JP4692017B2 - 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、各通信局が自律分散的な通信動作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、自律分散型の無線通信環境下で各通信局がＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）若しくはＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式によりメディア・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、各通信局が互いの干渉を回避しながら優先利用領域を設けて帯域を保証した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・プログラムに関する。

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。

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）。

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。

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、周辺局から受信したビーコン内部の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。

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２５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２５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。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおけるフレーム・フォーマット：
図２６には、ＩＥＥＥ８０２．１１の拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａにおいて規定されているフレーム・フォーマットの構成例を示している。

各パケットの先頭には、パケットの存在を示すためのプリアンブルが付加されている。プリアンブルは、規格により既知のシンボル・パターンが定義されており、パケットの受信側ではこの既知パターンに基づき、受信信号がプリアンブルに値するか否かを判断し、信号の存在を認識することができる。

プリアンブルに続いて、シグナル・フィールドが定義されている。このシグナル・フィールドには、当該パケットの情報部を復号するのに必要な情報が格納されている。当該パケットの復号に必要な情報はＰＬＣＰヘッダ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌヘッダ）と呼ばれ、ＰＬＣＰヘッダには、情報部（並びＰＬＣＰヘッダの一部であるＳｅｒｖｉｃｅフィールドも含まれる）の伝送レートを示すＲＡＴＥフィールド、情報部の長さを示すＬＥＮＧＴＨフィールド、パリティ・ビット、エンコーダのＴａｉｌビット、Ｓｅｒｖｉｃｅフィールドなどが含まれている。パケットの受信側では、ＰＬＣＰヘッダのＲＡＴＥフィールド並びＬＥＮＧＴＨフィールドの復号結果に基づき、以降の情報部の復号作業を行なうことができる。

ＰＬＣＰヘッダを格納しているＳＩＧＮＡＬ部は、雑音に強い符号化が施されており、６Ｍｂｐｓ相当で伝送される。一方、情報部は、通常パケットでは、受信機におけるＳＮＲなどに応じて、なるべくエラーが生じない範囲で最も高ビットレートが提供される伝送レート・モードにて伝送される。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおいては、６、９、１２、１８、２４、３６、４８、５４Ｍｂｐｓという計８種類の伝送レート・モードが定義されている。したがって、送受信機が近隣に位置する際には、高いビットレートの伝送レート・モードが選択され、遠くに位置する通信局では、この情報を復号することができない場合もある。

情報部は、ＰＳＤＵ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）として、上位レイヤであるリンク層に受け渡される。

ＩＥＥＥ８０２．１１では、幾つかのフレーム・タイプが定義されている。図２７には、上述したＲＴＳ／ＣＴＳ手順で使用される、ＲＴＳ、ＣＴＳ、ＡＣＫ、Ｄａｔａの各フレームにおけるＰＳＤＵ部の構成を示している。但し、ＲＴＣ並びにＣＴＳに関しては後に説明する。

各フレームには、Ｆｒａｍｅ ＣｏｎｔｒｏｌフィールドとＤｕｒａｔｉｏｎフィールドが共通で定義されている。Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドは、当該フレームの種類や用途などを示す情報が格納されており、具体的には、以下の表１に示す情報が記載されている。

Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドには、ＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）の用途（後述）の情報が格納されており、該パケットのトランザクションが終了するまでの時間が記されている。

ＲＴＳフレームには、上記の他、宛先を示すＲｅｃｅｉｖｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ（ＲＡ）と、送信元を示すＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ（ＴＡ）と、チェックサムであるＦＣＳが存在する。また、ＣＴＳフレーム並びにＡＣＫフレームには、上記の他、宛先を示すＲＡとチェックサムであるＦＣＳが存在している。

Ｄａｔａフレームには、上記の他、送信元や宛先通信局他の特定を行うアドレスフィールドが４つと、シーケンス・フィールド（ＳＥＱ）と、上位レイヤに提供する正味の情報であるＦｒａｍｅ Ｂｏｄｙと、チェックサムであるＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が存在する。

ＩＥＥＥ８０２．１１におけるアクセス制御手順：
同一チャネル上に複数のユーザがアクセスする際、競合を回避する必要がある。競合を回避する代表的な通信手順として、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：搬送波感知多重アクセス）が知られている。ＣＳＭＡ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のことである。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／ＣＡに基づく通信方式について、図２８を参照しながら説明する。図示の例では、通信環境下に４台の通信局＃０〜＃３が存在するものとする。

送信データを持つ各通信局は、最後にパケットを検出してから所定のフレーム間隔ＤＩＦＳ（ＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）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、送信権利が与えられる。

図示の例では、他の周辺局より短いランダム・バックオフを設定した通信局＃０が送信権利を獲得し、通信局＃１に対するデータ送信を開始することができる。

このデータ送信に際し、送信元の通信局＃０は、ＭＡＣフレームのヘッダ（ＭＡＣヘッダ）のＤｕｒａｔｉｏｎフィールドにおいて、ＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）の用途の情報が格納されており、データ通信のトランザクションが終了するまでの時間が記されている。

このデータ・フレームの送信先である通信局＃１は、ＭＡＣヘッダに記載されているＤｕｒａｔｉｏｎの期間だけ、自局宛のデータの受信動作を行なう。そして、データ受信が完了すると、データ送信元の通信局＃０宛てにＡＣＫパケットを返す。

また、このデータ・フレームを受信したデータ送信先以外の通信局は、ＭＡＣヘッダのＤｕｒａｔｉｏｎフィールドの記載を解読し、当該トランザクションが終了するまでメディアを監視することなくメディアが占有されている状態であると認識し、送信をストップさせる。この作業のことを、周辺局が「ＮＡＶを立てる」などと呼ぶ。ＮＡＶは、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドで示された期間にわたり有効となる。例えば、受信先の通信局＃１がＡＣＫパケットを返すまでの期間がＤｕｒａｔｉｏｎとして指定される。

このようにして、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によれば、競合を回避しながら単一の通信局が送信権利を獲得するとともに、データ通信動作の期間中は周辺局がデータ送信動作を停止することにより衝突を回避することができる。

ところが、アドホック環境の無線ＬＡＮネットワークにおいては、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る。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、上述したＣＳＭＡ／ＣＡ方式のみでは送信動作が衝突する可能性がある。

このため、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。

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。

図２９には、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順の動作例を示している。但し、無線通信環境下には、通信環境下に４台の通信局＃０〜＃３が存在するものとする。そして、通信局＃２は隣接する通信局＃０と通信可能であり、通信局＃０は隣接する通信局＃１、＃２と通信可能であり、通信局＃１は隣接する通信局＃０、＃３と通信可能であり、通信局＃３は隣接する通信局＃１と通信可能な状態にあるが、通信局＃２は通信局＃１にとって隠れ端末となり、通信局＃３は通信局＃０にとって隠れ端末となっている。

通信局＃０は、上述のＣＳＭＡの手順に従いメディアが一定期間（時刻Ｔ０から時刻Ｔ１まで）クリアである旨を確認した後、時刻Ｔ１からＲＴＳパケットを通信局＃１に宛てて送信する。このＲＴＳパケットのＦｒａｍｅ ＣｏｎｔｒｏｌフィールドのＴｙｐｅ／ＳｕｂＴｙｐｅ情報には該パケットが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、ＲＡフィールドには宛先通信局（通信局＃１）のアドレスが記載され、ＴＡフィールドには、自局（通信局＃０）のアドレスが記載されている。

なお、ＲＴＳパケット以降に続いて送受信されるＣＴＳ／ＤＡＴＡ／ＡＣＫの各フレームの伝送レートは基本的にＲＴＳで適用された伝送レート・モードに従うことになる。

ＲＴＳパケットは、通信局＃０の近隣に位置する通信局＃２でも受信される。通信局＃２は、該ＲＴＳ信号を受信すると、プリアンブルを発見することにより受信作業を開始し、さらにＰＬＣＰヘッダを復号して得られた情報に基づきＰＳＤＵを復号する。そして、ＰＳＤＵ内のＦｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドの記載内容から当該パケットがＲＴＳパケットであることを認識し、通信局＃０が何らかの情報を送信したい旨を知る。さらにＲＡフィールドから、自局が宛先通信局でないことを認識する。すると、通信局＃２は通信局＃０の送信希望を妨げないように、該トランザクションが終了するまでメディアを監視することなくメディアが占有されている状態であると認識し、ＮＡＶを立てて送信をストップさせる。ＮＡＶは、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドで示された期間に渡り有効となり、通信局＃２は時刻Ｔ８まで送信不許可状態となる。

一方、このＲＴＳパケットは宛先である通信局＃１でも受信される。通信局＃１は、上記と同様の手順によりＰＳＤＵを復号することにより、通信局＃０が自局宛てにパケットを送信したい旨を認識すると、通常（ＤＩＦＳ）よりも短いフレーム間隔ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）をおいて、時刻Ｔ３でＣＴＳパケットを返送する。

ＣＴＳパケットの伝送レート・モードは、ＲＴＳと同一でなければならない。また、ＰＳＤＵのＦｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドには当該パケットがＣＴＳパケットである旨が記載され、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドには当該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、ＲＡフィールドには宛先通信局（通信局＃１）のアドレスが記載されている。

このＣＴＳパケットは通信局＃１の近隣に位置する通信局＃３でも受信される。通信局＃１は、上記と同様の手順によりＰＳＤＵを復号することにより、「近隣のとある通信局が時刻Ｔ８までパケットの受信を予定している」旨を認識する。すると、通信局＃３は通信局＃１の受信希望を妨げないように、該トランザクションが終了するまでＮＡＶを立てて送信をストップさせる。ＮＡＶは、Ｄｕｒａｔｉｏｎフィールドで示された期間に渡り有効となり、通信局＃３も時刻Ｔ８まで送信不許可状態となる（同上）。

一方、このＣＴＳパケットは宛先である通信局＃０でも受信される。通信局＃０は、上記と同様の手順によりＰＳＤＵを復号することにより、通信局＃１は受信準備ができていることを認識し、短いフレーム間隔ＳＩＦＳをおいて時刻Ｔ５でＤａｔａパケットを送信開始する。Ｄａｔａパケット送信が時刻Ｔ６で終了し、通信局＃１がこれを誤りなく復号できた場合には、ＳＩＦＳ間隔をおいて時刻Ｔ７でＡＣＫを返送し、これを通信局＃０が受信して１パケットの送受信トランザクションが時刻Ｔ８で終了する。

時刻Ｔ８になると、近隣通信局である通信局＃２並びに通信局＃３は、ＮＡＶを下ろし、通常の送受信状態へと復帰する。

以上をまとめると、ＲＴＳパケット並びにＣＴＳパケットのやりとりにより、送信局である通信局＃０の周辺局はＲＴＳを受信したことに応答して送信が禁止されるとともに、受信局である通信局＃１の周辺局はＣＴＳを受信したことに応答して送信が禁止される。この結果、周辺局からの突然の送信信号に妨害されることなく、通信局＃０から通信局＃１に宛てての情報送信並びにＡＣＫの返送が行なわれる。

上記の送信手順を系内の各通信局がランダム・バックオフ（送信前にメディアがクリアであることを確認するために行なうメディア・センスする時間を乱数で設定する）を併用しながら行なうことにより，分散制御でのアクセス制御が行なわれることになる。

なお、ＩＥＥＥ８０２．１１では、４種類のフレーム間隔（ＩＦＳ：Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）が定義されている。ここでは、そのうち３つのＩＦＳについて図３０を参照しながら説明する。ＩＦＳとしては、短いものから順にＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ ＩＦＳ）、ＰＩＦＳ（ＰＣＦ ＩＦＳ）、ＤＩＦＳ（ＤＣＦ 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（前述）、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とになっている。

これに対し、ＡＣＫなどの例外的に緊急度の高いパケットを送信する際には、ＳＩＦＳのフレーム間隔の後に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優先付けが行なわれる、という点にある。ＰＩＦＳがどのような目的で用いられているかについては後述に譲る。

ＩＥＥＥ８０２．１１における優先送信：
ＩＥＥＥ８０２．１１では、通信局が伝送フレーム内に優先的な送信時間帯を設置することにより帯域予約伝送を行なう手段を用意している。この帯域予約伝送について説明する。

ＣＳＭＡに基づくアクセス競合では、一定の帯域を保証して確保することが不可能である。このため、ＩＥＥＥ８０２．１１では、帯域を保証して確保するためのメカニズムとして、ＰＣＦ（Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が存在する。

このＰＣＦは、ポーリングを基本として成り立っており，ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２やＩＥＥＥ８０２．１５．３などのＴＤＭＡによるアクセス制御と同様、システム系内にコーディネータとなる制御局を配置することによって行なわれる。

図３１には、このＰＣＦの動作例を示している。同図に示す例では、通信局＃０がアクセス・ポイント（ＡＰ）として動作し、通信局＃１と通信局＃２がＡＰの管理するＢＳＳに参入している場合を想定している。そして、通信局＃１が帯域を保証して情報の送信を行なうものとする。

通信局＃０は、例えばビーコンを送信した後に、ＳＩＦＳの間隔で通信局＃１宛てにポーリングを行なう（図中ＣＦ−Ｐｏｌｌ）。ＣＦ−Ｐｏｌｌを受信した通信局＃１は、データの送信権利を与えられ、ＳＩＦＳ間隔でデータを送信することが許される。よって、通信局＃１はＳＩＦＳの後にデータを送信する。

通信局＃０が該送信データに対するＡＣＫを返送し、１トランザクションが終了すると、通信局＃０は再度通信局＃１に対してポーリングを行なう。図示の例では、今回のポーリングが何らかの理由により失敗している。このとき、通信局＃０は、ポーリングの後ＳＩＦＳ経過後も通信局＃１から情報が送信されてこないことを認識すると、ポーリングが失敗したとみなし、ＰＩＦＳ間隔の後に再度ポーリングを行なう。このポーリングがうまくいくと、通信局＃１からデータが送信されてＡＣＫが返送される。

この一連の手順の最中に、例えば通信局＃２が送信したパケットを保持していたとしても、ＤＩＦＳの時間間隔が過ぎる以前にＳＩＦＳあるいはＰＩＦＳの間隔で通信局＃０あるいは通信局＃１が送信を行なってしまうため、通信局＃２に送信権利が移ることはなく、Ｐｏｌｌｉｎｇを受けている通信局＃１が常に優先権利を得ていることになる。

このようなＰＣＦによるアクセスの期間は、例えば、定期的なデータ配送の目的で伝送フレームに配置される。例えば、図３２に示すように、ＡＰは周期的にＰＣＦを配置することが多い。

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 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）

上述したように、優先通信を提供する方法論として、定期的あるいは準定期的な優先送信区間を提供することが知られている。しかしながら、図３３に示すような通信局の配置になった場合を想定した場合、このような優先送信の時間帯を定期的に配置する方法論の弱点が露呈する。同図に示す例では、通信局＃０と通信局＃３が各々コーディネータ（ＡＰ）で動作し、各通信局は各々隣り合う通信局のみと電波が到達しているものと仮定する。

この場合に発生し得る問題点を示した動作例を図３４に示している。コーディネータ（ＡＰ）で動作している通信局＃０と通信局＃３は直接通信できない状態にあるため、同期することすらできない。また、これらコーディネータは、自局の傘下にある通信局の状態こそ把握しているものの、それ以外の通信局の振る舞いを知ることはない。このため、図３４に示すように、通信局＃１と通信局＃２の間で互いに干渉が生じ、通信が行なえないという事態が発生し得る。

図３３に示したような各通信局の配置構成では、通信局＃０は通信局＃２の通信範囲外にある。したがって、通信局＃０から通信局＃１へのデータ伝送は、通信局＃３から通信局＃２へのデータ伝送を阻害せず、これらのデータ伝送動作は同時並行して行なうことができるはずである。

ところが、図３４に示す例では、通信局＃３の優先送信（ＰＣＦ）期間が通信局＃０の優先送信（ＰＣＦ）期間よりも先に開始されたため、通信局＃１は、通信局＃２への干渉を抑制するために送信不許可状態になり通信局＃０からの呼び出しに応えられず、また、通信局＃１からの干渉により通信局＃０からの信号が受信できていない。このため、帯域を効率的に利用することができず、優先トラフィックの収容が困難となっている。

本発明は、上述したような技術的課題を勘案したものであり、その主な目的は、各通信局が自律分散的な通信動作を行なうことにより無線ネットワークが好適に運営される、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、各通信局がＣＳＭＡ若しくはＴＤＭＡ方式によりメディア・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、各通信局が互いの干渉を回避しながら優先利用領域を設けて帯域を保証した通信を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、無線ネットワーク内に優先トラフィックを収容しながら、不必要な送信待機動作を解消し、帯域を効率的に利用することができる、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、各通信局が優先利用領域を設定して優先的にフレーム送信を行なう無線通信システムであって、通信局は、信号検出に基づいて送信待機している期間中に、周辺局の優先利用領域において自局宛ての優先送信フレームを受信したことに応答して、送信不許可状態を解除し該優先送信フレームに応答したフレームを返信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、例えば、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。

このような場合、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。あるいは、新規参入局のビーコン送信タイミングは当該局の送信トラヒック量を勘案して既存の通信局が設定したビーコン間隔の空き時刻に設定される。

ＣＳＭＡによる一般的なアクセス競合方式では、各通信局は、伝送路の状態を監視し、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。これに対し、本発明では、各通信局はフレーム周期内に優先送信区間を設定し、帯域を保証したデータ伝送を行なう。例えばビーコン送信局は、ビーコン送信直後の優先送信期間内ではより短いフレーム間隔で送信可能となり、それ以外の通信局はビーコン送信局と同等又はより長いフレーム間隔とランダム時間に渡るバックオフの後に送信可能となる。

この場合、フレーム間隔の長さに応じてパケットの送信権争い優先付けが行なわれ、より短いフレーム間隔を設定した通信局が必然的に送信権を獲得することができる。したがって、通信局は、ビーコン送信後に、上位レイヤが要求する帯域量に応じた長さの優先送信区間に渡り、他の通信局よりも短い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ので、より柔軟なＱｏＳ管理を実現することができる。

しかしながら、このようにＣＳＭＡ手順を基調としてランダム・アクセスを行なう通信方式において優先的なトラフィックを設定する場合、さらにはＴＤＭＡ方式により優先的なトラフィックを設定する場合において、通信局が設定した優先送信区間が有効に動作しないことがある、という問題がある。

例えば、隣接し合う通信局が、それぞれにとって隠れ端末となる通信局の傘下で動作し互いに独立して優先送信区間を設定する場合、あるいはそれぞれにとって隠れ端末となる通信局から同時にＲＴＳ／ＣＴＳ方式によるトランザクションが開始される場合、本来はそれぞれの優先送信区間を同時に並行して動作させることができるにも拘らず、干渉が発生したとみなされ、通信が行なえないという事態が発生する。すなわち、バックオフの設定値などにより先にトランザクションを開始した一方のトランザクションのため、他方のトランザクションは優先送信区間であるにも拘らず送信停止区間を設定し、うまく動作しない（図３４を参照のこと）。

これに対し、本発明によれば、通信局は、ＣＳＭＡによるメディア・アクセス制御に基づき、他局宛の信号を検出したことに応答して送信不可状態に入るが、この送信待機中に自局宛てに優先送信されたフレームを受信すると、送信不可状態を解除し、この優先送信フレームに応答するフレームを返信することができる。

例えば、通信局は、隣接局から他局（例えば自局にとって隠れ端末）宛てのＣＴＳを受信するとＮＡＶを立てて送信不許可状態となる。この送信待機期間中に、当該通信局が、別の隣接局から優先送信期間を利用して送信された自局宛てのＲＴＳフレームを受信すると、送信不許可状態を解除し、ＣＴＳフレームを返信することで、当該優先送信期間を有効に動作させることができる。

さらに、通信局は、送信不許可状態を取り消した場合には、優先的に受信可能な時間帯に何らかの問題が発生している可能性があるものと判断し、調査（Ｓｅａｒｃｈ）手順を開始することを決定する。この調査手順を経て、通信局は優先送信区間の重複を回避する処理を実行する。

例えば、第１の通信局から第２の通信局宛てに優先利用領域を利用した送信が行なわれる時間帯において、前記第２の通信局が第３の通信局からの信号が受信されると認識した場合に、前記第２の通信局は、調査手順の開始を決定し、前記第３の通信局に対し、受信状況の報告を要求する第１のメッセージを送信する。そして、前記第３の通信局では、前記第１のメッセージに応答して、優先利用領域を用いて送受信状態にある通信局に関する情報を含んだ第２のメッセージを返信する。

そして、前記第２の通信局は、優先利用領域の重複を回避するために、前記第２のメッセージに記載されている、前記第３の通信局において優先利用領域を用いて送受信が行なわれる時間帯での送信の回避を要求する旨の第３のメッセージを前記第１の通信局に送信する。これに対し、前記第１の通信局が、前記第３のメッセージに応答して、第２の通信局に宛てた送信時間帯を変更することにより、優先利用領域の重複を回避する。

ここで、前記第２の通信局は、前記第２のメッセージから自局が認識していない通信局のエントリのみを抽出し、該抽出されたエントリに含まれる時間帯での送信は控えてもらうよう要求する旨の第３のメッセージを前記第１の通信局に送信するようにしてもよい。

また、前記第１の通信局は、信号検出によりメディアの空き状態を確認した後に、第２の通信局に宛てた送信時間帯を変更するようにする。

また、前記第１の通信局は、前記第３のメッセージに応答して送信時間帯を変更した後、前記第３のメッセージに記載されている要求を満足できたか否かの結果を報告する第４のメッセージを前記第２の通信局に返信するようにしてもよい。これに対し、前記第２の通信局は、前記第４のメッセージの内容に基づいて、今後の新たな第１のメッセージ生成の可否を判断する。

また、前記第３のメッセージに記載されている要求を満足できなかった場合、前記第２の通信局は、前記第４のメッセージを第３の通信局に転送するようにしてもよい。これに対し、前記第３の通信局は、前記第４のメッセージの内容に基づいて、今後の新たな第１のメッセージ生成の可否を判断する。

また、前記第１の通信局は、前記第２の通信局からの前記第３のメッセージに記載されている要求を満足できない場合には、前記第２の通信局に対する優先利用領域の少なくとも一部における送信動作を停止するようにしてもよい。あるいは、前記第２の通信局に対する優先利用領域の少なくとも一部を、前記第２の通信局以外の局宛ての送信動作に利用するようにしてもよい。

また、優先的に受信可能な時間帯に何らかの問題が発生している可能性があるものと判断された場合における他の対処方法として、前記第２の通信局が前記第３の通信局に対し、優先利用領域を用いて送受信状態にある通信局に関する情報を含んだ第２のメッセージを送信するようにしてもよい。この場合、前記第３の通信局が、自局の通信相手となる第４の通信局に対し、前記第２のメッセージに記載されている、前記第２の通信局において優先利用領域を用いて送受信が行なわれる時間帯での送信の回避を要求する旨の第３のメッセージを送信する。そして、前記第４の通信局が、前記第３のメッセージに応答して、第３の通信局に宛てた送信時間帯を変更する。

ここで、前記第３の通信局は、前記第２のメッセージから自局が認識していない通信局のエントリのみを抽出し、該抽出されたエントリに含まれる時間帯での送信は控えてもらうよう要求する旨の第３のメッセージを前記第４の通信局に送信するようにしてもよい。

また、前記第４の通信局は、信号検出によりメディアの空き状態を確認した後に、第２の通信局に宛てた送信時間帯を変更するようにしてもよい。

また、前記第４の通信局は、前記第３のメッセージに応答して送信時間帯を変更した後、前記第３のメッセージに記載されている要求を満足できたか否かの結果を報告する第４のメッセージを前記第３の通信局に返信するようにしてもよい。この場合、前記第３の通信局は、前記第４のメッセージの内容に基づいて、今後の新たな第１のメッセージ生成の可否を判断することができる。

また、前記第３のメッセージに記載されている要求を満足できなかった場合、前記第３の通信局は、前記第４のメッセージを第２の通信局に転送し、前記第２の通信局は、前記第４のメッセージの内容に基づいて、今後の新たな第１のメッセージ生成の可否を判断するようにしてもよい。

また、前記第４の通信局は、前記第３の通信局からの前記第３のメッセージに記載されている要求を満足できない場合には、前記第３の通信局に対する優先利用領域の少なくとも一部における送信動作を停止するようにしてもよい。あるいは、前記第３の通信局に対する優先利用領域の少なくとも一部を、前記第３の通信局以外の局宛ての送信動作に利用するようにしてもよい。

また、各通信局は、自局宛てでない優先送信フレームを受信したことに応答して、当該フレームの受信時間帯を送受危険帯として保持するようにしてもよい。

このような場合、優先送信を行なう通信局は、優先送信の相手局に対し、送受危険帯の報告を要求するメッセージを送信して、当該相手局が保持する送受危険帯を報告するメッセージを受け取ることができる。そして、該優先送信を行なう通信局は、該返信メッセージの記載を基に、送受危険帯以外の時間帯で優先送信利用領域を設定して優先送信を行なうことができる。

また、各通信局は、周辺局からの優先送信フレームを受信したことにより送受危険帯を採取することができるが、得られた送受危険帯に関する情報を周辺局に報知するようにしてもよい。このような場合、通信局は、フレーム送信を行おうとする際には、送信先から受信した報知信号に記載されている送受危険帯を避けてフレーム送信を行なうことにより、衝突を未然に防止することができる。

また、本発明の第２の側面は、優先利用領域を設定して優先的にフレーム送信を行なう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、前記コンピュータ・システムに対し、
信号検出に基づいて送信を待機する手順と、
送信を待機している期間中に、周辺局の優先利用領域において自局宛ての優先送信フレームを受信したことに応答して、送信不許可状態を解除し該優先送信フレームに応答したフレームを返信する手順と、
送信不許可状態を取り消した場合には、該優先利用領域に何らかの問題が発生している可能性があると判断し、原因を究明するための調査手順の開始を決定する手順と、
該調査手順を経て、優先送信区間の重複を回避する処理を実行する手順と、
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、各通信局が自律分散的な通信動作を行なうことにより無線ネットワークが好適に運営される、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、各通信局がＣＳＭＡ若しくはＴＤＭＡ方式によりメディア・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、各通信局が互いの干渉を回避しながら優先利用領域を設けて帯域を保証した通信を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、無線ネットワーク内に優先トラフィックを収容しながら、不必要な送信待機動作を解消し、帯域を効率的に利用することができる、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。

このように制御局と被制御局の関係を特に持た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。本実施形態では、基本的には、ＣＳＭＡ又はＴＤＭＡに基づくメディア・アクセス制御を行なうとともに、他の通信局との間で優先通信をハンドルすることができる。ＣＳＭＡに基づくアクセス手順では、伝送路の状態を監視しながらランダム時間に渡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。

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）など）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８０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８０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Ｂ０１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のビーコン間隔のほぼ真中に自己のビーコン送信タイミングＢ０２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間隔のほぼ真中にビーコン送信タイミングＢ０３を設定して、ビーコンの送信を開始する。

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０２及び通信局０１それぞれが設定したビーコン間隔のほぼ真中にビーコン送信タイミングＢ０４を設定し、さらにその次に現われる通信局０５は、通信局０２及び通信局０４それぞれが設定したビーコン間隔のほぼ真中のタイミングでビーコン送信タイミングＢ０５を設定する。

但し、帯域（スーパーフレーム周期）内がビーコンで溢れないように、最小のビーコン間隔Ｂ_minを規定しておき、Ｂ_min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、８０ミリ秒のスーパーフレーム周期でミニマムのビーコン間隔Ｂ_minを５ミリ秒に規定した場合、電波の届く範囲内では最大で１６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。したがって、本実施形態では、図２に示したように基本的に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するようにしている。

但し、各通信局のビーコン送信タイミングを集中して配置し、残りのスーパーフレーム周期では受信動作を停止して装置の消費電力を低減させるという利用方法もある。あるいは、通信局固有の送信データ容量に合わせてビーコン送信タイミングを設定するという利用方法もある。後者の場合、通信局は、送信データ量が多いときには次ビーコンまでの間隔が長くなるような時刻（スロット）に自局のビーコン送信タイミングを設定するが、送信データ量が少ないときには次ビーコンまでの間隔が短くなるような時刻にビーコン送信タイミングを設定することができる。これによって、自律動作する複数の通信局同士でスーパーフレームを効率的に利用することができる。

図３には、１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の構成例を示している。但し、同図に示す例では、８０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に運針し８０ミリ秒毎に巡回する時計のように表している。

図３に示す例では、０からＦまでの合計１６個の位置がビーコン送信を行なうことができる時刻すなわちビーコン送信タイミングを配置可能なスロットとして構成されている。図２を参照しながら説明したように、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たものとする。Ｂ_minを５ミリ秒と規定した場合には、１スーパーフレームにつき最大１６個までしかビーコンを配置することができない。すなわち、１６台以上の通信局はネットワークに参入できない。

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周期毎に更新される。

図４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、…、ＴＢＴＴ＋Ｘ秒のいずれかの時刻となるようＴＢＴＴオフセットを定義する。このような場合、ビーコン送信局は、スーパーフレーム周期毎にどのＴＢＴＴオフセットで送信するかを決定し、ＴＯＩＳを更新する。また、ビーコン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する。

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周期にはビーコンが衝突しても、別のスーパーフレーム周期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、スーパーフレーム周期毎に設定するＴＯＩＳをビーコン情報に含めて周辺局に報知する（後述）。

また、本実施形態の無線ネットワーク内では、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、通信局は、数秒に一度は１スーパーフレームに渡り連続して受信機を動作させてスキャン動作を行ない、周辺ビーコンの存在に変化がないか、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−Ｂ_min／２ミリ秒以内をＴＢＴＴと規定しているものを「進んでいる」、＋Ｂ_min／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。

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、制御局と被制御局の関係を特に設けない通信環境下で、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。

本実施形態の無線ネットワーク内では、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５には、ビーコン送信局に優先送信権が与えられる様子を示している。本明細書では、通信局がビーコン信号を送信することにより設定若しくは獲得する優先利用領域のことを、「優先送信区間（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ Ｐｅｒｉｏｄ：ＴＰＰ）」と定義する。

図６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周期（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周期毎に１回のビーコンを送信するが、場合に応じて、１つのスーパーフレーム内で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優先送信区間ＴＰＰを獲得することができる。言い換えれば、通信局は、スーパーフレーム周期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周期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（あるいはビーコンに類する信号）のことを「補助ビーコン」と呼ぶ。

図７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、ＲＴＳパケットに呼応して送信される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、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。

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。

但し、優先送信期間ＴＰＰは、最小ビーコン間隔あるいは他に定められる時間単位で決定される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８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空いているビーコン・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。

また、補助ビーコンは、ネットワーク情報の報知などを目的とする本来のビーコンとは異なる目的で送信されることから、必ずしも本来のビーコンと同等の情報を含んでいる必要はなく、「通常のフレームとは異なる、優先度を伴うフレームである旨」が記載された信号であれば十分である。さらに言えば、当該フレームはビーコンである必要すらなく、ＲＴＳやＡＣＫなどの制御信号用フレーム（制御フレーム）やデータ・フレームに「通常のパケットとは異なる優先度を伴うパケットである旨」が記載されているだけでもその目的を十分に発揮する。なお、本来のビーコンが持つ情報やフレーム構成については後述する。

図９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のフレーム間隔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１０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「非優先送信モード」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．ビーコンのフレーム・フォーマット
図１１には、本実施形態に係る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構成例を示している。

ビーコンには、受信対象局を一意に示すアドレスであるＲＡ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）フィールド、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、ビーコンの種類を示すＴｙｐｅフィールド、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、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、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、当該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、そして当該ビーコンのシリアル番号として当該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を付したＳｅｒｉａｌフィールド、当該局の信号検出能力レベルを示すＳｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌフィールド、当該局が属する論理ネットワークを示すＮｅｔＩＤフィールド，当該局がアクセス制御とは無関係に内包している時刻情報を通達するＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）フィールドなどが含まれている。

また、ビーコン・フレーム中には、その他の情報を通達するフィールドも存在するが、本発明の要旨には直接関係がないため、ＥＴＣフィールドと記載しておく。ＥＴＣフィールドには、このビーコンの送信直後にデータを送信する予定のある特定局に向けたページング情報などの情報が含まれる場合もある。

ＲＡ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）フィールドには、通常、ビーコンは報知情報であるため、ブロードキャスト・アドレスが格納される。但し、帯域確保の目的で補助ビーコンとして送信される場合には、ＲＡフィールドは受信先局を一意に示す場合もある。

ＴＡ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）フィールドには、自局を一意に示すアドレスが格納される。

Ｔｙｐｅフィールドには、そのビーコンの種類が格納され、当該ビーコンが、各通信局が１スーパーフレームにつき１回送信する正規ビーコンなのか、優先的送信権利を得るために送信されている補助ビーコンなのかを識別するための情報が示されている。また、補助ビーコンの場合には、その補助ビーコンにより提供されるトラヒックのプライオリティがマッピングされている。例えば、正規ビーコンを示す値として２５５、補助ビーコンのプライオリティ値として０から２５４をマッピングするなどという形で値を割り当てると、正規ビーコンが最大のプライオリティとして認識される。

ＮＢＯＩフィールドには、自局が受信可能なビーコンの位置（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でビットマップにて記載する。例えば、１スーパーフレームで最大で１６局が収容される場合（図３を参照のこと）には、図１２に示すように、ＮＢＯＩフィールドは１６ビットで構成される。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っているビーコン」を特定する情報が記載される。

図１２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１６ビットで構成される、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。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。

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。実際のビーコン送信時刻は、例えば図４に示したように、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、…、ＴＢＴＴ＋Ｘ秒のいずれかの時刻となるよう定義される。通信局は、ビーコン送信に先立ち今回はＴＢＴＴからどれだけずらして送信するかを選択して実際のビーコン送信時刻を決定するとともに、ＴＯＩＳフィールドを更新する。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、ビーコン受信局に対して，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。

Ｄｅｌａｙフィールドでは、当該ビーコンが何らかの要因（例えばチャネルの利用状況）により予定していた送信時刻（すなわちビーコン送信予定時刻）よりも送れて送信される場合に、ＴＢＴＴからどれだけ遅れて送信されたのかを示す値（Ｄｅｌａｙ値）が格納される。Ｄｅｌａｙ値は、ビーコン信号の送信予定時刻と実際に送信された時刻との相違に関する情報である。ビーコンの送信時刻が遅れる要因としては、他局の送信信号を検出し衝突を回避するため、あるいはその他の外的要因などが考えられる。ビーコンを受信した通信局は、ビーコンがＴＢＴＴ並びにＴＢＴＴオフセットに基づいて予定されたビーコン送信予定時刻に送信されてこなかった場合であっても、このＤｅｌａｙフィールドを参照することにより当該ビーコンが本来収容されるＴＢＴＴを知ることができる。

なお、Ｄｅｌａｙ値をＴＯＩＳフィールドに書き込むことで、ビーコンのフレーム長を節約することができる。例えば、Ｄｅｌａｙフィールドを１ビットのフラグとし、このＤｅｌａｙフラグが０であればＴＯＩＳフィールドには通常のＴＯＩＳが記載され、Ｄｅｌａｙフラグが１であればＴＯＩＳフィールドにはＤｅｌａｙ値が記載されるように、ＴＯＩＳフィールドを定義する。

ＡＬＥＲＴフィールドでは、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。具体的には、自局の正規ビーコンのＴＢＴＴを変更する予定がある場合には、その旨を記載し、また周辺局に対して、補助ビーコンの送信をやめさせて欲しいリクエストがある場合には、その旨を記載する。

ＴｘＮｕｍフィールドでは、当該局が他の手段により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値を記載する。具体的には、当該局が優先的にリソースを確保するために送信している補助ビーコン数を記載する。

Ｓｅｒｉａｌフィールドには、当該ビーコンのシリアル番号として、当該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。自局の正規ビーコンを基準に、何番目のＴＢＴＴで送信しているビーコンであるかの情報を記載する。

Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌフィールドには、当該局がどのレベル（受信ＳＩＮＲ）までの受信信号を受信信号として検出しているかの情報を格納する。通信局は、自局が通信可能なエリアを制御する目的で受信機におけるプリアンブル検出精度を下げ、低いＳＩＮＲで受信された信号を故意に受信信号として検出しない場合がある。当該フィールドは当該通信局におけるこの制御状況を通達するものである。ビーコン受信局側では、このフィールドを参照することにより、当該ビーコン送信元局に宛ててデータレートを調整したり、自己のプリアンブル検出精度を同調させたりすることができる。

ＮｅｔＩＤ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）フィールドは、当該ビーコン送信局のオーナーなどを示す識別子である。受信局は、このフィールドを参照することにより、自局と当該局が論理的に同一のネットワークに属しているか否かを認識することができる。

ＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）フィールドは、当該ビーコン送信局が内包している時刻情報を通達するフィールドである。この時刻はメディア・アクセスとは別の用途で、主にアプリケーションの同期の目的で用いられる。ビーコンの送信時刻の変更やＴＤＭＡ構造を保持するためのクロックの補正や、ＴＢＴＴオフセットなどといったアクセス制御とは無関係に、送信局の備えるクロックに忠実にフリーランではじき出される当該信号の送信時刻を掲載する。ビーコンの受信局側では、この値を受信時刻とともに通信プロトコルの上位レイヤに提供し、当該局から送信される情報の基準時刻情報として保持することがある。

また、ＥＴＣフィールドに含まれる場合のあるＰａｇｉｎｇ情報は、ＣＳＭＡの従来例で示したＲＴＳ相当の情報に相当する場合もある。また、このＰａｇｉｎｇ情報は毎回ビーコンに存在している訳ではなく、同一のＰＳＤＵ中にビーコンと対象先通信局を明示したＲＴＳ情報がマルチプレクスされている場合もある。

Ｅ．ビーコンのＴＢＴＴの設定
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。周辺通信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ＯＲで参照することにより得られた０／１の系列を受信ＮＢＯＩテーブル（Ｒｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅ）と呼ぶ。

基本的には、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、各通信局のビーコン送信タイミングは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。したがって、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、スペースのランレングスが最長となる区間の中心をビーコン送信タイミングとして定める。

但し、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Ｂ_min以下の場合）には、新規通信局はこの系に参入することができない。

図１３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。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１６ビットで構成される。

図１３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１３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１３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１３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１３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。優先利用領域を割り当てる際も、同様の仕組みで優先利用領域の衝突を回避することができる。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。

Ｆ．送信不許可区間（ＮＢＡＩの設定並びに参照）
本実施形態に係る無線ネットワークでは、ビーコン受信の隠れ端末を軽減する目的で、ビーコンのフレーム・フォーマット中にＮＢＡＩフィールドが設定されている。ＮＢＡＩフィールドは、ＮＢＯＩフィールドと同様のフォーマットで、自局の正規ビーコンの送信時刻を基準にビットが配置され、自局が実際に受信処理を行なっているＴＢＴＴを特定する情報がビットマップ形式で記載される。

各通信局は、スリープ・モード状態においては他局のビーコンを受信しない。このため、スリープ・モード状態においては、ＮＢＡＩビットには、オールゼロがセットされた状態で（但し、自局がビーコン送信を行なう時刻を除く）、ビーコンが送信される。一方、他局との通信状態に入ると、周辺局の正規ビーコンを受信する動作を行なう。この場合、ＮＢＡＩビットには、周辺局の正規ビーコンの受信時刻（ＴＢＴＴ）に対応するビットに１がセットされた状態でビーコンが送信される。

なお、周辺局が補助ビーコンの送信などにより１つ以上の優先利用領域を利用している場合、当該優先利用領域における優先的な送信が自局に宛てて行なわれると判断される場合に限り、受信される補助ビーコンの受信時刻（ＴＢＴＴ）に対応するＮＡＢＩビットに１をセットする。優先利用領域における優先的な送信が自局に宛てて行なわれるかどうかは、当該補助ビーコンを送信している通信局との間で通信状態に入っていることや事前のネゴシエーション結果を基に判断する。

また、さらに、補助ビーコンの送信などにより規定される毎に送信するデータの宛先がなんらかの手段により指定されている場合、上記データの宛先が自局であると判断される補助ビーコンに限り、当該補助ビーコンの受信時刻（ＴＢＴＴ）に対応するＮＢＡＩビットに１をセットする。すなわち、通信局は、当該時間帯に送信される補助ビーコン並びに他局がＴＰＰを利用して送信した信号が自局に宛てて送信されているか（自局が当該信号を受信する必要があるか）否かにより、ＮＢＡＩビットに１をセットするか否かを判断する。

一方、ビーコンを受信した通信局側では、受信ビーコン中のＮＢＡＩビットを、Ｒｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅを作成したときと同様の手順（前述）により、ビーコン受信時刻に応じてシフトしながらＯＲをとり、当該スーパーフレーム内に設定されている各ＴＢＴＴにおいて送信不許可処理を行なうか否かを判断する。

該当する時刻のＮＢＡＩビットのＯＲをとった結果が１であった場合、通信局は、当該ＴＢＴＴの時刻あるいはそれに若干先立つ時刻からＴＢＴＴオフセットの最大長＋ビーコン長にて規定される一定期間に渡り送信不許可状態にし、他局のビーコン受信を妨げないよう考慮する。但し、当該ＴＢＴＴが自局のビーコン送信時刻であった場合には、送信不許可処理を行なわず、ビーコン情報を含むフレームを送信する。

なお、送信不許可状態は、ビーコン送信あるいはビーコン受信を行なうことにより解除され、通常の送受信処理状態へと変遷する。

Ｇ．問題が発生するケースの例示
ここで、４台の通信局が図３３に示した状況で配置されている場合を想定する。この場合、上記の手順に従って各通信局がビーコンを送信すると、例えば図１４に示すように各局のビーコンが送信されることがある。但し、スーパーフレーム中に８箇所のＴＢＴＴが設定できる場合を想定している。

図示の例では、１つのスーパーフレーム内で、通信局＃０が通信局＃１に宛てた通信用途で合計４つのビーコンを送信し、通信局＃３が通信局＃２に宛てた通信用途で３つのビーコンを送信している場合を想定している。このうち、通信局＃０と通信局＃３は、時刻Ｔ０、Ｔ２、Ｔ５にてそれぞれ同一のＴＢＴＴを選択している。

この場合、優先的に送信を行なう目的で設定された優先送信区間ＴＰＰが有効に利用できないケースが発生し得る。この様子を図１５に例示している。図１５では、図１４における時刻Ｔ０、Ｔ２、Ｔ５のそれぞれに部分をスケールアップして示している。

時刻Ｔ０から始まるシーケンスでは、通信局＃３のＴＢＴＴオフセットが通信局＃０のＴＢＴＴオフセットよりも短かったため、通信局＃３がまずビーコンとＲＴＳを含む信号を送信する。これに呼応して通信局＃２がＣＴＳを通信局＃３宛てに返送する。このＣＴＳは通信局＃１でも受信されるため、通信局＃１はＣＳＭＡ／ＣＡ手順に則り、ＣＴＳ内で指示されたＤｕｒａｔｉｏｎ期間に渡りＮＡＶを立て、送信不許可区間を設定する。

その後、通信局＃０からは、ビーコンと通信局＃１を宛先とするＲＴＳを含む信号並びにＲＴＳ情報を含む信号が送信される。通信局＃１は、これを受信することができたとしても、送信不許可状態にあることからＣＴＳを返送することができない。このため、通信局＃０は自局がビーコンを送信して獲得する優先送信区間ＴＰＰが有効に動作しないことにつながる。これは、上述したＮＢＯＩによる隣接局の管理方法では、通信局＃０が２ホップより先の通信局は関知できないということに依拠する。

また、時刻Ｔ２においては、通信局＃０と通信局＃３のＴＢＴＴオフセットが一致したため、通信局＃０から通信局＃１へのデータ伝送と、通信局＃３から通信局＃２へのデータ伝送が同時に並行して行なわれている。この場合、通信局＃０並びに通信局＃３は、それぞれビーコン送信により獲得する優先送信区間ＴＰＰが有効に動作している。

これに対し、時刻Ｔ５においては、通信局＃３よりも通信局＃０のＴＢＴＴオフセットが短かったため、時刻Ｔ０のときと類似する現象が生じる。すなわち、今度は通信局＃２がＣＴＳを返送することができず、通信局＃３の優先送信区間ＴＰＰが有効に動作しない。

Ｈ．問題への対応（第１の解決方法）
この項では、図１５に示したような、通信局の優先送信区間ＴＰＰが有効に動作しないという状況からベスト・エフォートにより脱却するための第１の解決方法について説明する。図１６には、この場合の動作手順の一例を示している。但し、図１６において示されている時刻Ｔ０などの参照点は図１４などに示されているものとは無関係である。

Ｈ−１．調査手順の起動
時刻Ｔ０は、通信局＃０並びに通信局＃３のＴＢＴＴの時刻である。通信局＃３は、当該ＴＢＴＴにおけるＴＢＴＴオフセットの値が０であったため、ＴＢＴＴにて通信局＃２へのＲＴＳ（Ｐａｇｉｎｇ情報）を含むビーコンの送信を行なう。時刻Ｔ１において、通信局＃２は、通信局＃３からのＲＴＳに呼応してＣＴＳを返送する。

通信局＃２からのＣＴＳは通信局＃１においても受信される。通常のＣＳＭＡ動作であれば、通信局＃１は、ＣＴＳで示されているＤｕｒａｔｉｏｎの値によりＮＡＶをセットし、送信不許可状態に入る。通信局＃１は、時刻Ｔ０が通信局＃０の送信ビーコンのＴＢＴＴであることを認識しており、且つ通信局＃０からのビーコンをまだ受信していないため、緊急を要する信号以外については送信不許可状態に入っている。

本実施形態では、通信局＃０からの送信ビーコン時刻からはじまる優先利用領域を干渉し、且つ長期間に渡るＮＡＶの設定を要求するＣＴＳを受信した場合、通信局＃１は当該ＣＴＳの送信元通信局のアドレスを「マークすべき通信局」として記憶しておく。また、同時にどの時刻において当該ＣＴＳを受信したのかを「マークした時刻」として記憶しておく。

その後、時刻Ｔ２において、通信局＃０は、ＴＢＴＴからＴＢＴＴオフセットだけ経過すると、通信局＃１へのＲＴＳ（Ｐａｇｉｎｇ情報）を含むビーコンの送信を行ない、通信局＃１はこれを受信する。

この時点で、通信局＃１は、通信局＃２からのＣＴＳを受信したことに起因して送信不許可状態になっているが、受信信号がビーコンと自局宛てのＲＴＳという両方の要素を有しているため、当該信号は優先利用領域を保持している通信局から送信されていることが分かる。通信局＃１は、このように優先利用領域を保持している通信局から送信されてきた信号に関しては、優先的に処理されるべきと判断する。すなわち、通信局＃１は、優先的に処理されるべき信号（この場合はビーコンと自局宛てのＲＴＳの両要素を備えた信号）を受信した場合、現在設定されている送信不許可状態を取り消し、ＣＴＳの返送を行なう。

さらに、通信局＃１は、送信不許可状態を取り消した場合には、「マークすべき通信局」として登録されている通信局が存在し、且つ「マークした時刻」が現時刻からＢ_min以上離れていないことを確認すると、優先的に受信可能な時間帯に何らかの問題が発生している可能性があるものと判断し、調査（Ｓｅａｒｃｈ）手順を開始することを決定する。この調査手順を経て、通信局は優先送信区間の重複を回避する処理を実行するが、この点については後に詳解する。

なお、通信局＃１がＣＴＳを送信することにより通信局＃２の受信信号は一部干渉を被ることになり、データの一部が破損されることも生じ得るが、ＣＴＳ信号の長さは短いことから信号の全体が破損する訳ではない。

Ｈ−２．調査手順の起動までの処理フロー
図１７には、通信局がキャリア検出により送信不許可状態となっているときに、優先的に処理されるべきＲＴＳパケットを受信したことにより送信不許可状態を取り消すための動作手順を、フローチャートの形式で示している。同図に示す動作手順は、実際には、通信局として動作する無線通信装置１００内で、中央制御部１０３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。

通信局は、信号を受信すると（ステップＳ０１）、まず当該信号が自局宛てか否かを判断する（ステップＳ０２）。受信信号が自局宛てでないと判断されると、下記の処理を行なう。

まず、当該受信信号が優先的に送信されているか否かを判断する（ステップＳ０３）。そして、優先的でない場合には、「マークすべき通信局」として保持している情報をクリアした後に（ステップＳ０５）、通常の受信状態へと変遷する。上記の例では、優先的に送信されているか否かは、自局が送信不許可状態に受信されたか否かに基づいて判断されている。

また、当該受信信号が優先的に送信されていると判断された場合には（ステップＳ０３）、続いて当該受信信号の宛先が自局の隣接局であるか否かを判断する（Ｓ０４）。ここで、当該受信信号の宛先が隣接局であると判断された場合には、「マークすべき通信局」として保持している情報をクリアした後に（ステップＳ０５）、通常の受信状態へと変遷する。

これに対し、当該受信信号の宛先が隣接局でないと判断された場合には（ステップＳ０４）、当該受信信号の送信元局を「マークすべき通信局」として記憶する（ステップＳ０６）。

一方、ステップＳ０２において、当該受信信号が自局宛てであると判断された場合には、下記の処理を行なう。

まず、当該受信信号が優先的に送信されているか否かを判断する（ステップＳ０７）。そして、優先的でない場合には、「マークすべき通信局」として保持している情報をクリアした後に（ステップＳ１２）、通常の受信状態へと変遷する。上記の例においては、ＲＴＳがビーコンに付随していることを確認することにより、当該受信信号が優先的であると判断される。

また、当該受信信号が優先的に送信されていると判断された場合には、現在自局にＮＡＶが設定されているか否かをさらに判断する（ステップＳ０８）。ここで、ＮＡＶが設定されていない場合には、「マークすべき通信局」として保持している情報をクリアした後に（ステップＳ１２）、通常の受信状態へと変遷する。

これに対し、自局にＮＡＶが設定されている場合には（ステップＳ０９）、当該ＮＡＶをキャンセルする（ステップＳ０９）。次いで、「マークすべき通信局」として情報を保持しているか否かを判断する（Ｓ１０）。ここで、「マークすべき通信局」として情報が保持されていない場合には通常の受信状態へと変遷するが、マークすべき通信局として情報が既に保持されている場合には、調査手順を開始することを決定し（ステップＳ１１）、「マークすべき通信局」をクリアする（ステップＳ１２）。

Ｈ−３．調査手順の詳細（第１例）
図１７に示した処理により調査手順を開始することを決定した通信局＃１は、その後、他通信局との間でメッセージを交換し、優先送信区間の重複を回避する処理を実行する。

□ 第１のメッセージの送信
調査手順を開始することを決定した通信局＃１は、「マークすべき通信局」として登録してある通信局＃２に対し、通信局＃２の優先送信区間ＴＰＰにおける受信状況を報告してほしい旨を第１のメッセージとして送信する。図１６に示す例では、時刻Ｔ３に第１のメッセージとしてのＳｅａｒｃｈが送信されている。

なお、通信局＃１は、通信局＃０と通信局＃２に関する調査手順を起動したことから、タイマーを起動させ、以後しばらくの間は、自局から新規の調査手順を起動しないこと、さらに当該調査手順の対象局（通信局＃０並びに通信局＃２）以外の局からの当該調査手順に関わるメッセージを廃棄することとする。

□ 第２のメッセージの送信
第１のメッセージを受信した通信局＃２は、現在通信局＃２が優先送信区間ＴＰＰを用いて送受信状態にある通信局のＴＢＴＴと当該通信局のアドレスを１レコードとした情報を作成する。このＴＢＴＴは通信局＃２の通常ビーコンの時刻からの相対時刻で示すことにより、システム全体を管理する時計が存在しなくても時刻を報知することができる。さらに、通信局＃２は、この作成した情報を第２のメッセージとして通信局＃１へ返送する。図１６に示す例では、時刻Ｔ４に第２のメッセージとしてのＲｅｐｏｒｔが送信されている。

なお、第１のメッセージを受信した通信局＃２は、近隣通信局において調査手順が開始されていることを認識し、タイマーを起動させ、以後しばらくの間は、自局から新規の調査手順を起動しないこと、さらに他局からの当該調査手順に関わるメッセージを廃棄することとする。

□ 第３のメッセージの送信
第２のメッセージを受信した通信局＃１は、第２のメッセージに格納されている情報群のうち、自局が認識していない局（自局にとっての隠れ端末若しくは次隣接局）に関わるレコードのみを抽出し、抽出されたレコードのＴＢＴＴ情報を含む第３のメッセージを作成する。このＴＢＴＴは通信局＃１の通常ビーコンの時刻からの相対時刻で示すことにより、システム全体を管理する時計が存在しなくても時刻を報知することができる。さらに、通信局＃１は、この作成した第３のメッセージを通信局＃０へ送信する。図１６に示す例では、第３のメッセージは時刻Ｔ５に、第３のメッセージとしてのＡｓｋが送信されている。

第３のメッセージは、「このメッセージに含まれているＴＢＴＴにおける優先送信区間ＴＰＰでは、通信局＃１が通信局＃２の受信とかちあう可能性がある」ことを示しており、言い換えれば、通信局＃０に対して、当該ＴＢＴＴでは通信局＃１宛ての信号が必ずしも優先的に受信できない可能性があることを通信局＃０に対して示すものである。

□ スキャン並びにＴＢＴＴの変更
第３のメッセージを受信した通信局＃０は、通信局＃１の優先送信区間ＴＰＰにおける受信に関して問題を抱えていることを認識すると、通信局＃１宛てのＴＰＰでの送信時刻を変更するため、ＴＢＴＴの変更処理を起動する。

このＴＢＴＴ変更処理では、スーパーフレーム分のスキャン処理を行ない、第３のメッセージで記されていない時間帯での空きのＴＢＴＴを探し、通信局＃１宛てに優先度の高い送信を行なう時間帯を変更しようと試みる。

また、通信局＃０は、このスキャン処理を行なう決定を下すと同時に、送信ビーコンのＡＬＥＲＴフィールドにて自局のＴＢＴＴを変更する予定があることを周辺に報知する。

そして、通信局＃０は、図１６に示すようにスキャン処理を起動し、これが終了すると、第３のメッセージで記されている時間帯をＮＧの時間帯として考慮した上で（後述）、上述した手順により空きのＴＢＴＴを探索し、現在ＮＧの時間帯で送信しているビーコンのＴＢＴＴを置き換える。図１６に示す例では、通信局＃０のＴＢＴＴが時刻Ｔ６に置き換わっている。

□ 第４のメッセージの送信
十分な空きＴＢＴＴが存在していれば、上記の処理により、優先送信区間ＴＰＰが有効に利用できる状態へと戻ることになる。しかしながら、十分な空きＴＢＴＴが存在していない場合には、通信局＃１の要求に十分に応えられない可能性がある。通信局＃０は、他局宛てにも通信を行なっている場合には、通信局＃１がＮＧと報告してきた時間では通信局＃１以外の通信局に送信を行なうよう送信制御をスケジュールする。あるいは、当該時刻での補助ビーコンの送信をストップすることもある。

このような状況を通信局＃１に知らせる目的で、通信局＃０は、変更することができなかったＴＢＴＴの存在を通信局＃１に対して報告する。通信局＃１の要求に応じることができた場合であっても、要求通りすべてのＴＢＴＴを変更した旨を通信局＃１に報告することが望ましい。通信局＃０は、この情報を第４のメッセージとして通信局＃１に送信する。第４のメッセージには、第３のメッセージにてＮＧの時刻と報告されたにも拘らず、依然としてＮＧの時刻にビーコンを送信している時刻を明記する。図１６に示す例では、時刻Ｔ７において第４のメッセージとしてのＳｔａｔｕｓとして送信されている。

□ 第５のメッセージの送信
第４のメッセージを受信した通信局＃１は、通信局＃０がどれだけ要求に応えたかを把握する。図１６に示す例では、通信局＃０が要求に応えられなかったと報告してきた時間帯（ＴＢＴＴ）を「未解決時間帯」として保持し、この時間帯に生じた事象により調査手順を発生させないよう留意する。さらに、通信局＃１は、「未解決時間帯」の情報を同様の状況に陥っている通信局＃２と共有するため、「未解決時間帯」情報を第５のメッセージとして通信局＃２へと転送する。図１６に示す例では、時刻Ｔ８に第５のメッセージとしてのＳｔａｔｕｓが送信されている。

□ 第５のメッセージの受信
第５のメッセージを受信した通信局＃２は、通信局＃１と同様に、報告された時間帯（ＴＢＴＴ）を「未解決時間帯」として保持し、この時間帯に生じた事象により調査手順を発生させないよう留意する。

Ｈ−４．調査手順の詳細（第２例）
図１６を参照しながら説明した上記の手順では、通信局＃１が手順を起動し、Ｓｅａｒｃｈメッセージにより通信局＃２に対し調査をかけた後、Ａｓｋメッセージにより通信局＃０に対してＴＢＴＴ変更要求を送信している。これに対し、通信局＃１が手順を起動し、さらに通信局＃１が自ら調査結果を通信局＃２に対して通達し、通信局＃３にＴＢＴＴ変更要求を行なわせるという手順であっても、優先送信区間がかち合う事態を解消するという本発明の目的は達成される。この場合の手順について、図１８を参照ながら以下に説明する。

□ 第２のメッセージの送信
図１７に示した処理により調査手順を開始することを決定した通信局＃１は、現在通信局＃１が優先送信区間ＴＰＰを用いて送受信状態にある通信局のＴＢＴＴと当該通信局のアドレスを１レコードとした情報を作成する。このＴＢＴＴは通信局＃１の通常ビーコンの時刻からの相対時刻で示すことにより、システム全体を管理する時計が存在しなくても時刻を報知することができる。さらに、通信局＃１は、この作成した情報を第２のメッセージとして通信局＃２へと送信する。図１８に示す例では、時刻Ｔ４に第２のメッセージとしてのＲｅｐｏｒｔが送信されている。なお、第２のメッセージを送信した通信局＃１並び第２のメッセージを受信した通信局＃２は、近隣通信局において調査手順が開始されていることを認識してタイマーを起動させ、以後しばらくの間は、自局から新規の調査手順を起動しないこと、さらに他局からの当該調査手順に関わるメッセージを廃棄することとする。

□ 第３のメッセージの送信
第２のメッセージを受信した通信局＃２は、自局が優先的に受信している時間帯が隣接局の優先的に受信している時間帯と一致していることを認識する。そして、通信局＃２は、通信局＃１から受信した第２のメッセージに含まれる時間帯で優先受信をしている相手局に対してＴＢＴＴの変更を要請することを決定する。図１８に示す例では、第２のメッセージに含まれる時間帯で優先受信をしている相手局として通信局＃３が抽出される。

通信局＃２は、第２のメッセージに格納されている情報群のうち、自局が認識していない局（自局にとっての隠れ端末若しくは次隣接局）に関わるレコードのみを抽出し、抽出されたレコードのＴＢＴＴ情報を含む第３のメッセージを作成する。上記ＴＢＴＴは通信局＃２の通常ビーコンの時刻からの相対時刻で示すことにより、システム全体を管理する時計が存在しなくても時刻を報知することができる。さらに、通信局＃２は、この作成した第３のメッセージとして通信局＃３へ送信する。図１８に示す例では、時刻Ｔ５に、第３のメッセージとしてのＡｓｋが送信されている。

第３のメッセージは、「このメッセージに含まれているＴＢＴＴにおける優先送信区間ＴＰＰでは、通信局＃２が通信局＃１の受信とかちあう可能性がある」ことを示しており、言い換えれば、通信局＃３に対して、当該ＴＢＴＴでは通信局＃２宛ての信号が必ずしも優先的に受信できない可能性があることを示すものである。

□ スキャン並びにＴＢＴＴの変更
第３のメッセージを受信した通信局＃３は、通信局＃２が優先送信区間ＴＰＰにおける受信に関して問題を抱えていることを認識すると、通信局＃２宛てのＴＰＰでの送信時刻を変更するため、ＴＢＴＴの変更処理を起動する。

このＴＢＴＴ変更処理では、通信局＃３は、スーパーフレーム分のスキャン処理を行ない、第３のメッセージで記されていない時間帯での空きのＴＢＴＴを探し、通信局＃２宛てに優先度の高い送信を行なう時間帯を変更しようと試みる。

また、通信局＃３は、このスキャン処理が行なう決定を下すと同時に、送信ビーコンのＡＬＥＲＴフィールドにて自局のＴＢＴＴを変更する予定があることを周辺に報知する。

そして、通信局＃３は、図１８に示すようにスキャン処理を起動し、これが終了すると、第３のメッセージで記されている時間帯をＮＧの時間帯として考慮した上で（後述）、上述の手順により空きのＴＢＴＴを探索し、現在ＮＧの時間帯で送信しているビーコンのＴＢＴＴを置き換える。図１８に示す例では、通信局＃３のＴＢＴＴがＴ６に置き換わっている。

□ 第４のメッセージの送信
十分な空きＴＢＴＴが存在していれば、上記の処理により、優先送信区間ＴＰＰが有効に利用できる状態へと戻ることになる。しかしながら、十分な空きＴＢＴＴが存在していない場合、通信局＃２の要求に十分に応えられない可能性がある。通信局＃３は、他局宛てにも通信を行なっている場合には、通信局＃２がＮＧと報告してきた時間では通信局＃２以外の通信局に送信を行なうよう送信制御をスケジュールする。あるいは、当該時刻での補助ビーコンの送信をストップすることもある。

このような状況を通信局＃２に知らせる目的で、通信局＃３は、変更することができなかったＴＢＴＴの存在を通信局＃２に対して報告する。通信局＃２の要求に応じることができた場合であっても、要求通りすべてのＴＢＴＴを変更した旨を通信局＃２に報告することが望ましい。通信局＃３は、この情報を第４のメッセージとして通信局＃２に送信する。第４のメッセージには、第３のメッセージにてＮＧの時刻と報告されたにも拘わらず、依然としてＮＧの時刻にビーコンを送信している時刻を明記する。図１８に示す例では、時刻Ｔ７に第４のメッセージとしてのＳｔａｔｕｓが送信されている。

□ 第５のメッセージの送信
第４のメッセージを受信した通信局＃２は、通信局＃３がどれだけ要求に応えたかを把握し、通信局＃３が要求に応えられなかったと報告してきた時間帯（ＴＢＴＴ）を「未解決時間帯」として保持し、この時間帯に生じた事象により調査手順を発生させないよう留意する。さらに、通信局＃２は、「未解決時間帯」の情報を同様の状況に陥っている通信局＃１と共有するため、「未解決時間帯」情報を第５のメッセージとして通信局＃１へ転送する。図１８に示す例では、時刻Ｔ８に、第５のメッセージとしてのＳｔａｔｕｓが送信されている。

□ 第５のメッセージの受信
第５のメッセージを受信した通信局＃１は、通信局＃２と同様に、報告された時間帯（ＴＢＴＴ）を「未解決時間帯」として保持し、この時間帯に生じた事象により調査手順を発生させないよう留意する。

Ｈ−５．ＮＧの時間帯を考慮した空きＴＢＴＴの探索処理
上述した通り、第３のメッセージとしてのＡｓｋを受信した通信局は、自局の優先送信区間ＴＰＰにおける送信に関する受信局の様子を加味した上で、ＴＰＰを獲得するためのビーコン送信タイミングＴＢＴＴを設定する必要がある。この場合に行なわれる空きＴＢＴＴの探索処理について図１９を参照しながら以下に説明する。

図１９では、Ｂｅａｃｏｎ−０を送信している通信局＃０が第３のメッセージを受信したものと仮定し，通信局＃０が空きＴＢＴＴの探索処理を行なう場合を例示している。

受信局の様子も加味した上でＴＢＴＴを設定する通信局＃０は、１スーパーフレーム分のスキャン処理を行なう。これにより、近隣の通信局＃１並びに通信局＃２からビーコンが受信されたものとする。これらビーコンに含まれるＮＢＯＩが、それぞれ同図中“ＮＢＯＩ ｏｆ Ｂｅａｃｏｎ−１”と“ＮＢＯＩ ｏｆ Ｂｅａｃｏｎ−２”であった場合、図１３を参照しながら説明した場合と同様の手順によりこれらをシフトした上でＯＲをとり、Ｒｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅを作成する。Ｒｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅは、図示の“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ （Ｒｘ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅ）”のようになる。

さらに、通信局＃０は、第３のメッセージとして受信した時間帯情報を基に、第３のメッセージに含まれるレコードの時刻に対応するビットを１に設定したＮＧ Ｔｉｍｉｎｇテーブルを作成する。そして、Ｒｘ ＮＢＯＩ ＴａｂｌｅとこのＮＧ ＴｉｍｉｎｇテーブルとのＯＲをとり、最終ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅを作成する。これは、図１９中のＦｉｎａｌ ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅに相当する。

ここで、通信局＃０は、１スーパーフレーム内で２つビーコンを送信しているが、ＮＧ Ｔｉｍｉｎｇテーブルで１が設定されている時間帯で送信しているビーコンの有無を確認する。図１９に示す例では、紙面一番左のタイミングがこれに相当し、このビーコン送信時刻を変更することを決定する。

新たなビーコン送信時刻は、上記で作成した最終ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅでマークされていない時間帯から選択する。図１９に示す例では、左から６番目のタイミングに新規のＴＢＴＴが設定されている様子が示されている。通信局＃０は，この時刻の最終ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅをマークした上で、一番左のＴＢＴＴを左から６番目のＴＢＴＴに変更する。

なお、ＮＧ Ｔｉｍｉｎｇテーブルで１が設定されている時間帯で送信しているビーコンが複数存在した場合には、これらすべてのＴＢＴＴを変更し終えるか、あるいは最終ＮＢＯＩ Ｔａｂｌｅがすべてマークされるまで、上記の処理を繰り返し行ない、可能な限りＴＢＴＴの再設定を試みる。

Ｈ−６．付帯事項
なお、上記の調査手順並びにＴＢＴＴの変更手順は、ネットワーク・トポロジが変化したときや不要なときに起動されて混乱を招くことを避ける目的で、周辺局のビーコンの出現に大きな変化がない時間帯にのみ起動される必要がある。

具体的には、スキャン処理をした結果、周辺局からのビーコンの受信の有無、並びにＴＢＴＴの有無に変化がなく、且つビーコン内で報知されてくるＮＢＯＩ／ＮＢＡＩ、ＡＬＥＲＴ、ＴｘＮｕｍ、Ｓｅｎｓｅ Ｌｅｖｅｌなどに変化がない状態が数スーパーフレームに渡って続いていることを確認した上で、調査手順の起動並びに上記メッセージの解読を行なうことになる。

また、ネットワーク・トポロジの変化などにより、周辺のビーコンの存在に変化が生じた場合には、上記の「未解決時間帯」をクリアすることがある。

Ｈ−７．手順起動後の様子
上述した手順を踏むことにより、図１４に示した各局のビーコンは、最終的には、例えば図２０に示すように配置される。図示のように、通信局＃０と通信局＃３の不要なＴＢＴＴの一致は回避される。

しかしながら、この系内に存在している通信局の送信しているビーコン数は、スーパーフレーム中に定義できるＴＢＴＴ数である８を超えているため、すべてのビーコンを異なるＴＢＴＴに割り当てることはできない。図２０に示す例では、依然として時刻Ｔ５にて通信局＃０と通信局＃３のビーコンが同一のＴＢＴＴで送信されている。

このような場合に、通信局がアプリケーションに対して所望の帯域幅を提供できないと判断すると、アプリケーションに対して要求に見合う帯域を提供できないと報告する場合がある。

また、このような場合に、通信局がアプリケーションに対して所望の帯域幅を提供できないと判断すると、当該通信局の送受信レンジを小さくして被干渉を抑えるなどという手順が起動されることもある。図２０に示す例では、通信局＃１が送受信レンジを狭めて通信局＃２をレンジ外に追いやることで問題を軽減することが可能となる。但し、通信局における送受信レンジの変更手法に関しては、本発明の要旨には直接関連しないため。ここではこれ以上の説明は行なわない。

Ｉ．問題への対応（第２の解決方法）
前項Ｈでは、問題が発生してから解決をする手順について説明したが、この項では、問題が発生しないよう事前に処理を付加する処理内容について説明する。

Ｉ−１．フレーム・フォーマット
図２１には、この実施形態において利用されるフレーム・フォーマットの構成例を示している。同図に示す例では、図２６に示した従来のフレーム・フォーマットと比較して、当該信号が優先通信にて送信されているか否かを示すプライオリティ・フィールドが追加される点で相違する。図示の例では、ＰＬＣＰヘッダ内にプライオリティ・フィールドが構成された場合を例示しているが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、例えばＭＡＣヘッダ内に構成されていてもよい。

通信局は、自局の優先送信区間ＴＰＰ内にて送信する信号に関しては、プライオリティ・フィールドに１をセットし、それ以外に送信する信号に関しては，プライオリティ・フィールドを０にセットする。さらに、ＲＴＳに呼応して送信されるＣＴＳや、ＣＴＳに呼応して送信されるＤＡＴＡなどのように、ある信号の受信に起因して送信されるフレームにおいては、プライオリティ・フィールドは、直前に受信した信号にセットされているプライオリティ・フィールドをコピーして送信する。すなわち、通信局は、フレームの受信に呼応してフレームの送信を行なうときには、当該受信フレームに記載された優先度情報を送信フレーム中に転記するようにする。この結果、ある送信トランザクションが開始される時点におけるプライオリティ・フィールドの値が、当該送信トランザクションの最後まで継承されることとなる。

但し、プライオリティ・フィールドは、０／１の２値情報に限定されず、複数段階のプライオリティを示す場合もある。例えば、プライオリティ・フィールドとして８バイトが割り当てられていれば、２５６段階のプライオリティが設定可能となる。この場合、送受される信号のアプリケーションの重要度や、通信局の存在位置に起因する送信機会の不平等性などに応じて、２５６段階のプライオリティを設定することができる。すなわち、優先度の高いアプリケーションには高いプライオリティ値を設定したり、通信局が周辺通信局の送信信号との衝突を避けるために著しく送信機会を得られない場合などにも高いプライオリティ値を設定したりする。

前述したように、補助ビーコンは本来のビーコンとは異なる目的で送信されていることから、必ずしも本来のビーコンの情報を含んでいる必要はなく、「通常のパケットとは異なる優先度を伴うパケットである旨」が記載されていれば十分である。本実施形態では、補助ビーコンの定義を、このプライオリティ・フィールドが存在している信号、あるいはプライオリティ・フィールドに優先度が高いことを示す値を格納する信号、としても構わない。

なお、この項において「優先通信にて送信」されているとは、具体的には、ある通信局が自局の優先送信区間ＴＰＰにて送信を行なっている場合を想定している。すなわち、通信局は、ＴＰＰにて優先的に送信を行なう（あるいは行なおうとしている）フレームについては、プライオリティ・フィールドに１をセットしている。

Ｉ−２．送受危険帯のマーク手順
通信局は、図３に示したようなＴＤＭＡ構造を保ちながら動作しており、１スーパーフレームをＴＢＴＴにより分割した複数の時間スロットとして管理している。

通信局は、信号を受信してそのＰＬＣＰヘッダをデコードし、プライオリティ・フィールドを参照することにより、当該パケットが優先的な送信権を以って送信されてきたか否かを判定する。ここで、優先送信されてきていることが判明した場合にはその旨を記録しておく。さらに、ＭＡＣヘッダまでのデコードが終了すると、当該パケットの送信元局並びに受信宛先局が明らかとなる。通信局は、これらを参照し、当該パケットの受信宛先局が自局ではなく、且つ「自局が受信可能な範囲内」に存在しないことを確認すると、先に記録しておいた当該プライオリティ・フィールドを確認する。また、当該パケットの受信宛先局が自局でないことを確認しただけでプライオリティ・フィールドを確認することもある。ここで、当該パケットが優先的な送信権を以って送信されてきていることが明らかになった場合には、当該時刻が該当する時間スロットをマークし、「送受危険帯」としてこの情報を保持しておく。

図２２には、送受危険帯をマークするための処理手順を示している。同図において時刻Ｔ０は通信局＃３のＴＢＴＴであり、通信局＃３は、例えば補助ビーコン送信などの定められた手順により優先送信区間ＴＰＰを入手している。したがって、それ以降ＴＰＰが満了するまでに通信局＃３から送信される信号のプライオリティ・フィールドには１以上の値がセットされていることとなる（以降、説明の便宜上、１がセットされているものとする）。また、通信局＃３からの送信信号に呼応して通信局＃２から送信される信号のプライオリティ・フィールドにも１がセットされていることとなる。したがって、同図においてハッチングが施されている信号のプライオリティ・フィールドには１がセットされていることとなる。

通信局＃１は、通信局＃２からの信号は受信可能であるものの通信局＃３からの信号は受信可能でない場所に存在しているものと仮定する。この場合、通信局＃１は、時刻Ｔ０から発生する通信局＃３のＴＰＰ中において、通信局＃２から受信したＣＴＳ信号をマークし、時刻Ｔ０の時間スロットを「送受危険帯」として保持することになる。

なお、ＴＰＰが満了してから送信される信号並びにそれに呼応して送信される信号のプライオリティ・フィールドには０がセットされている。したがって、時刻Ｔ１から始まる次の時間スロットに関しては、通信局＃２から送信されるＣＴＳ信号のプライオリティ・フィールドには０がセットされていることから、通信局＃１は、「送受危険帯」とは判断しない。

Ｉ−３．送受危険帯のマーク処理フロー
図２３には、上述した送受危険受信帯をマークするための処理手順をフローチャートの形式で示している。図示の処理手順においては、上記の説明と一部異なる処理が示されているが、どちらの処理が行なわれても本発明の所望の効果を実現することができる。

通信局は、信号を受信すると（ステップＳ２１）、当該受信信号の宛先が自局であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。そして、当該受信信号が自分宛てである場合には「送受危険帯のマーク」処理は行なわない。

これに対し、当該受信信号が他局宛てである場合には、さらに当該受信信号の宛先が自局の隣接局であるか否かを判断する（ステップＳ２３）。当該受信信号の宛先が隣接局である場合には「送受危険帯のマーク」処理は行なわない。この判断は場合により行なわれないこともある。何故ならば、隣接局宛てであるか否かに関わらず、送受の危険受信帯としてマークすべきからである。

他方、当該受信信号が隣接局宛てでもなかった場合には（ステップＳ２３）、さらに当該受信信号の優先度を調べる（ステップＳ２４）。ここで、当該受信信号の優先度が低いと判断された場合には、送受危険帯のマークする処理は行なわない。これに対し、当該受信信号の優先度が高いと判断された場合には、現時刻に対応する時間帯を「送受危険帯」としてマークし、「送受危険帯」情報を保持しているＮＧ Ｔａｂｌｅを更新する（ステップＳ２５）。

また、通信局は、時刻の経過も監視しており、スーパーフレームの切れ目などの単位時間が経過したかを判断する機能を有している。この監視により、単位時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ２６）。そして、スーパーフレーム相当の単位時間が経過したと認められた場合には、これまでに保持していた「送受危険帯」情報であるＮＧ Ｔｉｍｉｎｇテーブルの履歴を一部削除するなどの更新処理を行なう（ステップＳ２７）。これにより、過去の「送受危険帯」をクリアする処理が実行され、最近の「送受危険帯」をキープすることが可能である。

Ｉ−４．優先送信手順その１
例えば補助ビーコンの併用により優先的なトラヒックの送信を行なう場合の手順について、図２４を参照しながら以下に説明する。但し、同図に示す例では、図１６などに示した場合と同様、隣り合う通信局同士のみが電波の到達範囲に存在しているものと仮定する。図示の例では、通信局＃０が通信局＃１に対して、優先的なトラヒックの送信を行なう場合を想定している。

通信局＃０は、通信プロトコルの上位レイヤから優先トラヒックの送信要求が渡されると、このトラヒックの宛先である通信局＃１に対してこれから優先トラヒックを送信するので、「送受危険帯」を報告してほしい旨を通達するメッセージ（図中Ｓｃａｎで示されるメッセージ）を送信する。

これを受信した通信局＃１は、１スーパーフレーム分のスキャン処理を行ない、上述した手順により「送受危険帯」の抽出を行ない、結果を通信局＃０へと報告するメッセージ（図中Ｕｐｄａｔｅで示されるメッセージ）を返信する。また、通信局＃０自身も、補助ビーコン送信を併用した優先トラヒック送信のために空きの時間帯がどこなのかを把握するためスキャン処理を行なっている。

通信局＃０は、通信局＃１より上記Ｕｐｄａｔｅメッセージを受信することにより、通信局＃１にとってどの時間帯が危険時間帯であるかを把握することができる。この危険時間帯を避けつつ、図１９を参照しながら説明した手順を併用することにより、通信局＃１宛てのトラヒックを収容すべく補助ビーコンの送信時刻を決定して、補助ビーコンの送信を開始する。

一方、通信局＃１は、その後もスキャン処理を継続することにより、通信局＃０からの補助ビーコンを受信し、通信局＃０がどの時間帯で補助ビーコンを送信することを決定したかを把握する。そして、通信局＃１は、今後の受信すべき時間帯として保持する。

Ｉ−５．優先送信手順その２
通信局は、一定時間にスキャン処理を行なっている。そして、このスキャンにより得られた情報（すなわちどの時間帯にビーコンを受信したか）に基づいて、送信ビーコンのＮＢＯＩビットを設定している。また、どの時間帯においてビーコンの受信を行なっているかをＮＢＡＩビットにて報知している。既に説明したルールに従いＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットを設定すると、下記の表に示す情報を報知していることになる。

このＮＢＯＩ並びにＮＢＡＩビットの設定に際し、上記の「送受危険帯」の情報をも報知することを考える。ＮＢＯＩビットなどは、スキャンの結果により得られる情報を基に作成するフィールドであるが、「送受危険帯」の情報もスキャンの結果により得られる情報であるため、これらを混在させることは仕組み的に容易である。結果的に、ＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットは、下記のように設定されることとなる。

例えば、ＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットが「００」であれば、当該時間帯（スロット）においてビーコンの存在は確認されないことから、送受危険帯でないと断定することができる。また、ＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットが「１０」は、通常のビーコン受信動作ではあり得ないビット列の組合せであるので、本実施形態では当該時間帯が送受危険帯であることを明示するために使用することにする。

すなわち、ビーコンを受信した通信局は、当該ビーコン送信局に対してフレーム送信を行なう場合には、受信したビーコンのＮＢＡＩ及びＮＢＯＩの組合せに基づいて、受信が保証されない時間帯を知ることが可能となる。スーパーフレーム内で都合のよい（すなわち送受危険帯でない）スロットを判別することができる。言い換えれば、通信局は、フレーム送信相手局から受信したビーコンのＮＢＡＩ及びＮＢＯＩの組合せを解読することにより、送受危険帯を避けて送信を行なうことができる。

このように、通信局が互いの送受危険帯を報知し合う仕組みを導入することにより、図１５中の時刻Ｔ０並びにＴ５で例示したような、受信局の都合により通信が行なえないなどという状況を避けることができる。

前述の説明では、図１５で示したような通信局の配置の場合には、例えば通信局＃２と通信局＃３が優先通信を行なっているために、通信局＃３の近辺に位置する通信局＃１が送信を行なえない状態になっている。この場合、通信局＃０は、優先通信であるか否かに関わらず、通信局＃１の送信可否状況を知ることができない。このため、通信局＃０は、通信局＃１が送信不可状態になっているにも関わらず通信局＃１に向けて送信を行なってしまい、無駄が生じる。これに対し、本実施形態では、そのような状況を避けることができる。すなわち、通信局＃０は、通信局＃０から受信したビーコンのＮＢＡＩ及びＮＢＯＩの組合せに基づいて、受信が保証されない時間帯を知ることができる。

なお、補助ビーコンが存在しているものの、当該補助ビーコンにより得られる優先送信区間ＴＰＰを利用して送信される通信の宛先が特定の通信局に固定されている場合には、他局宛ての当該補助ビーコンを受信した時間帯（スロット）のＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットには「１０」とマークし、このスロット「送受危険帯」であることを自局の通信相手などに報知する。

上記の表３に示したようにＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットが定義されている場合、ビーコン受信局側では、ＮＢＯＩとして０が記載されていても、ＮＢＡＩとして１が記載されている時間帯（スロット）を使用するのは危険である。このため、受信ビーコンのＮＢＡＩとＮＢＯＩの対応ビット同士のＯＲ（論理和）をとったものをＮＢＯＩとして扱うことが好ましい。すなわち、ビーコンを受信した通信局は、新規のビーコン送信タイミングを抽出する際には、受信ビーコンのＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットが「００」と記載されていないスロットはすべてＮＢＯＩビットとして１が記載されているものと判断した後に、図１３並びに図１９に示した手順（すなわち、オフセットを揃えた後に各ＮＢＯＩのＯＲをとる手順）にて、スーパーフレーム内の空きスロットを捜索する。何故なら、図１３並びに図１９に示した手順は、本質的には、ＮＢＯＩビットの１／０に応じて行なうものではなく、所定時間帯が空いているか否かに応じて行なうべきものであるからである。

また、上記の表３に示したようにＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットが定義されている場合、ビーコン受信局側では、ＮＢＡＩとして１が記載されていても、ＮＢＯＩとして０が記載されている時間帯（スロット）であれば、送信が可能であると判断することができる。このため、受信ビーコンのＮＢＡＩとＮＢＯＩの対応ビット同士のＡＮＤ（論理積）をとったものをＮＢＡＩとして扱うことが好ましい。すなわち、ビーコンを受信した通信局は、上記Ｆ項で説明した送信不許可区間を設定する際に、ＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットとして「１１」とマークされた時間帯（スロット）のみを送信不許可区間として設定する。ＮＢＡＩ／ＮＢＯビットとして「１０」と設定された時間帯は、ＮＢＡＩビットは１と設定されているものの、当該ビーコンの送信局はこの時間帯において自局が受信を意図する信号が存在していないことを報知しており、言い換えれば、当該ビーコンの送信局の受信を妨げる可能性がないことを同時に示唆しているからである。このように、送信不許可区間の設定は，本質的には、ＮＢＡＩビットの１／０のビット列に応じて行なうものではなく、当該ビーコン送信局の受信を妨げないか否かに応じて行なうべきものである。

以上をまとめると、ビーコン・フレーム中のＮＢＯＩ／ＮＢＡＩフィールド（図１１を参照のこと）は、各スロットにおける上位１ビット（ＮＢＡＩ）と下位１ビット（ＮＢＯＩ）がどのような意味を持っているかが重要なのではなく、ＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットのようなビットマップにてＴＢＴＴ毎に区切られるスーパーフレーム中の各時間帯（スロット）の状況を周辺の通信局に報知する、ということが肝要である。

ある特定の通信局Ａに宛てた優先トラヒックを収容する目的で補助ビーコンを送信する通信局Ｂは、通信局ＡのＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットを参照することにより、少なくとも通信局Ａから送信されてくるビーコンのＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットが「００」とセットされている時間帯から補助ビーコン送信時間帯を抽出すれば、優先送信区間ＴＰＰによる通信を安定して提供することが可能となる。

また、通信局は、周辺局から受信したビーコンのＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットを参照することにより、当該ビーコン送信局の送受危険帯を把握することが可能であり、この送受危険受信時間帯においては当該通信局は送信不許可になっていることを知ることができる。

通信局の送受危険帯では、優先送信を行なわない場合であっても、当該通信局宛ての送信を行なっても返答が返ってこない可能性が高いので、当該通信局宛ての送信を控えることも可能となる。これにより、無駄な送信を減らすことができる。この場合、当該通信局宛てに数回ＲＴＳを送信してみるが返答がない場合には、当該通信局宛て送信をしばらくの間は断念するなどという処理を併用してもよい。

Ｉ−６．付帯事項その１
前項Ｉ−５で説明した優先送信手順により信号の送受信が行なわれる場合におけるその他の局面における動作例について、図３５、図３６、図３７、図４１、並びに図４２を参照しながら説明する。以下の説明では、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３、ＳＴＡ４、ＳＴＡ５という５台の通信局が存在することを想定している。

図３５には、想定するネットワーク・トポロジを模式的に示している。図示の例では、ＳＴＡ１はＳＴＡ２のみと通信可能な場所に存在し、ＳＴＡ２はＳＴＡ１並びにＳＴＡ３と通信可能な場所に存在し、ＳＴＡ３はＳＴＡ２並びにＳＴＡ４と通信可能な場所に存在し、ＳＴＡ４はＳＴＡ３並びにＳＴＡ５と通信可能な場所に存在し、ＳＴＡ５はＳＴＡ４のみと通信可能な場所に存在している。

図３６には、図３５に示したようなネットワーク・トポロジにおけるスーパーフレームの構成例を示している。図示の例では、スーパーフレームは、通信局のビーコン送信間隔で定義され、１スーパーフレームは、Ｔ０〜Ｔ１５の１６個のＴＢＴＴ（スロット）で構成される。

スーパーフレーム内では、各通信局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ５は、図３６に示すようなタイミングで、ビーコン送信時間帯（Ｂｅａｃｏｎ）並びに優先的に送信する時間帯すなわち優先利用領域（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）をそれぞれ設定していたものとする。すなわち、ＳＴＡ１は時刻Ｔ０に、ＳＴＡ２は時刻Ｔ８に、ＳＴＡ３は時刻Ｔ３に、ＳＴＡ４は時刻Ｔ８に、ＳＴＡ５は時刻Ｔ５に、それぞれビーコンの送信を行なっている。さらに、ＳＴＡ１とＳＴＡ２は時刻Ｔ４、Ｔ６、並びにＴ９とＴ１０にて優先通信（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）を行なっており、ＳＴＡ４とＳＴＡ５は時刻Ｔ２、Ｔ９及びＴ１０、並びにＴ１３にて優先通信（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）を行なっている。

ここで、通常のビーコン送信時刻は、各通信局間で衝突は生じていない。これに対し、各通信局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ４、ＳＴＡ５が優先通信を行なっている時間帯は、時刻Ｔ９並びにＴ１０において同時に行なわれており、且つＳＴＡ３はこれらを同時に受信することができるため、衝突が生じることになる。しかしながら、ここで行なわれている優先送信（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）は、どちらもＳＴＡ３とは無関係の通信であることから、ＳＴＡ３はこれを受信する必要がない。

したがって、この場合、ＳＴＡ３は、同一ＴＢＴＴの時間帯において補助ビーコンの重複受信を行なう可能性があるが、これを衝突とは認識せず、ビーコン衝突に伴うＴＢＴＴ変更のための手順は起動しない。この結果、図３６に示した時間配置は衝突が発生しているとは扱われず、通信動作が継続される。

一方、図３５に示したと同じネットワーク・トポロジにおいて、各通信局が図３７に示すようなタイミングによりそれぞれ信号が送信している場合、ＳＴＡ２とＳＴＡ４のビーコンが同時刻（時刻Ｔ８）に送信されており、ＳＴＡ３はこれを同一時間帯にて受信することとなる。この場合、ＳＴＡ３は、ビーコンの衝突が発生しているものと判断し、ＳＴＡ２又はＳＴＡ４のいずれかの通信局宛てにビーコン送信時刻を変更してほしい旨のメッセージを送信する。当該メッセージを受信した通信局では、上述した初期動作と同様に、スキャン処理を行なうことでスーパーフレーム内の空きスロットを発見し、新規のＴＢＴＴを設定することで、ビーコン衝突状態から脱却する。

次に、例えばＳＴＡ４並びにＳＴＡ５が移動し、各通信局が図４１に示したような配置になった場合について考察してみる。同図に示す例では、これまで互いに通信範囲になかったＳＴＡ２とＳＴＡ４が直接通信できる範囲に移動している。

このとき、図３６に示したと同じタイミングで各通信局がビーコン送信時間帯（Ｂｅａｃｏｎ）並びに優先送信時間帯（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）を設定していたものとすると、通信局の移動によりＳＴＡ２とＳＴＡ４の優先送信時間帯の一部である時刻Ｔ９とＴ１０の時間帯が一致しているため（図４２を参照のこと）、ＳＴＡ２並びにＳＴＡ４の間で衝突として認識されることになる。この場合、ＳＴＡ２又はＳＴＡ４のいずれかの通信局は、上述した初期動作と同様に、スキャン処理を行なうことによりスーパーフレーム内の空きスロットを検出し、優先送信時間帯用の新規のＴＢＴＴを設定することで、優先送信時間帯の衝突状態から脱却する。

Ｉ−７．付帯事項その２
Ｉ項ではこれまで、各通信局はそれぞれスーパーフレーム内の空きのスロット（ＴＢＴＴ）においてビーコンを送信する、ということを基本として説明を行なってきた。この基本的なビーコン送信手順によれば、スーパーフレームを構成する各スロットには、１つのビーコンしか配置することが許容されない。

これに対し、この項では、上述した基本的なビーコン送信手順に従わないで実現されるネットワーク動作について、図３８〜図４０を参照しながら説明する。ネットワーク内のある特定の通信局としか通信を行なわないことが決定している通信局は、例外的に異なるタイミングでビーコンを送信することがある。図示の例では、ＳＴＡ２がＳＴＡ１としか通信を行なわないことを決定している。

図３８には、図３７に示したものと同様、ＳＴＡ１とＳＴＡ２が時刻Ｔ４、Ｔ６、並びにＴ９とＴ１０において優先送信による通信を行なっている状況を示している。但し、図３８に示す例では、ＳＴＡ２は、ＳＴＡ１としか通信を行なわないことを決定しているので、スーパーフレーム内に自局専用のビーコン送信タイミングＴＢＴＴを設定せず、その代わりに、時刻Ｔ９の優先通信時間帯においてビーコンの送信を行なっている。

また、図３９に示す例では、時刻Ｔ０で送信されるＳＴＡ１のビーコン送信を皮切りに、Ｔ０からＴ１に至る期間において、ＳＴＡ２との間で優先通信が行なわれている。ＳＴＡ２は、ＳＴＡ１としか通信を行なわないことを決定しているので、スーパーフレーム内に自局専用のビーコン送信タイミングＴＢＴＴを設定しない。その代わりに、ＳＴＡ２は、優先通信の最中に、通信相手でありＳＴＡ１のビーコン送信と同じスロットを利用してビーコンの送信を行なっている。

図３８並びに図３９に示すような状況におけるＳＴＡ２のビーコン送信手順について、図４０により詳細に描いている。図４０では、ＳＴＡ１がＳＴＡ２と優先通信を行なっているＴ０並びにＴ１の時間帯をスケールアップして示している。

ＳＴＡ１は、ＳＴＡ２と通信状態にあるため、優先送信時間帯に入ると、通常のビーコン（正規ビーコン）又は補助ビーコンにＲＴＳをマルチプレクスされた信号をＳＴＡ２に対して送信する。これに対し、ＳＴＡ２は、ＣＴＳを返送するが、このタイミングにおいて、ＣＴＳとともに自局のビーコンをマルチプレクスして送信している。その後のＳＴＡ１とＳＴＡ２との間の優先通信は、既に説明したと同様に、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順に従って継続される。

このようにして送信されるビーコンは、通常のＴＢＴＴを設定して送信される上述したビーコン送信手順とは異なる。すなわち、特定の通信局としか通信を行なわないことを決定した通信局は、その特定の通信局との優先通信を行なう期間に乗じて自局のビーコンを送信する。本明細書では、通信相手を特定した通信局が、通常のビーコン送信手順に依らずに、特定の通信相手との通信動作を利用して送信されるビーコンのことを、「寄生ビーコン」と定義する。また、通信相手として特定された通信局のことを「寄生先」と呼ぶことにする。寄生ビーコンは、いわばマスタ・スレーブ関係にある通信局間で成立する。図３８〜図４０に示す例では、マスタ装置として動作するＳＴＡ１が、スレーブ装置として動作するＳＴＡ２の寄生先となっている。

通常のビーコン（正規ビーコン）のフレーム・フォーマット構成は、図１１を参照しながら既に説明した通りである。寄生ビーコンの場合、例えば、Ｔｙｐｅフィールドに寄生ビーコンである旨を記載し、さらにＤｅｌａｙフィールドには、寄生先であるＳＴＡ１のＴＢＴＴを基準に、当該寄生ビーコンがどれだけ遅れて送信されているかを示す値を記載した上で送信される。

これにより、寄生ビーコンを受信した通信局は、当該ビーコンがスーパーフレーム毎に送信されるビーコンとは異なる例外的なビーコンであることを認識するとともに、当該寄生ビーコンが寄生している先の通信局のＴＢＴＴをも検知して、ＴＢＴＴの同期処理を行なうことができる。また、寄生ビーコンを受信した通信局は、寄生ビーコンを他の通常のビーコンと同じＴＢＴＴの時間帯で受信した場合であっても、ビーコンの衝突とはみなさず、ＴＢＴＴ変更手順は起動しない。勿論、２以上の寄生ビーコンを単一のＴＢＴＴの時間帯で受信した場合であっても、ビーコンの衝突とはみなさず、ＴＢＴＴ変更手順は起動しない。

Ｉ−８．付帯事項その３
この項では、上記付帯事項１で説明した状況における処理内容について、図４３から４５を参照しながら、さらに詳細に説明する。

図４３には、以下の説明で想定する通信局の配置の例を示している。図示の例では、ＳＴＡ１からＳＴＡ５までの５局の通信局が存在している。そして、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３は互いに通信可能範囲に位置し、ＳＴＡ４とＳＴＡ３は通信可能範囲に位置し、ＳＴＡ４とＳＴＡ５が通信可能範囲に位置している。このような信号の到達範囲が与えられた場合において、ＳＴＡ３が各状況に応じて行なう振る舞いについて、図４４並びに図４５を参照しながら説明する。但し、
図４４並びに図４５で示されている横軸は時間であり、Ｔ０からＴ１までが１つのスロット、すなわちビーコン送信タイミングＴＢＴＴを示している。

図４４に示す例では、時刻Ｔ０ではＳＴＡ１が通常のビーコン（Ｇ−Ｂｃｎ）を送信している。そして、ＳＴＡ２は、ＳＴＡ１のみを通信相手として特定しており、同じ時間帯Ｔ０を利用して、寄生ビーコン（Ａ−Ｂｃｎ）を送信している。

この場合、ＳＴＡ３は、ＳＴＡ１並びにＳＴＡ２両方のビーコンを同一の時間帯Ｔ０にて受信するが、重複して受信した片方が寄生ビーコンであることから、ビーコン送信タイミングＴＢＴＴの衝突とは認識せず、ＴＢＴＴ変更手順は起動しない。また、ＳＴＡ３が送信するビーコンに記載するＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットの当該時間帯Ｔ０に相当するビット位置には、ＳＴＡ３がＳＴＡ１のビーコン受信を行なっている場合には（当該時刻にビーコンが存在しており受信を妨げないでほしい旨を示す）「１１」が設定され、ＳＴＡ３がＳＴＡ１のビーコン受信を行なっていない場合には（当該時刻にビーコンが存在しているが受信していない旨を示す）「０１」が設定される。

また、図４４において、時刻Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の各時間帯では、ＳＴＡ１とＳＴＡ２の間で優先通信（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）が行なわれている。これらの信号はＳＴＡ３が受信する必要はないもののＳＴＡ３においても受信される。さらに、時刻Ｔ３並びにＴ４においては、ＳＴＡ４とＳＴＡ５の間で優先通信が行なわれている。これらの信号もまたＳＴＡ３が受信する必要はないもののＳＴＡ３においても受信される。

このような状況は、ＳＴＡ３において信号の衝突が生じていることにはなるが、この衝突により困っている通信局は存在していない。したがって、ＳＴＡ３は優先送信時間帯の衝突とは認識せず、ＴＢＴＴ変更手順は起動しない。また、ＳＴＡ３が送信するビーコンのＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットの当該時間帯に相当するビット位置には、（自局とは無関係の信号が存在しており「送受危険帯」であることを示す）「１０」が設定される。

ＳＴＡ３からのビーコンを受信した周辺局は、ＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットのビット列を参照することにより、スーパーフレーム中のＴ３及びＴ４に対応するビット位置にＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットが「１０」に設定されていることから、これらの時間帯がＳＴＡ３にとっての送受危険帯であると認識することができる。この送受危険帯では、ＳＴＡ３宛ての送信を行なっても返答が返ってこない可能性が高いため、周辺局はＳＴＡ３への送信を控えることも可能である。

また、図４４において、時刻Ｔ６の時間帯においては、ＳＴＡ１とＳＴＡ４が同一の時間帯にて通常のビーコン（Ｇ−Ｂｃｎ）を送信している。各ビーコン送信局におけるＴＢＴＴオフセットのずれにより両ビーコンの送信時刻がずれると、ＳＴＡ３は、これら重複したビーコンが同一の時間帯にて送信されていることを認識することができる。

この場合、ＳＴＡ３は、ＴＢＴＴ変更手順を起動し、ＳＴＡ１又はＳＴＡ４のいずれかの通信局に対し、ＴＢＴＴを変更してほしい旨を告げるメッセージを送信する。また、ＳＴＡ３が送信するビーコンのＮＢＡＩ／ＮＢＯＩビットの当該時間帯に相当するビット位置には、ＳＴＡ３がＳＴＡ１のビーコン受信を行なっている場合には（当該時刻にビーコンが存在しており受信を妨げないでほしい旨を示す）「１１」が設定され、ＳＴＡ３がＳＴＡ１のビーコン受信を行なっていない場合には（当該時刻にビーコンが存在しているが受信していない旨を示す）「０１」が設定される。

また、図４５には、各時間帯Ｔ０、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６においていずれもＳＴＡ３が信号の衝突と判断する状況について示している。

図４５中の時刻Ｔ０並びにＴ２に示した時間帯においては、ＳＴＡ１から補助ビーコン（Ｓ−Ｂｃｎ）が送信されるとともに、ＳＴＡ１とＳＴＡ２の間で優先通信が行なわれている。これらの信号はＳＴＡ３が受信する必要はないもののＳＴＡ３においても受信される。また、同一の時間帯においてＳＴＡ４の通常ビーコン（Ｇ−Ｂｃｎ）が送信されている。各通信局におけるＴＢＴＴオフセットのずれにより両ビーコンの送信時刻がずれると、ＳＴＡ３はこれら重複したビーコンが同一の時間帯にて送信されていることを認識する。この場合、ＳＴＡ３は、ＴＢＴＴ変更手順を起動し，ＳＴＡ１及びＳＴＡ２、あるいはＳＴＡ４のいずれかの通信局に対し、ビーコン送信タイミングＴＢＴＴを変更してほしい旨を告げるメッセージを送信する。

なお、ここで、ＳＴＡ１とＳＴＡ３が通信範囲外にいる場合を想定すると、時刻Ｔ２においては、ＳＴＡ３はＳＴＡ１の補助ビーコンを受信できないが、ＳＴＡ２からの信号のプライオリティ・フィールドを参照することにより当該時間帯において近隣で優先通信が行なわれていることが判断できる。このため、ＳＴＡ２又はＳＴＡ４のいずれかの通信局にＴＢＴＴを変更してほしい旨を告げるメッセージを送信することになる。

また、図４５において、時刻Ｔ４の時間帯においては、ＳＴＡ３が補助ビーコン（Ｓ−Ｂｃｎ）を送信するとともに、ＳＴＡ３とＳＴＡ２の間で優先通信（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）が行なわれている。また、同一の時間帯においてＳＴＡ４の通常ビーコン（Ｇ−Ｂｃｎ）が送信されている。そして、ＳＴＡ３又はＳＴＡ４は、ＴＢＴＴオフセットのずれにより互いのビーコン信号の送信時刻がずれると、同一の時間帯にて信号を送信してしまっていることを認識する。

この場合、ＳＴＡ３又はＳＴＡ４は、自局が利用しているＴＢＴＴが衝突したものと判断し、いずれかの局がＴＢＴＴ変更手順を起動し、衝突状態から脱却する。

また、図４５において、時刻Ｔ６の時間帯では、ＳＴＡ３とＳＴＡ２の間で優先通信が行なわれている。また、同一の時間帯において、ＳＴＡ４とＳＴＡ５の間で優先通信が行なわれている。そして、ＳＴＡ３又はＳＴＡ４は、ＴＢＴＴオフセットのずれにより互いの信号の送信時刻がずれると、同一の時間帯にて信号を送信してしまっていることを認識する。

この場合、ＳＴＡ３又はＳＴＡ４は、自局が利用しているＴＢＴＴが衝突したものと判断し、いずれかの局がＴＢＴＴ変更手順を起動し、衝突状態から脱却する。

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、各通信局が他の通信局からの送信信号の検出に応じて衝突を回避しながらメディアへのアクセス制御を行なうときに自局の通信可能範囲を設定する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、各通信局がＣＳＭＡを始めとしてメディアの占有状態に応じてランダムにメディア・アクセス制御を行なう通信システム、あるいはＴＤＭＡによりメディア・アクセス制御を行なう通信システムであれ、各通信局が優先的に送信できる帯域を確保してデータ送信を行なう通信方式であれば、本発明を公的に適用することができる。

また、本明細書では、通信局間で制御局と被制御局の関係を持たない自律分散型の無線ネットワークに本発明を適用した実施形態を中心に説明してきたが、勿論、自律分散以外の形態のネットワークであっても、本発明を同様に適用することができる。

また、各通信局が複数の周波数チャネル上をホッピングして通信を行なうマルチチャネル型の通信システムに対しても、各チャネルにおけるメディア・アクセス制御において本発明を適用することができる。

また、本明細書では、無線ＬＡＮを例にして本発明の実施形態について説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、より低いＳＮＲ環境での信号送受信を行なうウルトラワイドバンド（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）のような通信方式に対しても、本発明を好適に適用することが可能である。

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、特許請求の範囲の記載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、ＴＢＴＴと実際のビーコン送信時刻を示した図である。 図５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６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周期（Ｔ＿ＳＦ）の構成例を示した図である。 図７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８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９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１０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１１は、ビーコン・フレームのフォーマットの構成例を示した図である。 図１２は、ＮＢＯＩの記述例を示した図である。 図１３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１４は、各通信局がＴＢＴＴを設定した一例を示した図である。 図１４のように各通信局がＴＢＴＴを設定したときに優先送信期間を有効に利用できない場合を説明するための図である。 図１６は、各通信局がＴＢＴＴを設定したときに優先送信期間を有効に動作させるための手順の一例を示した図である。 図１７は、通信局がキャリア検出により送信不許可状態となっているときに、優先的に処理されるべきＲＴＳパケットを受信したことにより送信不許可状態を取り消すための動作手順を示したフローチャートである。 図１８は、各通信局がＴＢＴＴを設定したときに優先送信期間を有効に動作させるための手順についての他の例を示した図である。 図１９は、空きＴＢＴＴの探索処理を説明するための図である。 図２０は、図１４に示したビーコンの配置例に対し調査手順並びにＴＢＴＴの変更手順を経て最終的に決定された各局のビーコンの配置例を示した図である。 図２１は、フレーム・フォーマットの構成例を示した図である。 図２２は、送受危険帯をマークするための処理手順を説明するための図である。 図２３は、送受危険帯をマークするための処理手順を示したフローチャートである。 図２４は、補助ビーコンにより優先的なトラヒックの送信を行なう場合の手順を説明するための図である。 図２５は、アドホック・モード時のＩＥＥＥ８０２．１１の動作を説明するための図である。 図２６は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおけるフレーム・フォーマットの一例を示した図である。 図２７は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおいてフレーム・タイプ毎に定義されているフレーム・フィールドの構成例を示した図である。 図２８は、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づく通信手順（従来例）を説明するための図である。 図２９は、ＲＴＳ／ＣＴＳに基づくメディア・アクセス手順（従来例）を説明するための図である。 図３０は、ＩＥＥＥ８０２．１１で定義されているフレーム間隔を説明するための図である。 図３１は、ＩＥＥＥ８０２．１１において、通信局が伝送フレーム内に優先的な送信時間帯を設置して帯域予約伝送を行なう動作例（従来例）を示した図である。 図３２は、ＰＣＦの動作例（従来例）を示した図である。 図３３は、定期的あるいは準定期的な優先送信区間を提供する場合の問題点を説明するための図である。 図３４は、定期的あるいは準定期的な優先送信区間を提供する場合の問題点を説明するための図である。 図３５は、ネットワーク・トポロジの例を示した図である。 図３６は、図３５に示したようなネットワーク・トポロジにおけるスーパーフレームの構成例を示した図である。 図３７は、図３５に示したようなネットワーク・トポロジにおけるスーパーフレームの構成例を示した図である。 図３８は、通信局が例外的なタイミングでビーコンを送信する動作を説明するための図である。 図３９は、通信局が例外的なタイミングでビーコンを送信する動作を説明するための図である。 図４０は、図３８並びに図３９に示したＳＴＡ２のビーコン送信手順を説明するための図である。 図４１は、ネットワーク・トポロジの例を示した図である。 図４２は、図４１に示したようなネットワーク・トポロジにおけるスーパーフレームの構成例を示した図である。 図４３は、ネットワーク・トポロジの例を示した図である。 図４４は、図４３に示したネットワーク・トポロジにおいて、ＳＴＡ３が各状況に応じて行なう振る舞いを説明するための図である。 図４５は、図４３に示したネットワーク・トポロジにおいて、ＳＴＡ３が各状況に応じて行なう振る舞い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…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 (44)

1. 通信局が互いに制御局と被制御局の関係を持たず自律分散動作し、ネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信して隣接する通信局に自局の存在を通知し合うことによってネットワークを構築する複数の通信局からなる無線通信システムにおいて、
   通信局は、自局が優先送信を行なう時間を獲得するための所定の信号を送信することにより優先送信権を得て、優先送信が可能になるとともに、隣接する通信局から、当該隣接する通信局の優先送信に関する時間情報を含んだフレームを受信する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 通信局は、フレーム受信した隣接する通信局の優先送信に関する時間情報に基づいて、自己の優先送信に関する時間を決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 通信局は、フレーム受信した隣接する通信局の優先送信に関する時間情報とオーバーラップしないように、自己の優先送信に関する時間を決定する、
   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. 通信局は、隣接する通信局に対して、当該隣接する通信局の優先送信に関する時間情報の報告を要求するメッセージを送信する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
5. 通信局が互いに制御局と被制御局の関係を持たず自律分散動作し、ビーコン信号を送信して隣接する通信局に自局の存在を通知し合うことにより構築されるネットワーク内で通信動作を行なう無線通信装置であって、
   チャネル上で無線データを送受信する通信手段と、
   前記通信手段におけるデータの送受信動作を制御する通信制御手段と、
   送信フレームを生成する送信データ生成部と、
   前記通信手段が受信したデータを解析する受信データ解析部と、
   を備え、
   優先送信を行なう時間を獲得するための所定の信号を送信することにより優先送信権を得て、優先送信が可能になり、
   前記受信データ解析部は、隣接する通信局からの受信フレームから、該隣接する通信局の優先送信に関する時間情報を抽出する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
6. 前記通信制御手段は、フレーム受信した隣接する通信局の優先送信に関する時間情報に基づいて、自己の優先送信に関する時間を決定する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
7. 前記通信制御手段は、フレーム受信した隣接する通信局の優先送信に関する時間情報とオーバーラップしないように、自己の優先送信に関する時間を決定する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
8. 前記送信データ生成手段は、隣接する通信局に対して、当該隣接する通信局の優先送信に関する時間情報の報告を要求するメッセージを含むフレームを生成する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
9. 通信局が互いに制御局と被制御局の関係を持たず自律分散動作し、ビーコン信号を送信して隣接する通信局に自局の存在を通知し合うことにより構築されるネットワーク内で通信動作を行なう無線通信方法であって、
   優先送信を行なう時間を獲得するための所定の信号を送信することにより優先送信権を得て、優先送信が可能になるステップと、
   隣接する通信局からフレームを受信する受信ステップと、
   受信フレームから、該隣接する通信局の優先送信に関する時間情報を抽出する抽出ステップと、
   を有することを特徴とする無線通信方法。
10. フレーム受信した隣接する通信局の優先送信に関する時間情報に基づいて、自己の優先送信に関する時間を決定する決定ステップをさらに有する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信方法。
11. 前記決定ステップでは、フレーム受信した隣接する通信局の優先送信に関する時間情報とオーバーラップしないように、自己の優先送信に関する時間を決定する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の無線通信方法。
12. 隣接する通信局に対して、当該隣接する通信局の優先送信に関する時間情報の報告を要求するメッセージを含むフレームを生成するステップをさらに有する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信方法。
13. 通信局が互いに制御局と被制御局の関係を持たず自律分散動作し、ビーコン信号を送信して隣接する通信局に自局の存在を通知し合うことにより構築されるネットワーク内で通信動作を行なう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、前記コンピュータを、
    チャネル上で無線データを送受信する通信手段におけるデータの送受信動作を制御する通信制御手段、
    送信フレームを生成する送信データ生成部、
    前記通信手段が受信したデータを解析する受信データ解析部、
    として機能させ、
    優先送信を行なう時間を獲得するための所定の信号を送信することにより優先送信権を得て、優先送信が可能になり、
    前記受信データ解析部は、隣接する通信局からの受信フレームから、該隣接する通信局の優先送信に関する時間情報を抽出する、
    ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
14. 通信局は、信号検出に基づいて送信待機している期間中に、周辺局の優先利用領域において自局宛ての優先送信フレームを受信したことに応答して、送信不許可状態を解除し該優先送信フレームに応答したフレームを返信する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
15. 通信局が送信不許可状態を取り消した場合には、該優先利用領域に何らかの問題が発生している可能性があると判断し、原因を究明するための調査手順の開始を決定し、該調査手順を経て、優先送信区間の重複を回避する処理を実行する、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システム。
16. 第１の通信局から第２の通信局宛てに優先利用領域を利用した送信が行なわれる時間帯において、前記第２の通信局が第３の通信局からの信号が受信されると認識した場合に、
    前記第２の通信局が前記第３の通信局に対し、受信状況の報告を要求する第１のメッセージを送信し、
    前記第３の通信局が、前記第１のメッセージに応答して、優先利用領域を用いて送受信状態にある通信局に関する情報を含んだ第２のメッセージを返信し、
    前記第２の通信局が、前記第２のメッセージに記載されている、前記第３の通信局において優先利用領域を用いて送受信が行なわれる時間帯での送信の回避を要求する旨の第３のメッセージを前記第１の通信局に送信し、
    前記第１の通信局が、前記第３のメッセージに応答して、第２の通信局に宛てた送信時間帯を変更する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
17. 第１の通信局から第２の通信局宛てに優先利用領域を利用した送信が行なわれる時間帯において、前記第２の通信局が第３の通信局からの信号が受信されると認識した場合に、
    前記第２の通信局が前記第３の通信局に対し、自局が優先利用領域を用いて送受信状態にある通信局に関する情報を含んだ第２のメッセージを送信し、
    前記第３の通信局が、自局の通信相手となる第４の通信局に対し、前記第２のメッセージに記載されている、前記第２の通信局において優先利用領域を用いて送受信が行なわれる時間帯での送信の回避を要求する旨の第３のメッセージを送信し、
    前記第４の通信局が、前記第３のメッセージに応答して、第３の通信局に宛てた送信時間帯を変更する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
18. フレームを送信する通信局は優先度を示す優先度情報をフレーム中に記載し、
    フレームを受信した通信局は、当該フレームの受信に呼応して送信を行なうフレームに当該受信フレームに記載された優先度情報を転記する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
19. フレームを受信した通信局がフレーム受信に呼応して優先度情報を転記して送信するフレームは制御フレームである、
    ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信システム。
20. 通信局は、自局宛てでない優先送信フレームを受信したことに応答して、当該フレームの受信時間帯を送受危険帯として保持する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
21. ビーコンを送信する通信局は、ビーコン信号の送信時刻が予定していた時刻とは異なる場合に、該送信時刻の相違に関する情報を当該ビーコン信号に記載する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
22. 前記通信制御手段は、信号検出に基づいて送信待機している期間中に、周辺局の優先利用領域において自局宛ての優先送信フレームを受信したことに応答して、送信不許可状態を解除し該優先送信フレームに応答したフレームを返信する、
    ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
23. 前記通信制御手段は、送信不許可状態を取り消した場合には、該優先利用領域に何らかの問題が発生している可能性があるものと判断し、原因を究明するための調査手順の開始を決定し、該調査手順を経て、優先送信区間の重複を回避する処理を実行する、
    ことを特徴とする請求項２２に記載の無線通信装置。
24. 前記通信制御手段は、他の通信局が優先利用領域を用いて自局宛てに送信が行なわれる時間帯において、さらに他の通信局から自局宛てでない優先送信フレームを受信したことに応答して、調査手順の開始を決定するとともに、該調査手順の結果に基づいて優先利用領域の重複を回避する処理を実行する、
    ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
25. 前記通信制御手段は、自局宛てでない優先送信フレームの送信元となる他の通信局に対し受信状況の報告を要求する第１のメッセージを送信し、前記第１のメッセージに対する応答である第２のメッセージの記載に基づいて、自局宛てに優先利用領域を用いた送信を行なう通信局に対し優先利用領域が重複する時間帯での送信の回避を要求する第３のメッセージを送信する、
    ことを特徴とする請求項２４に記載の無線通信装置。
26. 前記通信制御手段は、自局宛てでない優先送信フレームの送信元となる他の通信局に対し自局の受信状況の報告を要求する第２のメッセージを送信する、
    ことを特徴とする請求項２５に記載の無線通信装置。
27. 前記通信制御手段は、前記第２のメッセージを受信したことに応答して、該第２のメッセージから自局が認識していない通信局のエントリのみを抽出し、自局宛てに優先利用領域を用いた送信を行なう通信局に対し、該抽出されたエントリに含まれる時間帯での送信は控えてもらうよう要求する旨の第３のメッセージを送信する、
    ことを特徴とする請求項２５又は２６のいずれかに記載の無線通信装置。
28. 前記通信制御手段は、前記第３のメッセージを受信したことに応答して、信号検出によりメディアの空き状態を確認した後に、送信時間帯を変更する、
    ことを特徴とする請求項２５に記載の無線通信装置。
29. 前記通信制御手段は、前記第３のメッセージに応答して送信時間帯を変更した後、前記第３のメッセージに記載されている要求を満足できたか否かの結果を報告する第４のメッセージを返信する、
    ことを特徴とする請求項２５に記載の無線通信装置。
30. 前記通信制御手段は、前記第３のメッセージに記載されている要求を満足できない場合には、優先利用領域の少なくとも一部における送信動作を停止する、
    ことを特徴とする請求項２５に記載の無線通信装置。
31. 前記通信制御手段は、前記第３のメッセージに記載されている要求を満足できない場合には、優先利用領域の少なくとも一部を別の通信局宛ての送信動作に利用する、
    ことを特徴とする請求項２５に記載の無線通信装置。
32. 前記受信データ解析部は、受信したフレームが優先利用領域にて送信されてきたか否かを含む優先度情報を当該受信フレームから抽出し、
    前記送信データ生成部は、フレームの受信に呼応して送信を行なうフレームに当該受信フレームに記載された優先度情報を転記する、
    ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
33. 前記送信データ生成部がフレームの受信に呼応して生成するフレームは制御フレームである、
    ことを特徴とする請求項３２に記載の無線通信装置。
34. 前記通信制御手段は、自局宛てでない優先送信フレームを受信したことに応答して、当該フレームの受信時間帯を送受危険帯として保持する、
    ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
35. 前記通信制御手段は、優先送信を行なう際に、優先送信の相手局に対し、送受危険帯の報告を要求するメッセージを送信する、
    ことを特徴とする請求項３４に記載の無線通信装置。
36. 前記通信制御手段は、優先送信の相手局が保持する送受危険帯以外の時間帯で優先送信利用領域を設定して優先送信を行なう、
    ことを特徴とする請求項３５に記載の無線通信装置。
37. 送受危険帯に関する情報を周辺局に報知する送受危険帯報知手段をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項３４に記載の無線通信装置。
38. 前記通信制御手段は、フレームの送信先通信局に宛てて送信を行なう場合には、該送信先通信局から受信した報知信号に記載されている送受危険帯を避けてフレーム送信を行なわせる、
    ことを特徴とする請求項３７に記載の無線通信装置。
39. 前記通信制御手段は、フレームの送信先通信局から受信した報知信号に記載されている送受危険帯において、該送信先通信局以外の通信局に宛てた送信を行なう、
    ことを特徴とする請求項３８に記載の無線通信装置。
40. 前記通信制御手段は、フレームの送信先通信局から受信信号に記載されている送受危険帯において、該外送信先通信局以外の通信局との間で利用する優先利用領域を設定する、
    ことを特徴とする請求項３８に記載の無線通信装置。
41. 前記通信制御手段はビーコン信号を送受信する時刻を制御し、
    前記送信データ生成部は、前記通信制御手段が設定したビーコン送信予定時刻を変更したときに、ビーコン信号の送信予定時刻と実際に送信された時刻との相違に関する情報を当該ビーコン信号に記載する、
    ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
42. 前記通信制御手段はビーコン信号を送受信する時刻を制御し、
    前記受信データ解析部は、ビーコン信号の受信時刻と、該ビーコン信号に記載されている送信時刻の相違に関する情報に基づいて、当該ビーコン信号が予定していた送信時刻を抽出する、
    ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
43. 信号検出に基づいて送信を待機するステップと、
    送信を待機している期間中に、周辺局の優先利用領域において自局宛ての優先送信フレームを受信したことに応答して、送信不許可状態を解除し該優先送信フレームに応答したフレームを返信するステップと、
    送信不許可状態を取り消した場合には、該優先利用領域に何らかの問題が発生している可能性があると判断し、原因を究明するための調査手順の開始を決定するステップと、
    該調査手順を経て、優先送信区間の重複を回避する処理を実行するステップと、
    をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の無線通信方法。
44. 前記コンピュータ・プログラムは、前記コンピュータを、さらに
    信号検出に基づいて送信を待機する手段、
    送信を待機している期間中に、周辺局の優先利用領域において自局宛ての優先送信フレームを受信したことに応答して、送信不許可状態を解除し該優先送信フレームに応答したフレームを返信する手順と、
    送信不許可状態を取り消した場合には、該優先利用領域に何らかの問題が発生している可能性があると判断し、原因を究明するための調査手順の開始を決定する手段、
    該調査手順を経て、優先送信区間の重複を回避する処理を実行する手段、
    として機能させることを特徴とする請求項１３に記載のコンピュータ・プログラム。

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