが使用するチャネルを定期的に切り換えて干渉の通信への影響を回避することも含まれている。この種の方法は本来のハードウェアの配置を変更する必要はなく、ソフトウェアにより無線通信システムが使用チャネルのパラメータを定期的に切り換えるよう設定するだけで、すべての装置が使用するチャネルを選択、制御することが可能である。しかし当該方法ではすべての装置が使用する切換え後のチャネルはすべて干渉を受けていないか否かを確認することはできない。また、当該システムが干渉を受けているか否かに拘わらず、すべての装置が使用チャネルを定期的に変更するため、システム内に干渉源が存在しない場合、この種の行為はネット全体の使用効率に影響を及ぼすため、エネルギ消費が更に増大することになる。

上記の通り、現有の干渉の影響を低減させる無線通信システム及び方法には、コストが高く、適用状況は不完全であり、システムのエネルギ消費が多いなどの問題が存在している。そのため、ハードウェア装置を追加する必要はなく、省エネルギで、使用チャネルを適度に調整することができ、かつ各種の干渉を受ける状況に対して広範に応用することができる無線通信システム及び方法は当該領域において完成が待たれる目標となっている。

本発明の目的は、無線通信システムを提供することにある。当該無線通信システムは、ビーコン（ｂｅａｃｏｎ）により通信し、ビーコンはデータ転送の期間である有効領域（ａｃｔｉｖｅ ｐｅｒｉｏｄ）及びデータ転送の停止期間である非有効領域（ｉｎａｃｔｉｖｅ ｐｅｒｉｏｄ）を定義する。当該無線通信システムには端末装置及び選択分配装置が含まれ、先ず有効領域において第一チャネルを利用して相互に通信する。第一チャネルを利用した通信が干渉を受けると、選択分配装置は非有効領域において第二チャネルを利用して端末装置と通信する。

本発明の別の目的は、前記無線通信システムに用いる選択分配装置を提供することにある。当該選択分配装置はビーコンを介して端末装置と通信し、選択分配装置は先ず有効領域において第一チャネルを利用して端末装置と通信する。第一チャネルを利用した通信が干渉を受けると、選択分配装置は非有効領域において第二チャネルを利用して端末装置と通信する。

本発明の更に別の目的は、前記無線通信システムに用いる端末装置を提供することにある。当該端末装置は先ず有効領域において第一チャネルを利用して選択分配装置と通信する。第一チャネルを利用した通信が干渉を受けると、端末装置は救援要請信号を送信し、救援要請信号に対応し、端末装置と選択分配装置とは非有効領域において第二チャネルを利用して通信する。

本発明の更に別の目的は、無線通信システムに用いる接続方法を提供することにある。当該無線通信システムはビーコンにより通信する。当該接続方法には、有効領域において第一チャネルを利用して通信するステップと、第一チャネルを利用した通信が干渉を受けているか否かを判断するステップと、はいの場合、非有効領域において第二チャネルを利用して通信するステップとが含まれている。

本発明の更に別の目的は、前記接続方法を実行するためのコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ読取り可能な媒体を提供することにある。

図面及び下記の実施方式を参照すると、当該記述領域において一般的な知識を有する技術者であれば、本発明のその他目的、及び本発明の技術的手段や実施形態を理解することが可能となる。

上記の通り、本発明を応用する無線ネットワーク環境では所定外の部材を追加することなく、選択分配装置及び端末装置が干渉を受けた状況下においても通信を維持することができ、かつ干渉を受けている装置に対してだけチャネルの調整を実施するため、それにはコストは節減され、各種の干渉を受けた状況に広範に応用可能であり、省エネルギでもあるという利点が備わっている。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。

本発明の第一実施例は第２図に示されている通りで、無線通信システム２であって、当該無線通信システム２には端末装置２１及び選択分配装置２３が含まれ、相互にビーコンを介して通信し、かつ干渉源２５も当該無線通信システム２の無線ネットワーク環境２７内に位置している。一般のビーコンは第３図に示されている通りであり、ビーコン３には有効領域３１及び非有効領域３３が含まれ、有効領域３１によりデータが伝送され、非有効領域３３はデータ伝送の一時停止領域であり、つまり非有効領域３３によりデータは伝送されない。選択分配装置２３は先ず有効領域３１において第一チャネルを利用して端末装置２１と通信し、干渉源２５が端末装置２１及び選択分配装置２３のうちのいずれかの装置に干渉を及ぼすと、その際には選択分配装置２３が第一チャネルを継続的に利用した通信が影響を受けているか否かを判断した上で、選択分配装置２３は非有効領域３３において第二チャネルを利用して端末装置２１と通信する。第二チャネルとは、第一チャネル以外の、無線通信ステーション２が利用可能な任意の一つのチャネルである。当該実施例において、選択分配装置２３はルータ（ｒｏｕｔｅｒ）またはコーディネータ（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）とすることができる。

更に詳しく説明すると、選択分配装置２３が第一チャネルを利用して実施する端末装置２１との通信が干渉源２５の影響を受けない場合、選択分配装置２３と端末装置２１とは有効領域３１において第一チャネルを利用してデータを伝送し、通信が影響を受けると、選択分配装置２３と端末装置２１とは有効領域３１において第一チャネルを利用してデータを伝送する以外に、更に非有効領域３３において第二チャネルを利用して同一のデータを伝送する。当該第二チャネルは干渉源２５の影響を受けないため、通信は第二チャネルにより継続して実施されることになる。

選択分配装置２３が非有効領域３３において第二チャネルを利用して端末装置２１と通信する際、端末装置２１が第二チャネルを利用して通信可能であると応答すると、選択分配装置２３は、引き続き有効領域３１において第一チャネルを使用しかつ非有効領域３３において第二チャネルを使用して通信を実施するか、または直接有効領域３１において第二チャネルを利用して通信し、非有効領域３３はデータ非伝送状態に復帰させるかを選択することができる。

当該実施例において、選択分配装置２３は第一チャネルを利用した通信が影響を受けている状況を確認するが、それには端末装置２１からの救援要請信号の受信が含まれている。より詳細に説明すると、選択分配装置２３が先ず第一チャネルだけを利用して端末装置２１と通信する際、端末装置２１はチャネルの品質に対して評価を実施し、チャネルの品質が過度に低い場合、端末装置２１は救援要請信号を選択分配装置２３に向けて送信し、選択分配装置２３は当該救援要請信号を受信すると、第一チャネルを利用した通信は影響を受けていることを確認することができるため、非有効領域３３において第二チャネルを使用して通信を実施する。

当該実施例において、選択分配装置２３は第一チャネルを利用した通信が影響を受けている状況を確認するが、それにはｎ回に及ぶ当該第一チャネルを利用した端末装置２１との通信の試行がすべて失敗していることの確認が含まれている。通信が正常である場合、端末装置２１はビーコン３を受信した後、選択分配装置２３に向けて確認信号を伝送する。第一チャネルを利用した通信が影響を受けている場合、選択分配装置２３は当該確認信号を受信することができず、ｎ回の試行後にも確認信号を受信することができない場合、選択分配装置２３は第一チャネルを利用した通信は影響を受けていることを確認することができるため、非有効領域３３において第二チャネルを使用して通信を実施する。同様に、第一チャネルを利用した通信が影響を受けている場合、端末装置２１もｎ回試行し、ｎ回の試行後にもビーコン３を受信することができない場合、端末装置２１は救援要請信号を伝送し、選択分配装置２３に第一チャネルを利用した通信は影響を受けている旨を通報する。端末装置２１が救援要請信号を送信した後にも、ビーコン３を受信することができない場合には、ビーコン３受信の待機時間を延長し、かつ試行回数をリセットした上で、ビーコン３の受信試行を継続する。ここでｎは初期設定値である。

本発明の第二実施例は第４図に示されている通りであり、やはり無線通信システム４である。第一実施例との違いは、当該無線通信システム４には５か所の端末装置及び４か所の選択分配装置が含まれている点であり、４か所（訳注：原文ママ）の端末装置はそれぞれ第一端末装置４０１、第二端末装置４０３、第三端末装置４０５、第四端末装置４０７、第五端末装置４０９であり、４か所の選択分配装置はそれぞれコーディネータ４１１、第一ルータ４１３、第二ルータ４１５、第三ルータ４１７である。当該無線通信システム４も同様にビーコンにより通信を実施し、当該ビーコンも有効領域及び非有効領域を定義する。コーディネータ４１１、第一ルータ４１３、第二ルータ４１５、第三ルータ４１７は第一、第二、第三及び第四端末装置４０１、４０３、４０５及び４０７と先ず有効領域において第一チャネルを利用して通信し、干渉源（図示せず）の影響を受けると、干渉源の影響範囲４１９に位置する第一ルータ４１３、第二ルータ４１５及び第三端末装置４０５の通信が影響を受けるため、第一ルータ４１３、第二ルータ４１５と第三端末装置４０５との相互間は非有効領域において第二チャネルを利用して通信するばかりではなく、コーディネータ４１１と第一ルータ４１３及び第二ルータ４１５と第三ルータ４１７も非有効領域において第二チャネルを利用して通信し、スムーズな通信を確保する。干渉源の影響を受けない第一端末装置４０１、第二端末装置４０３、第四端末装置４０７及び第五端末装置４０９は依然として有効領域においてのみ第一チャネルを利用して通信する。

例えば、コーディネータ４１１がデータを第四端末装置４０７に伝送しなければならない場合、コーディネータ４１１は有効領域において第一チャネルを利用しかつ非有効領域において第二チャネルを利用してデータを第一ルータ４１３に伝送し、第一ルータ４１３は有効領域において第一チャネルを利用しかつ非有効領域において第二チャネルを利用してデータを第二ルータ４１５に伝送し、第二ルータ４１５は有効領域において第一チャネルを利用しかつ非有効領域において第二チャネルを利用してデータを第三ルータ４１７に伝送し、第三ルータ４１７は有効領域において第一チャネルを利用してデータを第四端末装置４０７に伝送する。

本発明の第三実施例は無線通信システムに用いる接続方法であり、詳細は第５図に示されている通りである。当該無線通信システムはビーコンを介して通信し、当該ビーコンは有効領域及び非有効領域を定義する。手順５００を実行する際には、有効領域において第一チャネルを利用して通信し、次いで手順５０１を実行し、第一チャネルを利用した通信が影響を受けているか否かを判断し、はいの場合は、当該システムはその他チャネルを使用して通信することを必要としていることを示しているため、手順５０２を実行し、非有効領域において第二チャネルを利用して通信する。いいえの場合は、第一チャネルの利用は正常な通信が可能であることを示しているため、当該接続方法は手順５００に戻り、有効領域において第一チャネルを利用して通信し、かつ所定時間の経過後、引き続き手順５０１を実行し、第一チャネルを利用した通信は影響を受けている否かを判断する。

当該接続方法では、手順５０１の実行時に、救援要請信号を受信したか否かを判断することができる。はいの場合には、第一チャネルを利用した通信は影響を受けていることを示しているため、手順５０２を実行する。手順５０１ではｎ回に及ぶ第一チャネルを利用した通信がすべて失敗したか否かを判断することもできる。はいの場合には、第一チャネルを利用した通信は影響を受けていることを示している。

本発明の第四実施例は別の接続方法であり、詳細は第６図に示されている通りである。手順６００を実行する際には、有効領域において第一チャネルを利用して通信し、次いで手順６０１を実行し、第一チャネルを利用した通信は影響を受けているか否かを判断し、はいの場合は、手順６０２を実行し、非有効領域において別のチャネル、例えば第二チャネルを利用して通信する。第三実施例との違いは、手順６０２の実行後、引き続き手順６０３を実行する際に、端末装置が第二チャネルを利用可能であることを確認する応答を受信したか否かを判断する点である。はいの場合には、第二チャネルの利用は干渉源による通信への影響を受けないことを示しているため、手順６０４を実行し、有効領域において第二チャネルに変更して通信し、かつ非有効領域においてはデータ伝送の停止状態を回復する。いいえの場合には、第二チャネルも干渉源の影響を受けていることを示しているため、手順６０２に戻り、非有効領域において別のチャネル、例えば第三チャネルを利用して通信する。次いで再度手順６０３を実行し、第三チャネルも干渉を受けている場合には、手順６０２において、選択したチャネルが干渉を受けなくなるまで、引き続き別のチャネル、例えば第四チャネルを選択する。

前記方法については、コンピュータプログラムを記憶して上記選択分配装置及び／または端末装置に第５図または第６図の手順を実行させるコンピュータ読取り可能な媒体を利用することができる。当該コンピュータ読取り可能な媒体はフロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、フラッシュディスク、磁気テープ、ネットワーク経由でアクセス可能なデータベースまたは当該技術に習熟していれば容易に想起することができる同様機能を備えた記憶媒体とすることができる。

本明細書内で表記されている第一、第二、第三チャネル及び第四チャネルはそれらがそれぞれ異なるチャネルであることを説明するためだけのものであり、実際に本発明に応用されるチャネル数はそれらに限定されるわけではない。

上記の通り、本発明を応用する無線ネットワーク環境では所定外の部材を追加することなく、選択分配装置及び端末装置が干渉を受けた状況下においても通信を維持することができ、かつ干渉を受けている装置に対してだけチャネルの調整を実施するため、それにはコストは節減され、各種の干渉を受けた状況に広範に応用可能であり、省エネルギでもあるという利点が備わっている。

上記実施例は例示することにより本発明の原理及びその機能を説明するためだけのものであり、本発明を制限するものではない。当該技術に習熟した技術者であれば本発明の技術的原理及び精神に背くことなく、上記実施例に対して修正や変更を施すことが可能である。従って本発明の権利保護範囲は後述の特許請求範囲に列記されている通りであるものとする。

公知の無線通信システムで所定外の装置を利用して干渉源の影響を低減させる場合の見取図である。 本発明における第一実施例の見取図である。 ビーコンの見取図である。 本発明における第二実施例の見取図である。 本発明における第三実施例の流れ図である。 本発明における第四実施例の流れ図である。

符号の説明

１０ ビーコン信号
１１ 選択分配装置
１３ ビーコン信号生成器
１５ 端末装置
１７ 信号カバー範囲
１９ 干渉源
２ 無線通信システム
２１ 端末装置
２３ 選択分配装置
２５ 干渉源
２７ 無線ネットワーク環境
３ ビーコン
３１ 有効領域
３３ 非有効領域
４ 無線通信システム
４０１ 第一端末装置
４０３ 第二端末装置
４０５ 第三端末装置
４０７ 第四端末装置
４０９ 第五端末装置
４１１ コーディネータ
４１３ 第一ルータ
４１５ 第二ルータ
４１７ 第三ルータ
４１９ 干渉源の影響範囲

Claims (22)

1. データ転送の期間である有効領域（ａｃｔｉｖｅ ｐｅｒｉｏｄ）及びデータ転送の停止期間である非有効領域（ｉｎａｃｔｉｖｅ ｐｅｒｉｏｄ）を定義するビーコン（ｂｅａｃｏｎ）により通信する無線通信システムであって、
   端末装置と、
   前記有効領域において先ず第一チャネルを利用して前記端末装置と通信する選択分配装置とを備え、
   前記第一チャネルを利用した通信が干渉をうけた場合、前記選択分配装置は前記非有効領域において第二チャネルを利用して前記端末装置と通信する無線通信システム。
2. 前記端末装置が前記第二チャネルを利用して通信可能であると応答した場合、前記選択分配装置は前記有効領域において前記第二チャネルを利用して通信する請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記選択分配装置が、前記端末装置から前記第一チャネルの干渉時に送信される救援要請信号を受信する際に前記第一チャネルが干渉をうけていると決定する請求項１記載の無線通信システム。
4. 前記選択分配装置が、第一チャネルを通じた前記端末装置との通信がｎ回失敗する際に、第一チャネルが干渉をうけていると決定する請求項１記載の無線通信システム。
5. 前記選択分配装置はルータ及びコーディネータのうちのいずれか一つとすることができる請求項１記載の無線通信システム。
6. データ転送の期間である有効領域及びデータ転送の停止期間である非有効領域を定義するビーコンにより通信する無線通信システムの選択分配装置であって、前記選択分配装置は先ず前記有効領域において第一チャネルを利用して前記端末装置と通信し、前記第一チャネルを利用した通信が干渉をうけた場合には、前記非有効領域において第二チャネルを利用して前記端末装置と通信する無線通信システムの選択分配装置。
7. 前記端末装置が前記第二チャネルを利用して通信可能であると応答した場合、前記選択分配装置は前記有効領域において前記第二チャネルを利用して通信する請求項６記載の選択分配装置。
8. 前記第一チャネルの干渉時に前記端末装置から送信される救援要請信号を受信して、前記第一チャネルが干渉をうけていると決定する請求項６記載の選択分配装置。
9. 前記第一チャネルを通じた前記端末装置との通信がｎ回失敗する際に、第一チャネルが干渉をうけていると決定する請求項６記載の選択分配装置。
10. 前記選択分配装置はルータ及びコーディネータのうちのいずれか一つとすることができる請求項６記載の選択分配装置。
11. データ転送の期間である有効領域及びデータ転送の停止期間である非有効領域を定義するビーコン及び選択分配装置により通信する無線通信システムの端末装置であって、前記端末装置は先ず前記有効領域において第一チャネルを利用して前記選択分配装置と通信し、前記第一チャネルを利用した通信が干渉をうけると、救援要請信号を発し、前記救援要請信号に対応し、前記選択分配装置と前記非有効領域で第二チャネルを利用して通信する無線通信システムの端末装置。
12. 前記端末装置が前記第二チャネルを利用して通信することが可能であることを確認した場合、前記端末装置は前記有効領域において前記第二チャネルを利用して通信する請求項１１記載の端末装置。
13. データ転送の期間である有効領域及びデータ転送の停止期間である非有効領域を定義するビーコンにより通信する無線通信システムの接続方法であって、前記接続方法は、
    （ａ）前記有効領域において第一チャネルを利用して通信するステップと、
    （ｂ）前記第一チャネルを利用した通信が干渉をうけているか否かを判断し、はいの場合には、ステップ（ｃ）を実施するステップと、
    （ｃ）前記非有効領域において第二チャネルを利用して通信するステップとを備えている無線通信システムの接続方法。
14. 更に、
    （ｄ）前記第二チャネルを利用可能であるとの応答を受信したか否かを判断し、はいの場合には、ステップ（ｅ）を実施するステップと、
    （ｅ）前記有効領域において前記第二チャネルを利用して通信するステップとを含む請求項１３記載の接続方法。
15. ステップ（ｂ）の実施には、（ｆ）前記第一チャネルの干渉時に前記端末装置から送信される救援要請信号を受信したか否かを判断するステップが含まれている請求項１３記載の接続方法。
16. ステップ（ｂ）の実施には、（ｇ）前記第一チャネルを通じた前記端末装置との通信がｎ回失敗したか否かを判断するステップが含まれている請求項１３記載の接続方法。
17. ステップ（ｂ）の実施における判断がいいえであった場合には、（ｈ）所定時間の経過後に、前記第一チャネルを利用した通信が干渉をうけているか否かを引き続き判断するステップを実施する請求項１３記載の接続方法。
18. データ転送の期間である有効領域及びデータ転送の停止期間である非有効領域を定義するビーコンにより通信する無線通信システムの接続方法を実行するためのコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ読取り可能な媒体であって、前記接続方法は、
    （ａ）前記有効領域において第一チャネルを利用して通信するステップと、
    （ｂ）前記第一チャネルを利用した通信が干渉をうけているか否かを判断し、はいの場合には、ステップ（ｃ）を実施するステップと、
    （ｃ）前記非有効領域において第二チャネルを利用して通信するステップとを備えているコンピュータ読取り可能な媒体。
19. 前記接続方法は、更に、
    （ｄ）前記第二チャネルを利用可能であるとの応答を受信したか否かを判断し、はいの場合には、ステップ（ｅ）を実施するステップと、
    （ｅ）前記有効領域において前記第二チャネルを利用して通信するステップとを含む請求項１８記載のコンピュータ読取り可能な媒体。
20. 前記接続方法におけるステップ（ｂ）には、更に、（ｆ）前記第一チャネルの干渉時に前記端末装置から送信される救援要請信号を受信したか否かを判断するステップが含まれている請求項１８記載のコンピュータ読取り可能な媒体。
21. 前記接続方法におけるステップ（ｂ）には、更に、（ｇ）前記第一チャネルを通じた前記端末装置との通信がｎ回失敗したか否かを判断するステップが含まれている請求項１８記載のコンピュータ読取り可能な媒体。
22. 前記接続方法において、ステップ（ｂ）における判断がいいえであった場合には、（ｈ）所定時間の経過後に、前記第一チャネルを利用した通信が干渉をうけているか否かを引き続き判断するステップを実施する請求項１８記載のコンピュータ読取り可能な媒体。

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