JP4470628B2 - 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）若しくはＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ 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、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：搬送波感知多重アクセス）によるキャリア検出、あるいはメディアのクリア状態の検出に基づいてランダム・アクセス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・プログラムに関する。

さらに詳しくは、本発明は、通信品質を保つためにＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用してランダム・アクセス制御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、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順により伝送路の利用が適切に確定するようにバックオフ時間やフレーム間隔を設定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。

有線方式による機器間のケーブル配線からユーザを解放する通信システムとして、無線ネットワークが注目されている。無線ネットワークによれば、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）の導入が検討されている。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並びに無線通信装置が規定されている。

無線ネットワークに関する標準的な規格として、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）やＩＥＥＥ８０２．１５．３、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規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格…などの各種無線通信方式が存在する。

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一般的に用いられている。

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すなわちランダムな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。

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４を参照のこと）。

例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１系の無線ＬＡＮシステムでは、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）で動作するアドホック・モードが用意されている。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、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ＭＴ（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。

一方、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。

このような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。

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。ＣＳＭＡ方式は、ファイル転送や電子メールなどの非同期データ通信に適しているアクセス方式である。

なお、非常に広い周波数帯域でキャリアを使用せず１ナノ秒以下の超短パルス波や、数ギガヘルツの帯域幅に拡散した信号やマルチキャリア信号を用いた通信を行なうウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）通信では、キャリア検出を行なうことができないが、データ送信を行なう通信局がメディアのクリア状態を検出することにより、同様のランダム・アクセスを行なうことができる。

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。送信局にとっての隠れ端末は、ＣＴＳを受信して送信停止期間を設定し、データ・パケットとの衝突を回避し、受信局にとっての隠れ端末は、ＲＴＳを受信して送信期間を停止し、ＡＣＫとの衝突を回避する。

ここで、ＩＥＥＥ８０２．１１を例にとって、無線ネットワークにおけるアクセス競合方法について説明する。

ＩＥＥＥ８０２．１１では、４種類のフレーム間隔（ＩＦＳ：Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）が定義されており、短いものから順にＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ ＩＦＳ）、ＰＩＦＳ（ＰＣＦ ＩＦＳ）、ＤＩＦＳ（ＤＣＦ ＩＦＳ）、ＥＩＦＳ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＩＦＳ）が定義されている。

ＩＥＥＥ８０２．１１では、基本的なメディア・アクセス手順としてＣＳＭＡが採用されているが、送信機が何かを送信する前には、メディア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始めて送信権利が与えられ、メディア上にパケットを送信することができる。

通常のパケットをＣＳＭＡの手順に従って送信する際、ＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎと呼ばれる)には、何らかのパケットの送信が終了してから、まずＤＩＦＳだけメディア状態を監視し、この間に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、送信権利が与えられる。

これに対し、ＣＴＳやＡＣＫなどのＲＴＳやデータに対する応答フレームを送信する際には、ＳＩＦＳというより短いフレーム間隔の後にパケットを送信することが許されている。これにより、緊急度の高いパケットは、通常のＣＳＭＡの手順に従って送信されるパケットよりも先に送信することが可能となる。

要するに、異なる種類のフレーム間隔ＩＦＳが定義されている理由は、ＩＦＳがＳＩＦＳ、ＰＩＦＳ、ＤＩＦＳ、ＥＩＦＳのいずれであるか、すなわちフレーム間隔の長さに応じてパケットの送信権争いに優先付けが行なわれる訳である。

続いて、ＩＥＥＥ８０２．１１におけるＲＴＳ／ＣＴＳ手順について説明する。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おり、この問題の多くを軽減する方法論として、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順によるＣＳＭＡ／ＣＡが知られている（前述）。ＩＥＥＥ８０２．１１においても、この方法論が採用されている。

図２０には、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順の動作例を模式的に示している。同図では、ＳＴＡ０からＳＴＡ１宛てになんらかの情報（Ｄａｔａ）を送信する場合の例が示されている。

ＳＴＡ０は、実際の情報の送信に先立ち、情報の宛て先であるＳＴＡ１に向けてＲＴＳパケットをＣＳＭＡの手順に従って送信する。これに対し、ＳＴＡ１は、ＲＴＳパケットを受信したことに応答して、ＳＩＦＳ時間経過後にＲＴＳを受信できた旨をフィードバックするＣＴＳパケットをＳＴＡ０に送信する。

送信側であるＳＴＡ０において、ＣＴＳパケットを無事に受信が行なわれれば、メディアがクリアであるとみなし、ＳＩＦＳ時間経過後に情報（Ｄａｔａ）パケットの送信を開始する。そして、ＳＴＡ１は情報（Ｄａｔａ）パケットを無事に受信し終えると、ＳＩＦＳ時間経過後にＡＣＫパケットを返送し、これによって１パケット分の送受信トランザクションが終了する。

図２１には、送受信局間でＲＴＳ／ＣＴＳ手順を行なう際に、周辺局で起こり得る作用について図解している。同図では、ＳＴＡ２、ＳＴＡ０、ＳＴＡ１、ＳＴＡ３という４台の通信局が存在し、図中で隣り合う通信局同士のみが電波の到達範囲に位置しているという通信環境を想定している。ここで、ＳＴＡ０がＳＴＡ１に宛てて情報を送信したいとする。

送信元であるＳＴＡ０は、ＣＳＭＡの手順によりメディアが一定のフレーム間隔ＤＩＦＳ（時刻Ｔ０から時刻Ｔ１まで）だけクリアである旨を確認した後、さらにバックオフ時間が経過した後に、時刻Ｔ１からＲＴＳパケットをＳＴＡ１に宛てて送信する。ＲＴＳパケットのＦｒａｍｅ Ｔｙｐｅ情報には当該パケットがＲＴＳであることを示す情報が記載され、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドには当該パケット送受信トランザクションが終了するまでの時間（すなわち時刻Ｔ８までの時間）が記載され、Ｒｘ Ａｄｄｒｅｓｓフィールドには宛先通信局（ＳＴＡ１）のアドレスが記載され、Ｔｘ Ａｄｄｒｅｓｓフィールドには、自局（ＳＴＡ０）のアドレスが記載されている。

ＳＴＡ１からは隠れ端末であるＳＴＡ２は、自局宛てでないＲＴＳパケットを受信すると、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドに記載されている、当該パケット送受信トランザクションが終了するまでの時間（すなわち時刻Ｔ８）まで、ＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）を設定して、伝送データを持っている場合であっても送信動作を待機することにより、衝突を回避することができる。

また、送信先であるＳＴＡ１は、ＳＴＡ０からのＲＴＳパケットを受信すると、受信完了後の時刻Ｔ２から短いフレーム間隔ＳＩＦＳだけ経過した後（すなわち時刻Ｔ３）に、ＳＴＡ０宛てにＣＴＳパケットを返信する。ＲＴＳパケットのＦｒａｍｅ Ｔｙｐｅ情報には当該パケットがＣＴＳであることを示す情報が記載され、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドには当該パケット送受信トランザクションが終了するまでの時間（すなわち時刻Ｔ８までの時間）が記載され、Ｒｘ Ａｄｄｒｅｓｓフィールドには宛先通信局（ＳＴＡ０）のアドレスが記載され、Ｔｘ Ａｄｄｒｅｓｓフィールドには、自局（ＳＴＡ１）のアドレスが記載されている。

ＳＴＡ０からは隠れ端末であるＳＴＡ３は、ＲＴＳパケットを受信することはできないが、自局宛てでないＣＴＳパケットを受信することにより、そのＤｕｒａｔｉｏｎフィールドに記載されている、当該パケット送受信トランザクションが終了するまでの時間（すなわち時刻Ｔ８）まで、ＮＡＶを設定して、伝送データを持っている場合であっても送信動作を待機することにより、衝突を回避することができる。

ＳＴＡ０は、ＲＴＳパケットの宛先であるＳＴＡ１からのＣＴＳパケットを時刻Ｔ４に受信し終えると、データ伝送トランザクションの確約が得られたので、短いフレーム間隔ＳＩＦＳだけ経過した後（すなわち時刻Ｔ５）に、ＳＴＡ１宛にデータ・パケットを送信する。そして、ＳＴＡ１は、データ・パケットの受信を完了した後（すなわち時刻Ｔ６）、さらに短いフレーム間隔ＳＩＦＳだけ経過した時刻Ｔ７に、データの受信結果を表すＡＣＫパケットをＳＴＡ０宛てに返信する。

このＡＣＫパケットの送信が完了する時刻Ｔ８において、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドで記載した送信待機期間が消滅するので、各隠れ端末ＳＴＡ２並びにＳＴＡ３はＮＡＶを解除する。ＳＴＡ０及びＳＴＡ１間でＲＴＳ／ＣＴＳ手順に従う送受信トランザクションが終了した後、各通信局は一様にランダム・アクセス制御を行なう。すなわち、送信データがある通信局は、通常のフレーム間隔ＤＩＦＳだけメディアのクリア状態を確認した後、さらにバックオフ時間だけ経過すると、データ・パケット又はＲＴＳパケットを送出することができる。

ところが、このようなＲＴＳ／ＣＴＳ通信手順では、ＲＴＳパケットの送信先から返信されたＣＴＳパケットを受信しなければ、伝送路を利用できることを認識することができない、という問題がある。

アクセス・ポイントなどの制御局の管理下で動作する通信システムでＲＴＳ／ＣＴＳ方式を適用した場合、端末局が制御局に対する送信権を獲得するために、送信データのある各端末局がＲＴＳパケットを送信する。一方、制御局は、ＲＴＳパケットを受理した端末局宛てにＣＴＳパケットを返信する。このような通信アーキテクチャでは、ＣＴＳの送信局が制御局だけとなる。ここで、ある端末局が、自局が送信するＲＴＳパケットと制御局が送信する他局宛てのＣＴＳパケットが重なり、ＣＴＳパケットを聞くことができなくても、制御局からは自局宛てのＣＴＳパケットが届かないので、その後データの送信を開始することはない。したがって、端末局が他局宛てのＣＴＳパケットを受信できなくても、衝突を回避することができるので、バックオフ時間やフレーム間隔を比較的短い時間に設定することができる。

これに対し、制御局と被制御局を有しない自律分散型のネットワークでは、任意の局がＲＴＳパケットの送信局並びにＣＴＳパケットの送信局になり得る。バックオフ時間やフレーム間隔の設定次第では、ある通信局からランダム・アクセスにより正しくＲＴＳパケットを送信してから相手局からＣＴＳパケットが返信されるまでの間に、他の周辺局がランダム・アクセスにより正しく送信権を得てＲＴＳを送信できてしまうため、先発のＲＴＳパケットに対するＣＴＳパケットと後発のＲＴＳパケットが重なる可能性がある。この場合、後発のＲＴＳ送信局は、先発のＲＴＳパケットに対するＣＴＳパケットを受信することができず、送信待機しないことにより、衝突を引き起こしてしまう。言い換えれば、各通信局（例えば、先発のＲＴＳ送信局からの隠れ端末）は、周辺局からのＣＴＳパケットを受信しなければ伝送路が利用されることを認識できない。

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 Ｃ．Ｋ．Ｔｈｏ著"Ａｄ Ｈｏｃ Ｍｏｂｉｌｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ"（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ Ｈａｌｌ ＰＴＲ社刊）

本発明の目的は、複数の通信局が相互に通信を行なう通信環境下で、キャリア検出あるいはメディアのクリア状態の検出に基づいてランダム・アクセス制御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、隠れ端末問題を解決し通信品質を保つためにＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用して、ランダム・アクセス制御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、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順により伝送路の利用が適切に確定するようにバックオフ時間やフレーム間隔を設定することができる、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、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳ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を受信したことに応答してデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用してランダム・アクセスが行なわれる無線通信システムであって、
通信局がメディアにランダム・アクセスするために複数の優先順位が設定可能で、メディアへのアクセスを開始してから送信が可能となるまでのフレーム間隔の長さが優先順位毎に与えられ、
優先順位が上位となる通信局のフレーム間隔と下位となる通信局のフレーム間隔の差は、ＲＴＳパケットを送信開始してからＣＴＳパケットを受信完了するまでの所要時間に基づいて設定される、
ことを特徴とする無線通信システムである。

また、本発明の第２の側面は、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳ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を受信したことに応答してデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用してランダム・アクセスが行なわれる無線通信システムであって、
通信局は、メディアへのアクセスを開始してから所定のフレーム間隔だけメディアの状態を確認し、さらにバックオフ時間が経過した後に送信を開始することか許され、
前記バックオフ時間の単位は、ＲＴＳパケットを送信開始してからＣＴＳパケットを受信完了するまでの所要時間に基づいて設定される、
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。

無線通信システムでは、隠れ端末問題を解決しつつ、通信品質を保つために、ＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用したメディア・アクセス制御方式が広く採用されている。この場合、ＲＴＳ送信側の通信局は、ＲＴＳ情報の受信に起因して送信されるＣＴＳ情報を含むパケットの受信が完了するまでの時間をメディア予約時間情報ＤｕｒａｔｉｏｎとしてＲＴＳに記載する。また、ＣＴＳ送信側の通信局は、ＣＴＳ情報の受信に起因して送信されるデータ・パケットの受信が完了するまでの時間をメディア予約時間情報ＤｕｒａｔｉｏｎとしてＣＴＳに記載する。そして、ＲＴＳ又はＣＴＳを受信した他の通信局は、ＮＡＶを立て、メディア予約時間情報Ｄｕｒａｔｉｏｎに渡りこれを有効化して、送信不許可状態となるので、衝突を回避することができる。

ところが、制御局と被制御局を有しない自律分散型のネットワークなどでは、任意の通信局がＲＴＳパケットの送信局並びにＣＴＳパケットの送信局になり得る。このような場合、メディア・アクセスに要するフレーム間隔やバックオフ時間の設定次第では、ＲＴＳ送信局に対して隠れ端末となる通信局は、自局から送信するＲＴＳパケットと他局宛てのＣＴＳパケットが重なることにより、衝突を回避できなくなる、という問題がある。

これに対し、本発明では、優先順位が上位となる通信局のフレーム間隔と下位となる通信局のフレーム間隔の差を、ＲＴＳパケットを送信開始してからＣＴＳパケットを受信完了するまでの所要時間以上となるように設定している。したがって、優先順位が下位となる通信局は、自局にとって隠れ端末となる通信局から先にＲＴＳパケットが送信された場合であっても、これに応答したＣＴＳパケットを聞くことができるので、ＮＡＶを設定し送信待機することができる。

すなわち、複数のフレーム間隔を用意して優先的に通信を行なうというメディア・アクセス制御方式において、短い待ち時間で送信を開始できる場合に、この優先通信のＲＴＳ／ＣＴＳ手順によりメディアの利用が確立するまでの時間を基準にして優先順位毎のフレーム間隔の差を設定しているので、先発のＲＴＳパケットに対するＣＴＳパケットと後発のＲＴＳパケットが重なる可能性がなくなり、隠れ端末間で正しく衝突を回避することができる。

また、メディアのクリア状態を所定のフレーム間隔だけ確認し、さらにバックオフ時間が経過した後に送信を開始が可能となるというメディア・アクセス方式が広く採用されている。本発明によれば、このバックオフ時間の１単位は、ＲＴＳパケットを送信開始してからＣＴＳパケットを受信完了するまでの所要時間以上となるように設定している。したがって、互いに隠れ端末となる通信局が異なるバックオフ時間を以って送信権を獲得した場合、バックオフ時間が長くなった通信局は、自局にとって隠れ端末となる通信局から先にＲＴＳパケットが送信されても、これに応答したＣＴＳパケットを聞くことができるので、ＮＡＶを設定し送信待機することができる。

すなわち、各通信局がランダムなバックオフによる待ち時間を設定してメディア・アクセス制御を行なう通信方式において、その待ち時間の設定単位をＲＴＳ／ＣＴＳ手順によりメディアの利用が確立されるまでの時間を基準単位として設定しているので、先発のＲＴＳパケットに対するＣＴＳパケットと後発のＲＴＳパケットが重なる可能性がなくなり、隠れ端末間で正しく衝突を回避することができる。

また、本発明の第３の側面は、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳ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を受信したことに応答してデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用してランダム・アクセスを行なう通信動作をコンピュータ・システム上で処理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、
メディアにランダム・アクセスするために複数の優先順位が設定可能で、メディアへのアクセスを開始してから送信が可能となるまでのフレーム間隔の長さが優先順位毎に与えられており、
ＲＴＳパケットを送信開始してからＣＴＳパケットを受信完了するまでの所要時間に基づいて上位の優先順位のフレーム間隔に対する時間差が設定されているフレーム間隔だけ待機するステップと、
前記フレーム間隔が経過した後に送信を開始するステップと、
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。

また、本発明の第４の側面は、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳ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を受信したことに応答してデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用してランダム・アクセスを行なう通信動作をコンピュータ・システム上で処理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、
メディアへのアクセスを開始してから所定のフレーム間隔だけメディアの状態を確認し、さらにバックオフ時間が経過した後に送信を開始することか許され、
ＲＴＳパケットを送信開始してからＣＴＳパケットを受信完了するまでの所要時間に基づいて設定されるバックオフ時間だけ待機するステップと、
前記バックオフ時間が経過した後に送信を開始するステップと、
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３乃至第４の各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３乃至第４の各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乃至第２の各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、隠れ端末問題を解決し通信品質を保つためにＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用して、ランダム・アクセス制御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、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順により伝送路の利用が適切に確定するようにバックオフ時間やフレーム間隔を設定することができる、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、インターフレームスペースを、優先順位の低い設定と高い設定の時間差として、送信元からの送信要求信号（ＲＴＳ）と受信先からの応答信号（ＣＴＳ）の交換に掛かる時間を加算した時間を設定することによって、隣接する通信装置の優先順位の低い通信が、優先順位の高い通信に先を越して開始されることがなくなる。

アドホック若しくは自律分散型ネットワークでは、制御局以外の通信装置同士で互いに衝突検出をする必要がある。本発明によれば、各通信局が応答信号（ＣＴＳ）の返送を待つことによって、優先的に伝送路が利用されることを周辺通信装置に確実に知らしめることで、衝突の発生しない通信方法が得られる。

また、本発明によれば、ランダム・バックオフ時間の設定単位時間を、送信元からの送信要求信号（ＲＴＳ）と受信先からの応答信号（ＣＴＳ）の交換に掛かる時間を加算した時間を設定することによって、隠れ端末となる通信装置の間で送信が開始されても、その後のデータ受信で衝突を生じずに通信を行なうことができる。

アドホック若しくは自律分散型ネットワークでは、制御局以外の通信装置同士で互いに衝突検出をする必要がある。本発明によれば、各通信局が応答信号（ＣＴＳ）の返送を待つことによって、伝送路が利用されることを周辺通信装置に確実に知らしめることができる。

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、各通信局は、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：キャリア検出多重接続）などのキャリア検出若しくはメディアのクリア状態の検出に基づくアクセス手順に従い直接（ランダム）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。

制御局と被制御局の関係を有しない自律分散型の無線通信システムでは、例えば、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出現した通信局は、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認識し、ネットワークに参入することができる。

通信局同士のビーコン信号の交換により互いに緩やかに時間同期して、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。したがって、各通信局は、帯域を予約する、あるいは優先利用期間を設定するなど時間同期をベースにしたアクセス方式を行なうことができる。

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。

図１には、本発明の一実施形態に係る無線通信システムを構成する通信装置の配置例を示している。この無線通信システムでは、制御局と被制御局の関係を有さず、各通信装置が自律分散的に動作し、アドホック・ネットワークが形成されている。同図では、通信装置＃０から通信装置＃７までが、同一空間上に分布している様子を表わしている。

ここで、通信装置＃１は、その電波到達範囲１１（通信装置＃１を中心とした楕円の破線内）にある近隣の通信装置＃２、＃３、＃４と直接通信ができるが、その範囲外の通信装置＃５、＃６、＃７とは直接通信ができない。

また、通信装置＃２は、近隣にある通信装置＃１並びに通信装置＃４と直接通信ができるが、その他の通信装置＃３、＃５、＃６、＃７とは直接通信ができない。

また、通信装置＃３は、近隣にある通信装置＃１、＃６、＃７と直接通信ができるが、その他の通信装置＃２、＃４、＃５とは直接通信ができない。

また、通信装置＃４は、近隣にある通信装置＃１、＃２、＃５と直接通信ができるが、その他の通信装置＃３、＃６、＃７とは直接通信ができない。

また、通信装置＃５は、近隣にある通信装置＃４とのみ直接通信ができるが、その他の通信装置＃１、＃２、＃３、＃６、＃７とは直接通信ができない。

また、通信装置＃６は、近隣にある通信装置＃３とのみ直接通信ができるが、その他の通信装置＃１、＃２、＃４、＃５、＃７とは直接通信ができない。

また、通信装置＃７は、近隣にある通信装置＃３とのみ直接通信ができるが、その他の通信装置、＃１、＃２、＃４、＃５、＃６とは直接通信ができない。

このように通信局毎に通信範囲が異なる通信環境下では、とりわけ制御局の介在なしに各通信局が自律分散的に所望の通信相手と直接通信を試みる場合に、データ伝送を行なう一方の通信局からは聞こえないが他方の通信局からは聞こえるという通信局が存在し、信号の干渉を受けるという隠れ端末問題が発生する、という点を理解されたい。

図示の無線ネットワークでは、各通信局は、基本的にはキャリア検出若しくはメディアのクリア状態の検出に基づいてメディアへのランダム・アクセスを行なうが、隠れ端末問題を解決するためにＲＴＳ／ＣＴＳ通信手順が併用される。また、例えばＳＩＦＳ、ＤＩＦＳ、ＬＩＦＳのように長さの異なる複数のフレーム間隔を定義し、すなわちフレーム間隔の長さに応じてパケットの送信権争いに優先付けが行なわれる。

本実施形態では、通信局は、優先送信区間ＴＰＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ ＰｅｒｉｏｄＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ Ｐｅｒｉｏｄ）、並びに通常のランダム・アクセスを行なう送信区間ＦＡＰ（Ｆａｉｒｌｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ）のそれぞれを用いてデータ伝送を行なうことができる。図２には、それぞれの区間において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、直前パケットが送信された後、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、通信局は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のフレーム間隔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、通信局は、ＤＩＦＳ＋ランダム・バックオフだけ待機してから送信開始する。図示の例では、直前パケットが送信された後、まずＤＩＦＳ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のフレーム間隔で送信することにより、近隣局に邪魔されず、一連のトランザクションを実行することができる。

このような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隔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。

図３には、異なるフレーム間隔（ＩＦＳ：Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）を用いた優先送信制御の動作例を示している。

図示の例では、通信装置＃２と、通信装置＃３が、アクセス・ポイント（ＡＰ）となる制御局装置＃１宛てに送信を開始する場合に、通信装置＃２が優先的に送信を開始できる様子を示している。

通信装置＃２は、アクセス開始（例えば直前のパケット送信完了後）から短いインターフレームスペースであるＳＩＦＳが経過後に送信が可能となる。このため、他方の通信装置＃３のデータ送信インターフレームスペースＤＩＦＳの到来に先がけて送信要求ＲＴＳの送信を行なうことができる。この結果、制御局装置＃１では、通信装置＃２からの送信要求ＲＴＳを受信し、これに対する確認応答ＣＴＳの返送を以って、通信装置＃２によるデータの送信が開始される。

他方の通信装置＃３では、データ送信インターフレームスペースＤＩＦＳの経過後、制御局装置に送信要求ＲＴＳの送信を行なうことができる。しかし、制御局装置＃１が通信装置＃２からの送信要求ＲＴＳに対応する確認応答ＣＴＳを先に返送している。通信装置＃３は、制御局装置＃１から通信装置＃２宛てのＣＴＳを受信することで、自局の送信要求ＲＴＳがキャンセルされたものと判断し、ＣＴＳに記載されているＤｕｒａｔｉｏｎに従いネットワーク・アロケーション・ベクタ（ＮＡＶ）を設定し、制御局装置の受信を妨げないように送信動作を控えるアクセス制御が行なわれる。

このように制御局装置の管理下で動作する通信システムでは、端末となる通信装置同士が隠れ端末となる位置に存在する場合であっても、制御局装置にＲＴＳが届けば衝突を回避することができる。したがって、優先順位毎に設定される各インターフレームスペースＳＩＦＳとＤＩＦＳの時間差は、ＲＴＳ情報が獲得できる程度の短い時間に設定しても、衝突回避が可能である。

図４には、各通信局がバックオフ設定により衝突を回避する動作手順の一例を示している。

図示の例では、３台の通信装置＃２、＃３、＃４が、アクセス・ポイントとなる制御局装置＃１宛てに送信を開始する場合に、通信局毎にそれぞれ設定したバックオフ時間の差で衝突回避動作を行なうようにしている。

通信装置＃２では、アクセス開始からデータ送信インターフレームスペース（ＤＩＦＳ）が経過した後に、バックオフ−０で送信が可能となる。このため、他の通信装置＃４が設定した、バックオフ−３のデータ送信インターフレームスペース（ＤＩＦＳ）の経過後さらにバックオフ−３により到来する送信開始時刻と、他の通信装置＃３が設定した、データ送信インターフレームスペース（ＤＩＦＳ）の経過後さらにバックオフ５により到来する送信開始時刻に先がけて、通信装置＃２は送信要求ＲＴＳの送信を行なうことができる。そして、制御局装置では、通信装置＃２からの送信要求ＲＴＳを受信すると、これに対する確認応答ＣＴＳの返送を行ない、通信装置＃２はこのＣＴＳの受信を以ってデータの送信を開始する。

また、ＣＳＭＡ／ＣＡなどのキャリア検出若しくはメディアのクリア状態の検出に基づく一般的なアクセス制御方法によれば、通信装置＃４は、通信装置＃２からの送信要求ＲＴＳが受信できる位置にあるので、通信装置＃２からのＲＴＳのキャリア（若しくはメディアの占有状態）を検出することで、自局のＲＴＳの送信を中断するとともに、そのＲＴＳに記載されているＤｕｒａｔｉｏｎに従ってネットワークアロケーションベクタ（ＮＡＶ）を設定して、制御局装置＃１の受信を妨げないように送信動作を控えることができる。

したがって、一般的なバックオフ時間の設定間隔は、キャリア検出ができる程度の比較的短い時間間隔が定義されれば良いとされている。

また、通信装置＃２からは隠れ端末となる通信装置＃３では、データ送信インターフレームスペース（ＤＩＦＳ）が経過した後さらにバックオフ−５を以って、制御局装置＃１に送信要求ＲＴＳの送信を行なうことができる。ところが、制御局装置は通信装置＃２からの送信要求ＲＴＳに対応する確認応答ＣＴＳ送信しているので、通信装置＃３は、自局からの送信要求ＲＴＳがキャンセルされたものと判断し、このＣＴＳのＤｕｒａｔｉｏｎフィールドの記載に基づいてネットワークアロケーションベクタ（ＮＡＶ）を設定し、制御局装置＃１の受信を妨げないように送信動作を控えることができる。

このように制御局装置の管理下で動作する通信システムでは、端末となる通信装置同士が隠れ端末となる位置に存在する場合であっても、制御局装置にＲＴＳが届けば衝突を回避することができる。したがって、バックオフの設定時間間隔は、ＲＴＳ情報が獲得できる程度の短い時間に設定しても、衝突回避が可能である。

図５には、通信局間でデータ通信の衝突が発生する様子を例示している。同図では、通信装置＃１から通信装置＃２へのデータ送信と、通信装置＃３から通信装置＃４へのデータ送信が行なわれる場合の衝突発生事例を示している。

まず、通信装置＃１において、アクセス開始からデータ送信インターフレームスペース（ＤＩＦＳ）が経過した後にバックオフ−０を以って、通信装置＃２に送信要求ＲＴＳの送信を行なう。

そして、通信装置＃１からは隠れ端末となる通信装置＃３において、アクセス開始からデータ送信インターフレームスペース（ＤＩＦＳ）が経過した後さらにバックオフ−８を以って、通信装置＃４に送信要求ＲＴＳの送信を行なう。

このとき、通信装置＃１と＃３の間にある通信装置＃２では、通信装置＃３の送信要求ＲＴＳを検出できないと、確認応答ＣＴＳを送信してしまう。このため、その後、通信装置＃１から＃２宛てのデータ送信が開始される。

また、通信装置＃２からは隠れ端末となる通信装置＃４は、通信装置＃３からの送信要求ＲＴＳに応答して、確認応答ＣＴＳを返送することになる。

ここで、通信装置＃３は、自局の送信要求ＲＴＳの送信タイミングと重なるため、通信装置＃２から通信装置＃１宛ての確認応答ＣＴＳを受信できない。このため、通信装置＃３は、通信装置＃４からの確認応答ＣＴＳの受信に応答してデータ送信を開始してしまう。

このようにして、通信装置＃３によるデータ送信が開始されると、通信装置＃２では、通信装置＃１からのデータ送信と重なって衝突が発生し、データを正しく復号できなくなってしまう。

図６には、通信局が優先通信を行なう場合にデータ通信の衝突が発生する様子を示している。同図では、通信装置＃１から通信装置＃２へのデータ送信と、通信装置＃３から通信装置＃４へのデータ送信が行なわれる場合において衝突が発生する事例を示している。

まず、通信装置＃１において、アクセス開始から短いインターフレームスペース（ＳＩＦＳ）が経過した後に、通信装置＃２に対し送信要求ＲＴＳの送信を行なう。

そして、通信装置＃１からは隠れ端末となる通信装置＃３において、アクセス開始から、ＳＩＦＳよりも長いデータ送信インターフレームスペース（ＤＩＦＳ）が経過した後に、通信装置＃４に送信要求ＲＴＳの送信を行なう。

このとき、通信装置＃１と通信装置＃３の間にある通信装置＃２では、通信装置＃１に宛てた確認応答ＣＴＳの送信タイミングと重なっているために、通信装置＃３の送信要求ＲＴＳを検出できず、確認応答ＣＴＳを送信してしまう。このため、その後、通信装置＃１はこのＣＴＳを受信したことにより、通信装置＃２宛てのデータ送信を開始する。

さらに通信装置＃４は、通信装置＃３からの送信要求ＲＴＳに応答して、確認応答ＣＴＳを返送することになる。

ここで、通信装置＃３は、通信装置＃４宛てのＲＴＳの送信タイミングと重なっており、通信装置＃２から通信装置＃１への確認応答ＣＴＳを受信できない。このため、通信装置＃３は、ＮＡＶを立てることができず、通信装置＃４からの確認応答ＣＴＳの受信に応答してデータ送信を開始する。

このようにして、通信装置＃３から通信装置＃４へのデータ送信が開始されると、通信装置＃２では、通信装置＃１からの送信データに重ねて衝突が発生し、データを正しく復号できなくなってしまう。

ランダム・アクセス制御方式の通信システムでは、異なるインターフレームスペースを定義して優先通信を実現することができる（図２を参照のこと）。図７には、このような制御方式において、優先通信が不成立となる動作例を示している。同図では、通信装置＃１から通信装置＃２へのデータ送信と、通信装置＃３から通信装置＃４へのデータ送信が行なわれる場合の例を示している。但し、通信装置＃１は優先送信権を得て、通常のデータ送信のインターフレームスペースＤＩＦＳを利用できるのに対し、通信装置＃３は優先送信権を得ておらず、ＤＩＦＳよりも長いインターフレームスペースＬＩＦＳを利用するものとする。

まず、通信装置＃１において、アクセス開始からデータ送信のインターフレームスペース（ＤＩＦＳ）が経過した後、さらにバックオフ−２を以って、通信装置＃２へ送信要求ＲＴＳの送信を行なう。

そして、通信装置＃１からは隠れ端末となる通信装置＃３において、アクセス開始から長いインターフレームスペースＬＩＦＳ）の経過後、通信装置＃４に送信要求ＲＴＳの送信を行なう。

このとき、通信装置＃１と＃３の間にある通信装置＃２では、通信装置＃３から通信装置＃４宛ての送信要求ＲＴＳが衝突してしまうため、通信装置＃１から自局宛ての送信要求ＲＴＳを検出することができない。この結果、通信装置＃２から通信装置＃１へＣＴＳを返送できないため、その後、通信装置＃１から＃２あてのデータ送信が開始されず、通信装置＃１が所定手順に従いＲＴＳの再送を試みることになる。

他方、通信装置＃４は、通信装置＃３からの送信要求ＲＴＳに応答して、確認応答ＣＴＳを返送することができる。上述したように通信装置＃２は確認応答ＣＴＳを送信しないことから、通信装置＃３は、ＮＡＶを立てることはなく、通信装置＃４からの確認応答ＣＴＳの受信に応答してデータ送信を開始する。

その後、通信装置＃２では、通信装置＃３のデータ送信によって、ＮＡＶを設定してしまい、以降に通信装置＃１から送られてくるＲＴＳを受信することができない。

要するに、図７に示した動作例では、すなわち、優先順位が下位の通信装置＃３が上位の通信装置＃１を抑えてデータ伝送を行なうことになるので、優先通信は成立しない。この場合、インターフレームスペースＤＩＦＳとＬＩＦＳの時間差が十分であってもＤＩＦＳにおいて設定するバックオフの長さ次第では衝突を回避できなくなる。

このように、制御局と被制御局を有しない自律分散型のネットワークなどでは、任意の局がＲＴＳパケットの送信局並びにＣＴＳパケットの送信局になり得る。このため、例えば先発のＲＴＳ送信局からの隠れ端末は、周辺局からのＣＴＳパケットを受信しなければ伝送路が利用されることを認識できなくない。したがって、メディア・アクセスに要するフレーム間隔やバックオフ時間の設定次第では、ＲＴＳ送信局に対して隠れ端末となる通信局は、自局から送信するＲＴＳパケットと他局宛てのＣＴＳパケットが重なることにより、衝突を回避できなくなる、という問題がある。

そこで、本実施形態では、優先通信のＲＴＳ／ＣＴＳ手順によりメディアの利用が確立するまでの時間を基準にしてインターフレームスペースを設定することにより、隠れ端末間で正しく衝突を回避できるようにしている。また、バックオフによる待ち時間の設定単位をＲＴＳ／ＣＴＳ手順によりメディアの利用が確立されるまでの時間を基準単位として設定することにより、隠れ端末間で正しく衝突を回避できるようにしている。

図８には、優先通信のＲＴＳ／ＣＴＳ手順によりメディアの利用が確立するまでの時間を基準にしてインターフレームスペースを設定した場合の構成例を示している。

同図において、上段にある最優先で信号を送信することができる場合に利用される最も短いフレーム間隔をＳｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ：ＳＩＦＳとして定義し、中段にあるデータ送信を開始する場合の要求を出す場合に利用されるフレーム間隔を、Ｄａｔａ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ：ＤＩＦＳとして定義し、下段にある他の通信に準じて送信することができる場合に利用されるフレーム間隔をＬｏｎｇ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ：ＬＩＦＳとして定義する。

図示のように、ＳＩＦＳによって送信要求ＲＴＳが出されて、その要求に応じた確認応答ＣＴＳが返送されるまでの時間が経過したタイミングがＤＩＦＳの開始時間となるように、ＳＩＦＳ開始時間とＤＩＦＳ開始時間の時間隔差の設定をする。

また、ＤＩＦＳによって送信要求ＲＴＳが出されて、その要求に応じた確認応答ＣＴＳが返送されるまでの時間が経過したタイミングがＬＩＦＳの開始時間となるように、ＤＩＦＳ開始時間とＬＩＦＳ開始時間の時間差を設定する。

図９には、バックオフによる待ち時間の設定単位をＲＴＳ／ＣＴＳ手順によりメディアの利用が確立されるまでの時間を基準単位として設定した場合の構成例を示している。

同図において、最上段にバックオフの設定がない場合の送信開始タイミングを、バックオフ−０として定義する。また、２段目に、バックオフの設定が１単位加算された送信開始タイミングを、バックオフ−１として定義する。さらに、３段目に、バックオフの設定が２単位だけ加算された送信開始タイミングをバックオフ−２として定義して、最下段に、バックオフの設定が３単位加算された送信開始タイミングをバックオフ−３として定義する。

図示のように、バックオフのない場合に送信要求ＲＴＳが出されて、その要求に応じた確認応答ＣＴＳが返送されるまでの時間が経過したタイミングがバックオフ−１のメディア・アクセス開始時間となるように、バックオフの設定ない場合とバックオフが１単位だけ加算された場合における開始時間差を設定する。

また、バックオフ−１の場合に送信要求ＲＴＳが出されて、その要求に応じた確認応答ＣＴＳが返送されるまでの時間が経過したタイミングがバックオフ−２の開始時間となるように、バックオフの設定が１単位の場合（バックオフ−１）と２単位（バックオフ−２）の場合の開始時間差を設定する。

さらに、バックオフ−２の場合に送信要求ＲＴＳが出されて、その要求に応じた確認応答ＣＴＳが返送されるまでの時間が経過したタイミングがバックオフ−３の開始時間となるように、バックオフの設定が２単位の場合（バックオフ−２）と３単位（バックオフ−３）の場合の開始時間差を設定する。

図１０には、バックオフによる待ち時間の設定単位をＲＴＳ／ＣＴＳ手順によりメディアの利用が確立されるまでの時間を基準単位として設定した場合における、衝突を回避する動作例を示している。

同図では、通信装置＃１から通信装置＃２へのデータ送信と、通信装置＃３から通信装置＃４へのデータ送信が行なわれる場合における衝突回避例を示している。但し、通信装置＃１はアクセス開始からデータ送信のインターフレームスペース（ＤＩＦＳ）だけ経過した後に送信要求ＲＴＳを送信し、通信装置＃３はアクセス開始からデータ送信のインターフレームスペース（ＤＩＦＳ）だけ経過した後さらにバックオフ−１を以って送信要求ＲＴＳを送信するものとする。

まず、通信装置＃１において、アクセス開始からバックオフ−０のデータ送信用インターフレームスペース（ＤＩＦＳ）が経過した後、通信装置＃２宛てに送信要求ＲＴＳの送信を行なう。

そして、通信装置＃１からは隠れ端末となる通信装置＃３では、アクセス開始からデータ送信用インターフレームスペース（ＤＩＦＳ）が経過した後、さらにバックオフ−１（本実施形態でのバックオフ時間の単位）を以って、通信装置＃４宛てに送信要求ＲＴＳの送信を行なうことになっている。

ここで、バックオフのない場合に送信要求ＲＴＳが出されて、その要求に応じた確認応答ＣＴＳが返送されるまでの時間が経過したタイミングがバックオフ−１のメディア・アクセス開始時間となるように、バックオフの設定ない場合とバックオフが１単位だけ加算された場合における開始時間差が設定されている。

したがって、通信装置＃１と通信装置＃３の間にある通信装置＃２では、図４に示した動作例とは相違し、通信装置＃３から送信要求ＲＴＳが送信される前に、通信装置＃１からの送信要求ＲＴＳに応答した確認応答ＣＴＳを返送して、通信装置＃１からのデータ送信に備えることができる。また、通信装置＃１は、通信装置＃２からの確認応答ＣＴＳを受信できたことにより、データ送信を開始することができる。

さらに、バックオフ設定中の通信装置＃３は、通信装置＃２から通信装置＃１宛てのＣＴＳを受信したことにより、自己のバックオフ設定値よりも短い設定で通信が行なわれることを検出することができる。これにより、通信装置＃３は、ＮＡＶを設定し、送信要求ＲＴＳを送信することがなくなるので、図５に示した動作例とは相違し、通信装置＃２の受信を妨げないように送信動作を控えるアクセス制御が行なわれる。また、通信装置＃２は、通信装置＃３と通信装置＃４間でのデータ送信に妨害されることなく、通信装置＃１からの送信データを受信することができる。

図１１には、優先通信のＲＴＳ／ＣＴＳ手順によりメディアの利用が確立するまでの時間を基準にしてインターフレームスペースを設定した場合における、異なるインターフレームスペースを用いて優先通信を行なうアクセス制御動作例を示している。

同図では、通信装置＃１から通信装置＃２へのデータ送信と、通信装置＃３から通信装置＃４へのデータ送信が行なわれる。但し、通信装置＃１及び通信装置＃３が異なるインターフレームスペースを用いることにより、優先通信を行なうようになっている。

まず、通信装置＃１において、アクセス開始から短いインターフレームスペース（ＳＩＦＳ）が経過した後に、通信装置＃２宛てに送信要求（ＲＴＳ）の送信を行なう。

そして、通信装置＃１からは隠れ端末となる通信装置＃３では、アクセス開始からデータ送信用インターフレームスペース（ＤＩＦＳ）が経過した後、通信装置＃４宛てに送信要求ＲＴＳの送信を行なうことになっている。

ここで、ＳＩＦＳによって送信要求ＲＴＳが出されて、その要求に応じた確認応答ＣＴＳが返送されるまでの時間が経過したタイミングがＤＩＦＳの開始時間となるように、ＳＩＦＳ開始時間とＤＩＦＳ開始時間の時間隔差が設定されている。

したがって、通信装置＃１と＃３の間にある通信装置＃２では、図６に示した動作例とは相違し、通信装置＃３から送信要求ＲＴＳが送信される前に、通信装置＃１からの送信要求ＲＴＳに応答した確認応答ＣＴＳを返送して、通信装置＃１からのデータ送信に備えることができる。また、通信装置＃１は、通信装置＃２からの確認応答ＣＴＳを受信できたことにより、データ送信を開始することができる。

さらに、バックオフ設定中の通信装置＃３は、通信装置＃２から通信装置＃１宛てのＣＴＳを受信したことにより、自己のバックオフ設定値よりも短い設定で通信が行なわれることを検出することができる。これにより、通信装置＃３は、ＮＡＶを設定し、送信要求ＲＴＳを送信することがなくなるので、図６に示した動作例とは相違し、通信装置＃２の受信を妨げないように送信動作を控えるアクセス制御が行なわれる。また、通信装置＃２は、通信装置＃３と通信装置＃４間でのデータ送信に妨害されることなく、通信装置＃１からの送信データを受信することができる。

図１２には、バックオフによる待ち時間の設定単位をＲＴＳ／ＣＴＳ手順によりメディアの利用が確立されるまでの時間を基準単位として設定するとともに、優先通信のＲＴＳ／ＣＴＳ手順によりメディアの利用が確立するまでの時間を基準にしてインターフレームスペースを設定した場合における、アクセス開始からインターフレームスペースが経過した後さらにバックオフを以って優先通信を行なうアクセス制御動作例を示している。

同図に示す例では、通常のデータ送信のインターフレームスペース（ＤＩＦＳ）に対し、加算数の異なる４通りのバックオフ（０〜４）が設定されている。また、ＤＩＦＳより長いインターフレームスペースＬＩＦＳにも、加算数の異なる４通りのバックオフ（０〜４）が設定されている。

ここで、送信要求ＲＴＳが出されその要求に応じた確認応答ＣＴＳが返送されるまでの時間が経過したタイミングがバックオフ時間を１単位だけ加算したときのメディア・アクセス開始時間となるように、バックオフ時間の１単位分のメディア・アクセス開始時間の時間差が設定されている。

また、最大のバックオフ−３を設定中にＤＩＦＳによって送信要求ＲＴＳが出されて、その要求に応じた確認応答ＣＴＳが返送されるまでの時間が経過したタイミングが、バックオフを設定しないときのＬＩＦＳの開始時間となるように、ＤＩＦＳ開始時間とＬＩＦＳ開始時間の時間差が設定されている。

この場合、ＤＩＦＳにおいてバックオフ値をどのように設定しても、図７に示した動作例とは相違し、優先順位が下位の通信装置＃３が上位の通信装置＃１を抑えてデータ伝送を行なうという事態は発生しなくなる。すなわち、優先順位に従って通信が成立するようになる。

図１３には、図１に示した無線ネットワーク環境下で動作する無線通信装置１００の機能構成を模式的に示している。

図示のように、無線通信装置１００は、アンテナ１０１と、無線受信部１０２と、アクセス制御部１０３と、無線送信部１０４と、制御情報生成部１０５と、インターフレームスペース設定部１０６と、バックオフ時間設定部１０７と、受信信号解析部１０８と、中央制御部１０９と、タイミング計時部１１０と、情報記憶部１１１と、データ・バッファ１１２と、インターフェース１１３とで構成される。

アンテナ１０１は、他の無線通信装置宛てに信号を所定の通信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所定の通信チャネル上から収集する。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。

無線受信部１０２は、アクセス制御部の指示により所定の時間に他の無線通信装置から送られてきた情報やビーコンなどの信号を受信処理する。無線受信部１０２は、アンテナ１０１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、所定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。

アクセス制御部１０３は、タイミング計時部１１０（後述）の指示に従いアクセス制御の開始時間が通知されると、本発明により設定されたアクセス制御手順に基づいて、無線送信部・無線受信部を動作させる制御を行なう。

受信信号解析部１０８は、無線受信部１０２により受信信号解析部１０８から他の通信装置宛の信号に記載されたデュレーション（Ｄｕｒａｔｉｏｎ）情報の供給を受けた場合には、自己の送信を控えるためにＮＡＶの設定を行なう。つまり、送信待ちのアクセス期間中に、他の通信装置からの信号を検出した場合には、送信を控える制御を行なう。

無線送信部１０４は、アクセス制御部の指示によりデータバッファに一時格納されているデータや制御情報を無線送信する。無線送信部１０４は、送信信号を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）で構成される。

無線送信部１０４及び無線受信部１０２における無線送受信方式は、例えば無線ＬＡＮに適用可能な、比較的近距離の通信に適した各種の通信方式を適用することができる。具体的には、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）方式、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）方式などを採用することができる。

制御情報生成部１０５は、送信要求（ＲＴＳ）信号や、確認応答（ＣＴＳ）信号、受領確認（ＡＣＫ）信号など、アクセス制御に掛かる情報を生成する。具体的には、中央制御部１０９から送信要求を受理した場合にＲＴＳを生成し、受信信号解析部１０８から自己宛てのＲＴＳを受信した場合にはＣＴＳを生成し、受信したデータの誤りの有無に応じて、ＡＣＫを生成する。また、これらの信号は、アクセス制御部１０３を介して無線送信部に供給され、アクセス制御部１０３からの指示に基づいてしかるべきタイミングに送信される。

本実施形態では、無線通信装置１００は、制御局と被制御局の関係を有しないアドホック・ネットワーク環境下で、ＣＳＭＡ／ＣＡなどのキャリア検出若しくはメディアのクリア状態の検出に基づいて衝突を回避しながらランダム・アクセスなどの通信動作を行なう。

また、本実施形態に係る無線ネットワークでは、優先送信のメカニズムが採り入れられている。そして、長さの異なる複数のインターフレームスペースを定義し、いずれのインターフレームスペースを以ってデータ送信を行なうかに応じて、パケットの送信権争いに優先付けが行なわれる。また、同じインターフレームスペースが与えられた通信局が同時にデータ送信を行ない、互いに衝突を認識できないという事態を解消するために、通信局は、メディアへのアクセス開始からインターフレームスペースが経過後さらにランダムなバックオフ時間を以ってデータ送信を行なう。

ここでは、通常のデータ・パケットやＲＴＳ／ＣＴＳ手順に基づいて伝送される情報の送信時には、バックオフ時間設定部１０７と、インターフレームスペース（ＩＦＳ）設定部１０６における送信開始時間の設定に基づいて、アクセス開始タイミングから伝送路の利用の可否を判断して、送信制御を行なうようになっている。

上述したように、本実施形態では、このバックオフ時間の単位は、ＲＴＳパケットを送信開始してからＣＴＳパケットを受信完了するまでの所要時間以上となるように設定している。また、優先順位が上位となる通信局のインターフレームスペースと下位となる通信局のインターフレームスペースの差を、ＲＴＳパケットを送信開始してからＣＴＳパケットを受信完了するまでの所要時間以上となるように設定している。

インターフレームスペース（ＩＦＳ）設定部１０６は、中央制御部１０９の指示により、送信するデータの優先順位に従って、異なるインターフレームスペース（ＳＩＦＳ／ＤＩＦＳ／ＬＩＦＳ）の設定を行なう。最優先で送信ができる場合には、最も短いＳＩＦＳタイミングを設定して、ＲＴＳを送信する。また、一般的なデータであれば、ＤＩＦＳタイミングを設定して、その後にＲＴＳを送信するように設定する。また、優先的に送信しないデータであれば、ＬＩＦＳタイミングを設定して、その後にＲＴＳを送信するように設定する。

バックオフ設定部１０７は、データを送信する場合にバックオフ時間を設定するために用意され、一回のアクセスに対して、所定のアルゴリズムにてランダムにバックオフ時間を算出する。

本発明によるバックオフの設定間隔は、ＲＴＳ／ＣＴＳ制御によって、受信先からＣＴＳの返送があるまでの時間を設定する。なお、最優先で送信が可能な場合には、このバックオフ設定を行なわないようにしても良い。

受信信号解析部１０８は、周辺の無線通信装置から送られてきた、アクセス制御情報（ＲＴＳ，ＣＴＳ，ＡＣＫ）、データ情報（Ｄａｔａ）や、ビーコンや各種のコマンド情報を解析する。

これらアクセス制御情報は、制御情報制御部１０５に通知され、ビーコンやコマンドなどは中央制御部１０９に通知され、自己宛てのデータはデータ・バッファ１１２に格納される。

また、他の通信装置宛ての制御情報並びにデータを受信した場合には、直接アクセス制御部１０３に信号検出の通知とそのデュレーション情報を供給する。

中央制御部１０９は、一連のアクセス制御を行なうように制御され、データ・バッファ１１２にデータがあれば、制御情報生成部１０５にＲＴＳの作成を行なうとともに、インターフレームスペース（ＩＦＳ）設定部１０６と、バックオフ設定部１０７に、それぞれ値を設定するように通知をする。

タイミング計時部１１０は、中央制御部の指示で動作してスーパーフレーム周期の設定や、本発明によるアクセス制御のタイミングを計時するとともに、アクセスの開始タイミングが到来した場合に、アクセス制御部に通知を行なう。

情報記憶部１１１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や、例えばビーコンが検出された場合には、その通信装置を近隣無線通信装置としてそのアドレス情報などを蓄えておく。

また、自己の周辺に存在する近隣無線通信装置のビーコン送信位置（タイミング）情報や、ビーコンに記載された近隣無線通信装置の通信に係るパラメータなども、情報記憶部１１１に格納される。

データ・バッファ１１２は、インターフェース１１３経由で、接続されるアプリケーション機器から送られてきたデータや、受信信号解析部で獲得したデータをインターフェース経由で接続されるアプリケーション機器に送出する前に、一時的に格納しておくために使用される。

インターフェース１１３は、この無線通信装置１００に接続されるアプリケーション機器１１４（例えばパーソナル・コンピュータなど）との間で各種情報の交換を行なう。

図１４には、送信要求（ＲＴＳ）フレームの構成例を示している。図示のように、ＲＴＳフレームは、所定の同期パターンを含んだプリアンブル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）、当該フレームの変調方式や拡散率などの情報を含んだＰＨＹ（物理層）ヘッダ、当該フレームの種類（すなわちＲＴＳであること）を識別するためのフレーム・タイプ、当該フレームの受信先通信装置を特定するための受信アドレス（Ｒｘ Ａｄｄｒｅｓｓ）、当該フレームの送信元通信装置を識別するための送信アドレス（Ｔｘ Ａｄｄｒｅｓｓ）、当該フレームに続いて次に送信されるフレームの長さまでを示したデュレーション（Ｄｕｒａｔｉｏｎ）、ＲＴＳフレーム独自のアクセス制御に係るパラメータが記載されたＲＴＳパラメータ、当該フレームにおける誤り検出を行なうヘッダ・チェック・シーケンス（ＨＣＳ）などの複数のフィールドから構成される。

図１５には、確認応答（ＣＴＳ）フレームの構成例を示している。図示のように、当該フレームは、所定の同期パターンを含んだプリアンブル、当該フレームの変調方式や拡散率などの情報を含んだＰＨＹヘッダ、当該フレームの種類（すなわちＣＴＳであること）を識別するためのフレーム・タイプ、当該フレームの受信先通信装置を特定するための受信アドレス、当該フレームの送信元通信装置を識別するための送信アドレス、当該フレームに続いて次に送信されるフレームの長さまでを示したデュレーション、ＣＴＳフレーム独自のアクセス制御に係るパラメータが記載されたＣＴＳパラメータ、当該フレームの誤り検出を行なうチェックシーケンスＨＣＳなどのフィールドから構成されている。

図１６には、送信データ（Ｄａｔａ）フレームの構成例を示している。図示のように、当該フレームは、所定の同期パターンを含んだプリアンブル、当該フレームの変調方式や拡散率などの情報を含んだＰＨＹヘッダ、当該フレームの種類（すなわち、データ・フレームであること）を識別するためのフレーム・タイプ、当該フレームの受信先通信装置を特定するための受信アドレス、当該フレームの送信元通信装置を識別するための送信アドレス、当該フレームに続いて次に送信されるフレームの長さまでを示したデュレーション、当該データ・フレームのフラグメント情報などのパラメータが記載されたフラグメント・パラメータ、当該ヘッダ部分の誤り検出を行なうヘッダ・チェック・シーケンス（ＨＣＳ）、実際にユーザ・データが搬送されるデータ・ペイロード、当該フレーム全体の誤り検出を行なうフレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ）などのフィールドから構成されている。

図１７には、受領確認（ＡＣＫ）フレームの構成例を示している。図示のように、当該フレームは、所定の同期パターンを含んだプリアンブル、当該フレームの変調方式や拡散率などの情報を含んだＰＨＹヘッダ、当該フレームの種類（すなわちＡＣＫフレームであること）を識別するためのフレーム・タイプ、当該フレームの受信先通信装置を特定するための受信アドレス、当該フレームの送信元通信装置を識別するための送信アドレス、当該フレームに続いて次に送信されるフレームの長さまでを示したデュレーション、ＡＣＫフレームの情報などＡＣＫ情報のパラメータが記載されたＡＣＫパラメータ、当該フレームの誤り検出を行なうヘッダ・チェック・シーケンスＨＣＳなどのフィールドから構成されている。

図１８には、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）フレームの構成例を示している。図示のように、当該フレームは、所定の同期パターンを含んだプリアンブル、当該フレームの変調方式や拡散率などの情報を含んだＰＨＹヘッダ、当該フレームの種類を識別するためのフレーム・タイプ、当該フレームの受信先通信装置を特定するための受信アドレス、当該フレームの送信元通信装置を識別するための送信アドレス、当該フレームに続いて次に送信されるフレームの長さまでを示したデュレーション、ビーコン・フレーム独自の一部パラメータが記載されたビーコン・パラメータ、このヘッダ部分の誤り検出を行なうヘッダ・チェック・シーケンスＨＣＳ、ビーコンによって搬送される情報が記載されたビーコン・ペイロード、当該フレーム全体の誤り検出を行なうフレーム・チェック・シーケンスＦＣＳなどのフィールドから構成されている。

図１９には、本実施形態に係る無線ネットワークにおける通信局のアクセス制御方法における状態遷移を示している。このような動作手順は、通信局として動作する無線通信装置１００において、中央制御部１０９が、所定の実行命令プログラムを実行するという形態で実現される。中央制御部１０９は、各状態におけるメディア・アクセス動作を実現するために、インターフレームスペース設定部１０６やバックオフ時間設定部１０７に対し、適宜指示を発行する。

無線通信装置１００は、基本的には動作待ち状態となって動作している。この動作待ち状態では、データ・バッファ１１２に送信データが蓄えられたことにより、データ送信を行なう状態へ遷移する。例えば、送信データを供給した上位層が優先送信要求している場合、ＳＩＦＳアクセス設定状態に移行し、インターフレームスペースを最も短いＳＩＦＳに設定する。また、上位層から通常の送信要求がなされている場合には、ＤＩＦＳ＋Ｂａｃｋｏｆｆアクセス状態に移行し、インターフレームスペースをＤＩＦＳに設定するとともに、バックオフの設定を行なう。

ＳＩＦＳ、並びにＤＩＦＳ＋Ｂａｃｋｏｆｆそれぞれのアクセス設定では、所定のＲＴＳ信号（図１４を参照のこと）を生成して、アクセス待ち状態に移行する。

アクセス待ち状態では、先に設定したアクセス状態に基づいて、アクセス開始タイミングからの送信待ちを行なう。

それぞれのアクセス設定によるアクセス待ち状態では、受信動作を行いメディアの状態を監視する。ここで、他の通信装置からのキャリアを検出した、あるいはメディアで信号を検出した場合には、それぞれのアクセス待ち状態を維持する。一方、アクセス状態で設定した時間が経過した場合、すなわち、アクセス開始からＳＩＦＳ又はＤＩＦＳ＋Ｂａｃｋｏｆｆの期間だけ、メディア上でキャリアを検出しない若しくはメディアのクリア状態を確認できた場合には、ＲＴＳ送信に移行する。

また、アクセス待ち状態で、他の通信装置宛てのフレームを受信した場合には、ＮＡＶ設定に移行し、フレームのヘッダ部分に記載されているデュレーション期間だけＮＡＶを維持して送信を待機する。

そして、所定の時間が経過してもＮＡＶが解除されない場合、あるいはキャリアを検出し続けた場合には、ＤＩＦＳ＋Ｂａｃｋｏｆｆアクセス状態に移行し、これらの時間を再設定する。

また、アクセス待ち状態で他の通信装置のフレームを受信せずに所定の時間が経過した場合には、ＲＴＳ送信状態に移行する。

ＲＴＳ送信状態では、データ送信先に宛てたＲＴＳパケットを送信し、その後、所定の時間にわたり受信先からのＣＴＳの受信を待機する。ここで、所定の期間内で受信先から自局宛てのＣＴＳを受信することができたときには、次いでデータ送信状態に移行する。一方、所定の時間内にＣＴＳを受信しない場合には、ＤＩＦＳ＋Ｂａｃｋｏｆｆアクセス状態に移行し、アクセス待ちの時間を再設定し、ＲＴＳの送信を再試行する。

データ送信状態では、実際にデータ・パケットの送信を行なう。そして、データ・パケットの送信完了後は、所定の時間にわたり受信先からのＡＣＫの受信を行なう。そして、所定の時間内に受信先からのＡＣＫを受信することができたならば、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順に基づくデータ送信シーケンスが完了したことになるので、動作待ち状態に移行する。一方、所定時間内に受信先からのＡＣＫを受信しなければ、ＤＩＦＳ＋Ｂａｃｋｏｆｆアクセス状態に移行して、これらの時間を再設定し、再送処理を行なう。

また、動作待ち状態において、自局宛てのＲＴＳを受信した場合には、ＣＴＳ送信状態に移行して、ＲＴＳ送信元宛てのＣＴＳの送信を行なう。そして、ＣＴＳ送信後は、所定時間内にデータを受信したかを判断する。所定時間内にデータを受信していれば、データ受信状態に移行するが、受信しなければ、動作待ち状態に戻る。

データ受信状態では、自己宛てのデータを収集するとともに、正しくデータが受信できたかを判断する。正しくデータを受信できていれば、データ送信元宛てにＡＣＫ情報を返信して、動作待ち状態に戻る。一方、正しく受信できなかった場合には、そのまま動作待ち状態に戻る。

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、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従う無線ネットワークにおいて、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順とＣＳＭＡに基づくアクセス方式を併用したシステムに対して本発明を適用した実施形態について説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順をＣＳＭＡ以外のランダム・アクセス方式と併用したシステムや、ＩＥＥＥ８０２．１１以外の規定に従ったランダム・アクセスの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、特許請求の範囲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通信システムを構成する通信装置の配置例を示した図である。 図２は、通信局が優先送信区間ＴＰＰ及び通常のランダム・アクセスを行なう送信区間ＦＡＰのそれぞれにおいて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３は、異なるフレーム間隔を用いた優先送信制御の動作例を示した図である。 図４は、各通信局がバックオフ設定により衝突を回避する動作手順の一例を示した図である。 図５は、通信局間でデータ通信の衝突が発生する様子を例示した図である。 図６は、通信局が優先通信を行なう場合にデータ通信の衝突が発生する様子を示した図である。 図７は、優先通信が不成立となる動作例を示した図である。 図８は、優先通信のＲＴＳ／ＣＴＳ手順によりメディアの利用が確立するまでの時間を基準にしてインターフレームスペースを設定した場合の構成例を示した図である。 図９は、バックオフによる待ち時間の設定単位をＲＴＳ／ＣＴＳ手順によりメディアの利用が確立されるまでの時間を基準単位として設定した場合の構成例を示した図である。 図１０は、バックオフによる待ち時間の設定単位をＲＴＳ／ＣＴＳ手順によりメディアの利用が確立されるまでの時間を基準単位として設定した場合のアクセス制御動作例を示した図である。 図１１は、優先通信のＲＴＳ／ＣＴＳ手順によりメディアの利用が確立するまでの時間を基準にしてインターフレームスペースを設定した場合における、異なるインターフレームスペースを用いて優先通信を行なうアクセス制御動作例を示した図である。 図１２は、アクセス開始からインターフレームスペースが経過した後さらにバックオフを以って優先通信を行なうアクセス制御動作例を示した図である。 図１３は、図１に示した無線ネットワーク環境下で動作する無線通信装置１００の機能構成を模式的に示した図である。 図１４は、送信要求（ＲＴＳ）フレームの構成例を示した図である。 図１５は、確認応答（ＣＴＳ）フレームの構成例を示した図である。 図１６は、送信データ（Ｄａｔａ）フレームの構成例を示した図である。 図１７は、受領確認（ＡＣＫ）フレームの構成例を示した図である。 図１８は、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）フレームの構成例を示した図である。 図１９は、本発明に係る無線ネットワークにおける通信局のアクセス制御方法における状態遷移を示した図である。 図２０は、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順の動作例を模式的に示した図である。 図２１は、送受信局間でＲＴＳ／ＣＴＳ手順を行なう際に、周辺局で起こり得る作用を説明するための図である。

符号の説明

１００…無線通信装置
１０１…アンテナ
１０２…無線受信部
１０３…アクセス制御部
１０４…無線送信部
１０５…制御情報生成部
１０６…インターフレームスペース設定部
１０７…バックオフ時間設定部
１０８…受信信号解析部
１０９…中央制御部
１１０…タイミング計時部
１１１…情報記憶部
１１２…データ・バッファ
１１３…インターフェース

Claims (10)

1. 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ＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用してランダム・アクセスが行なわれ、任意の通信局がＲＴＳ送信局及びＣＴＳ送信局になり得る無線通信システムであって、
   通信局がメディアにランダム・アクセスするために複数の優先順位が設定可能で、メディアへのアクセスを開始してから送信が可能となるまでの、長さの異なるフレーム間隔が優先順位毎に与えられ、
   優先順位が上位となる通信局がメディアへのアクセスを開始してからフレーム間隔を以って送信要求ＲＴＳを送信しその要求に応じた確認応答ＣＴＳが返送されるまでの時間が経過したタイミングが下位の通信局のフレーム間隔となるように、優先順位が上位となる通信局のフレーム間隔と優先順位が下位となる通信局のフレーム間隔の時間差を設定する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳ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を受信したことに応答してデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用してランダム・アクセスが行なわれ、任意の通信局がＲＴＳ送信局及びＣＴＳ送信局になり得る無線通信システムであって、
   通信局は、メディアへのアクセスを開始してから所定のフレーム間隔だけメディアの状態を確認し、さらにバックオフ時間が経過した後に送信を開始することか許され、
   送信要求ＲＴＳが出されその要求に応じた確認応答ＣＴＳの返送が完了するまでの時間間隔をバックオフ時間の１単位として設定する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
3. 通信局がメディアにランダム・アクセスするために複数の優先順位が設定可能で、メディアへのアクセスを開始してから送信が可能となるまでの、長さの異なるフレーム間隔が優先順位毎に与えられ、
   優先順位が上位となる通信局が最大のバックオフ時間を設定中にメディアへのアクセスを開始してからフレーム間隔を以って送信要求ＲＴＳを送信しその要求に応じた確認応答ＣＴＳが返送されるまでの時間が経過したタイミングが下位の通信局のフレーム間隔となるように、優先順位が上位となる通信局のフレーム間隔と優先順位が下位となる通信局のフレーム間隔の時間差を設定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 任意の通信局がＲＴＳ送信局及びＣＴＳ送信局になり得る無線通信環境下で、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳ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を受信したことに応答してデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用してランダム・アクセスを行なう無線通信装置であって、
   メディア上で無線信号の送受信を行なう通信手段と、
   前記通信手段における送受信動作を制御する通信制御手段とを備え、
   メディアにランダム・アクセスするために複数の優先順位が設定可能で、メディアへのアクセスを開始してから送信が可能となるまでのフレーム間隔の長さが優先順位毎に与えられており、
   優先順位が上位となる通信局がメディアへのアクセスを開始してからフレーム間隔を以って送信要求ＲＴＳを送信しその要求に応じた確認応答ＣＴＳが返送されるまでの時間が経過したタイミングが下位の通信局のフレーム間隔となるように、優先順位が上位となる通信局のフレーム間隔と優先順位が下位となる通信局のフレーム間隔の時間差が設定されているフレーム間隔を以って送信を開始する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
5. 任意の通信局がＲＴＳ送信局及びＣＴＳ送信局になり得る無線通信環境下で、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳ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を受信したことに応答してデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用してランダム・アクセスを行なう無線通信装置であって、
   メディア上で無線信号の送受信を行なう通信手段と、
   前記通信手段における送受信動作を制御する通信制御手段とを備え、
   メディアへのアクセスを開始してから所定のフレーム間隔だけメディアの状態を確認し、さらにバックオフ時間が経過した後に送信を開始することか許され、
   前記通信制御手段は、送信要求ＲＴＳが出されその要求に応じた確認応答ＣＴＳの返送が完了するまでの時間間隔を１単位として設定したバックオフ時間が経過した後に送信を開始する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
6. 通信局がメディアにランダム・アクセスするために複数の優先順位が設定可能で、メディアへのアクセスを開始してから送信が可能となるまでの、長さの異なるフレーム間隔が優先順位毎に与えられ、
   前記通信制御手段は、優先順位が上位となる通信局が最大のバックオフ時間を設定中にメディアへのアクセスを開始してからフレーム間隔を以って送信要求ＲＴＳを送信しその要求に応じた確認応答ＣＴＳが返送されるまでの時間が経過したタイミングが下位の通信局のフレーム間隔となるように、優先順位が上位となる通信局のフレーム間隔と優先順位が下位となる通信局のフレーム間隔の時間差を設定する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
7. 任意の通信局がＲＴＳ送信局及びＣＴＳ送信局になり得る無線通信環境下で、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳ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を受信したことに応答してデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用してランダム・アクセスを行なう無線通信方法であって、
   メディアにランダム・アクセスするために複数の優先順位が設定可能で、メディアへのアクセスを開始してから送信が可能となるまでのフレーム間隔の長さが優先順位毎に与えられており、
   優先順位が上位となる通信局がメディアへのアクセスを開始してからフレーム間隔を以って送信要求ＲＴＳを送信しその要求に応じた確認応答ＣＴＳが返送されるまでの時間が経過したタイミングが下位の通信局のフレーム間隔となるように、優先順位が上位となる通信局のフレーム間隔と優先順位が下位となる通信局のフレーム間隔の時間差が設定されているフレーム間隔だけ待機するステップと、
   前記フレーム間隔が経過した後に送信を開始するステップと、
   を有することを特徴とする無線通信方法。
8. 任意の通信局がＲＴＳ送信局及びＣＴＳ送信局になり得る無線通信環境下で、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳ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を受信したことに応答してデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用してランダム・アクセスを行なう無線通信方法であって、
   メディアへのアクセスを開始してから所定のフレーム間隔だけメディアの状態を確認し、さらにバックオフ時間が経過した後に送信を開始することか許され、
   送信要求ＲＴＳが出されその要求に応じた確認応答ＣＴＳの返送が完了するまでの時間間隔を１単位として設定したバックオフ時間だけ待機するステップと、
   前記バックオフ時間が経過した後に送信を開始するステップと、
   を有することを特徴とする無線通信方法。
9. 任意の通信局がＲＴＳ送信局及びＣＴＳ送信局になり得る無線通信環境下で、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳ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を受信したことに応答してデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用してランダム・アクセスを行なう通信動作をコンピュータ上で処理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、
   メディアにランダム・アクセスするために複数の優先順位が設定可能で、メディアへのアクセスを開始してから送信が可能となるまでのフレーム間隔の長さが優先順位毎に与えられており、
   前記コンピュータに対し、
   優先順位が上位となる通信局がメディアへのアクセスを開始してからフレーム間隔を以って送信要求ＲＴＳを送信しその要求に応じた確認応答ＣＴＳが返送されるまでの時間が経過したタイミングが下位の通信局のフレーム間隔となるように、優先順位が上位となる通信局のフレーム間隔と優先順位が下位となる通信局のフレーム間隔の時間差が設定されているフレーム間隔だけ待機するステップと、
   前記フレーム間隔が経過した後に送信を開始するステップと、
   を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
10. 任意の通信局がＲＴＳ送信局及びＣＴＳ送信局になり得る無線通信環境下で、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳ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を受信したことに応答してデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用してランダム・アクセスを行なう通信動作をコンピュータ上で処理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、
    メディアへのアクセスを開始してから所定のフレーム間隔だけメディアの状態を確認し、さらにバックオフ時間が経過した後に送信を開始することか許され、
    前記コンピュータに対し、
    送信要求ＲＴＳが出されその要求に応じた確認応答ＣＴＳの返送が完了するまでの時間間隔を１単位として設定したバックオフ時間だけ待機するステップと、
    前記バックオフ時間が経過した後に送信を開始するステップと、
    を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。

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