JP5086725B2 - 無線通信方法、無線通信システム及び無線通信装置 - Google Patents
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Description
本発明は、一定周期のスーパーフレーム期間内の任意の期間をアクティブ期間、残りをスリープ期間と定義してアクティブ期間を複数のタイムスロットに分割し、複数の無線通信装置の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う無線通信方法、無線通信システム及び無線通信装置に関する。
本発明は特に、定期的にデータを送信しながら移動を行う無線通信装置（ノード）が双方向にデータ交換する場合の低消費電力メディアアクセス制御（ＭＡＣ：Media Access Control）に関する。
本発明は特に、定期的にデータを送信しながら移動を行う無線通信装置（ノード）が双方向にデータ交換する場合の低消費電力メディアアクセス制御（ＭＡＣ：Media Access Control）に関する。
無線機器における無線ハードウェアの消費電力の低減は、重要な要求事項である。無線通信システムにおいて、特に省電力メカニズムが必要とされるアプリケーションの例としては、アクティブ電子タグシステムやセンサネットワークシステムなどが挙げられる。これらのアクティブ電子タグやセンサネットワークにおけるセンサノードなどは、携帯性、設置の容易／柔軟性が求められており、通常は小型の電池を内蔵した電池式ノードである。
これらのアクティブ電子タグシステムやセンサネットワークシステムなどのアプリケーションは、低トラフィックを特徴としている。アクティブ電子タグシステムでは、通常はアクティブ電子タグ自身のＩＤ（識別情報）を含む小さなデータの送信が行われる。また、非特許文献１に示されるようなＺｉｇＢｅｅ(登録商標）を用いたセンサネットワークシステムにおいても、センサノードは、小さなセンシングデータの間欠的な送信を行うことが多い。
近距離無線通信規格として下記の非特許文献１に示されるようなＺｉｇＢｅｅ（登録商標）では、ビーコン信号を同期信号として一定周期内の所定期間をアクティブ期間（スーパーフレーム期間）、残りをスリープ期間と定義して前記アクティブ期間を複数のタイムスロットに分割し、複数の無線通信装置の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う。また、他の従来例として下記の特許文献１には、多数の無線通信ノードが基地局や制御局などの他のノードを介することなく直接非同期の無線通信を行うアドホック通信システムとして、各無線通信ノードが送信するビーコン信号の直後に受信区間を設け、残りを未使用期間とする方法が提案されている。また、下記の特許文献２には、各無線通信ノードが送信するビーコン信号を同期信号として一定周期のスーパーフレーム期間を設定する場合に、ビーコン信号を送信するタイムスロットを決定する方法が提案されている。
これらのアクティブ電子タグシステムやセンサネットワークシステムなどのアプリケーションは、低トラフィックを特徴としている。アクティブ電子タグシステムでは、通常はアクティブ電子タグ自身のＩＤ（識別情報）を含む小さなデータの送信が行われる。また、非特許文献１に示されるようなＺｉｇＢｅｅ(登録商標）を用いたセンサネットワークシステムにおいても、センサノードは、小さなセンシングデータの間欠的な送信を行うことが多い。
近距離無線通信規格として下記の非特許文献１に示されるようなＺｉｇＢｅｅ（登録商標）では、ビーコン信号を同期信号として一定周期内の所定期間をアクティブ期間（スーパーフレーム期間）、残りをスリープ期間と定義して前記アクティブ期間を複数のタイムスロットに分割し、複数の無線通信装置の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う。また、他の従来例として下記の特許文献１には、多数の無線通信ノードが基地局や制御局などの他のノードを介することなく直接非同期の無線通信を行うアドホック通信システムとして、各無線通信ノードが送信するビーコン信号の直後に受信区間を設け、残りを未使用期間とする方法が提案されている。また、下記の特許文献２には、各無線通信ノードが送信するビーコン信号を同期信号として一定周期のスーパーフレーム期間を設定する場合に、ビーコン信号を送信するタイムスロットを決定する方法が提案されている。
省電力無線通信を可能とする非特許文献１では、衝突の発生を回避する手段として二つの手法が定義されている。以下に、そのうちの一つの手法を示す。図１４でＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）により空きタイムスロットを検出して送信する手順を示す。ＣＳＭＡ／ＣＡでは、無線チャネルの空き状態を確認する処理をＣＣＡ（Clear Channel Assessment）と呼ぶ。図１４に示す手法では、このＣＣＡを各タイムスロット内で行い、無線通信を行っているノードを検知した時には送信をやめることで、衝突の発生を回避することができる。最初のアクティブ期間ＡＰ１（タイムスロット＝０，１〜７）では、ノード１はノード２、３に対してタイムスロット＝１でデータを送信し、ノード２はノード１、３に対してタイムスロット＝４でデータを送信し、ノード３はノード１、２に対してタイムスロット＝６でデータを送信している。次のアクティブ期間ＡＰ２（タイムスロット＝０，１〜７）では、ノード３はノード１、２に対してタイムスロット＝１でデータを送信し、ノード２はノード１、３に対してタイムスロット＝５でデータを送信し、ノード１はノード１、３に対してタイムスロット＝７でデータを送信している。
二つには、タイムスロットの予約を要求してきたノードに対して、コーディネータが各ノードに対してタイムスロットの割り当てを実施することで、衝突発生の回避を保証する手法である。非特許文献１では、ネットワークの立ち上げと維持、各ノードの送信タイミングの指定などを行うコーディネータの制御下にノードを置くネットワーク構成を取ることができる。この場合、各ノードはコーディネータの指示するタイミングでデータを送信するので衝突を発生しない。
また、ＺｉｇＢｅｅ(登録商標）は、ＡＣＫ機能を持つことデータ到達確認を実現している。ＡＣＫを受信できない場合には、データパケットの再送を行うことで、データパケット到達の信頼性を上げている。データパケットをユニキャストした場合には、データパケット送信先でデータ受信が完了するとＡＣＫを送信先の特定を行わずに即座に送信する。ＡＣＫには受信データのシーケンス番号のみを含めることで、ＡＣＫメッセージ作成の時間を短縮している。この２つの特徴より、データ到達確認を完了するまでの時間を短縮している。また、ブロードキャスト時には、他のノードが転送したブロードキャストデータを受信することで、自ノードが送信したブロードキャストパケットに対するＡＣＫと判断することで、データ到達の確認が取れるようになっている。これはパッシブＡＣＫと呼ばれている。パッシブＡＣＫを用いることで、ＡＣＫメッセージ作成に必要とする時間をなくし、データ到達確認を完了するまでの時間を短縮している。
また、特許文献１では、周辺ノードがデータを送信しているタイミングを記録し、データ送信タイミングの衝突を避けて自ノードのデータ送信のタイミングを決定する手法が開示されている。この手法は、一定の周期（スーパーフレーム）でデータを送信するノード間でデータ交換を行うシステムであり、データ送信開始前にスーパーフレーム内でのスキャンを行い、周辺ノードがデータを送信しているタイミングを避けて自ノードのデータ送信のタイミングを決定する。以降、決定した送信タイミングでデータ送信を実行し続ける。
ＩＥＥＥ８０２．１５．４ 特開２００６−１２１３３２号公報（要約書）
二つには、タイムスロットの予約を要求してきたノードに対して、コーディネータが各ノードに対してタイムスロットの割り当てを実施することで、衝突発生の回避を保証する手法である。非特許文献１では、ネットワークの立ち上げと維持、各ノードの送信タイミングの指定などを行うコーディネータの制御下にノードを置くネットワーク構成を取ることができる。この場合、各ノードはコーディネータの指示するタイミングでデータを送信するので衝突を発生しない。
また、ＺｉｇＢｅｅ(登録商標）は、ＡＣＫ機能を持つことデータ到達確認を実現している。ＡＣＫを受信できない場合には、データパケットの再送を行うことで、データパケット到達の信頼性を上げている。データパケットをユニキャストした場合には、データパケット送信先でデータ受信が完了するとＡＣＫを送信先の特定を行わずに即座に送信する。ＡＣＫには受信データのシーケンス番号のみを含めることで、ＡＣＫメッセージ作成の時間を短縮している。この２つの特徴より、データ到達確認を完了するまでの時間を短縮している。また、ブロードキャスト時には、他のノードが転送したブロードキャストデータを受信することで、自ノードが送信したブロードキャストパケットに対するＡＣＫと判断することで、データ到達の確認が取れるようになっている。これはパッシブＡＣＫと呼ばれている。パッシブＡＣＫを用いることで、ＡＣＫメッセージ作成に必要とする時間をなくし、データ到達確認を完了するまでの時間を短縮している。
また、特許文献１では、周辺ノードがデータを送信しているタイミングを記録し、データ送信タイミングの衝突を避けて自ノードのデータ送信のタイミングを決定する手法が開示されている。この手法は、一定の周期（スーパーフレーム）でデータを送信するノード間でデータ交換を行うシステムであり、データ送信開始前にスーパーフレーム内でのスキャンを行い、周辺ノードがデータを送信しているタイミングを避けて自ノードのデータ送信のタイミングを決定する。以降、決定した送信タイミングでデータ送信を実行し続ける。
ＩＥＥＥ８０２．１５．４
しかしながら、上記の手法は、移動を行う通信ノードが双方向にデータ交換する通信システムにおいてノードが密集している場合には、必ずしも適用できる手法ではない。非特許文献１における一つ目の手法は、送信タイミングを各ノードのランダム性に依存して選択しているので、分散制御での送信を可能としている。しかし、一回のアクティブ期間内のタイムスロット数の倍のノードが相互の伝播範囲内に存在した場合に、通信が全くできない状態となる可能性がある。同一タイムスロット内において同一タイミングでＣＣＡを実施した２つのノードの組が、タイムスロットの数だけ存在すると、そのアクティブ期間内では通信が可能であったノードが存在できないことになる。これは、同一の無線伝播範囲内に密集して存在するノードの数が増えれば増えるほど、通信が不可能となる可能性が高まる。
非特許文献１における二つ目の手法は、送信路を保証しているので、コーディネータからタイムスロットの割り当てを受けたノードは確実にデータを送信できる。しかし、この保証機能は、ネットワークトポロジがコーディネータを中心としたスター型である場合に限定されている。ノードが移動することでノードの存在位置を固定できない通信システムにおいては、コーディネータという特殊な機能を持つノードを常に近隣に持つことはできない。また、コーディネータが移動ノードの近隣に常に存在したとしてもノードが移動する通信システムにおいてスター型トポロジの構成を行うことは非常に困難である。スター型トポロジを形成するための制御データの交換においても衝突を回避できなくては、データ送信を開始するができないことが問題となる。
また、データ送信のたびにタイムスロットの割り当てをコーディネータから受けなくてはならない。したがって、移動ノードがタイムスロットの割り当てを受けるために行うデータ交換においても衝突を回避できなくては、データ送信を開始することができないという問題を生じる。
また、ＺｉｇＢｅｅ(登録商標）のＡＣＫ機能も、定期的にデータを送信しながら移動を行うノードが密集している場合に用いることは困難である。ユニキャスト時には、データパケット内に記載された送信先のノードが、ＡＣＫを送信することでデータ到達の確認を取れるようにしているが、電子タグシステムのようなデータパケット内に送信先の情報を持たないシステムでは、データパケットを受信した複数のノードの中からＡＣＫを送信するノードを特定できないため、ＡＣＫが出せない。また、ＡＣＫを送信するノードを特定せずにデータパケットを受信したすべてのノードがＡＣＫを送信したとすると、送信衝突を起こす。ブロードキャスト時には、他のノードからパッシブＡＣＫを受信する必要があるが、電子タグシステムのようなデータパケットを転送しないシステムにおいては、パッシブＡＣＫの受信を期待することができない。このため、移動ノードが密集した状態では、ＺｉｇＢｅｅ(登録商標）のＡＣＫ機能を用いて、自ノードが送信したデータの到達を確認することができない。
また、ＺｉｇＢｅｅ(登録商標）のＡＣＫ機能も、定期的にデータを送信しながら移動を行うノードが密集している場合に用いることは困難である。ユニキャスト時には、データパケット内に記載された送信先のノードが、ＡＣＫを送信することでデータ到達の確認を取れるようにしているが、電子タグシステムのようなデータパケット内に送信先の情報を持たないシステムでは、データパケットを受信した複数のノードの中からＡＣＫを送信するノードを特定できないため、ＡＣＫが出せない。また、ＡＣＫを送信するノードを特定せずにデータパケットを受信したすべてのノードがＡＣＫを送信したとすると、送信衝突を起こす。ブロードキャスト時には、他のノードからパッシブＡＣＫを受信する必要があるが、電子タグシステムのようなデータパケットを転送しないシステムにおいては、パッシブＡＣＫの受信を期待することができない。このため、移動ノードが密集した状態では、ＺｉｇＢｅｅ(登録商標）のＡＣＫ機能を用いて、自ノードが送信したデータの到達を確認することができない。
特許文献１における手法では、データを送信するノードが増え続けると、スーパーフレーム内での送信タイミングの空きが少なくなり、データを送信できないノードが発生する。また、同時にスキャンを行い、同じ送信タイミングを選択したノード同士は、それ以降必ず送信衝突が発生する。したがって、移動するノードが集まり、ノードの通信可能範囲内の密集度が上がった場合に、データ送信要求を持つノードに対する送信機会を減らしてしまう。また、繰り返し送信衝突を発生していても、送信タイミングを変更する仕組みを持たないので、受信エラーを起こしたデータを再度送信する機会を持つことができない。
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、無線通信装置が密集した状態での衝突を防止することができる無線通信方法、無線通信システム及び無線通信装置を提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するために、一定周期のスーパーフレーム期間内の任意の期間をアクティブ期間、残りをスリープ期間と定義して前記アクティブ期間を複数のタイムスロットに分割し、複数の無線通信装置の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う無線通信方法において、
前記複数の無線通信装置の各々が、前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出し、前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定するステップと、
前記代表ノードとして決定された第１の無線通信装置が、前記代表ノードとなることを広告する代表ノード広告メッセージを送信するステップと、
前記代表ノードとして決定されなかった第２の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを受信した場合にデータパケットを送信するステップと、
前記第１の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを送信した後に前記データパケットを受信した場合に確認メッセージを送信するステップと、
前記第２の無線通信装置が、前記データパケットを送信した後に前記確認メッセージを受信した場合に次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を停止するステップとを、
備えたことを特徴とする。
この構成により、無線通信装置が密集した状態での衝突を防止することができる。
前記複数の無線通信装置の各々が、前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出し、前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定するステップと、
前記代表ノードとして決定された第１の無線通信装置が、前記代表ノードとなることを広告する代表ノード広告メッセージを送信するステップと、
前記代表ノードとして決定されなかった第２の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを受信した場合にデータパケットを送信するステップと、
前記第１の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを送信した後に前記データパケットを受信した場合に確認メッセージを送信するステップと、
前記第２の無線通信装置が、前記データパケットを送信した後に前記確認メッセージを受信した場合に次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を停止するステップとを、
備えたことを特徴とする。
この構成により、無線通信装置が密集した状態での衝突を防止することができる。
また、本発明は上記目的を達成するために、一定周期のスーパーフレーム期間内の任意の期間をアクティブ期間、残りをスリープ期間と定義して前記アクティブ期間を複数のタイムスロットに分割し、複数の無線通信装置の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う無線通信システムにおいて、
前記複数の無線通信装置の各々が、前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出し、前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定する手段と、
前記代表ノードとして決定された第１の無線通信装置が、前記代表ノードとなることを広告する代表ノード広告メッセージを送信する手段と、
前記代表ノードとして決定されなかった第２の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを受信した場合にデータパケットを送信する手段と、
前記第１の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを送信した後に前記データパケットを受信した場合に確認メッセージを送信する手段と、
前記第２の無線通信装置が、前記データパケットを送信した後に前記確認メッセージを受信した場合に次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を停止する手段とを
備えたことを特徴とする。
この構成により、無線通信装置が密集した状態での衝突を防止することができる。
前記複数の無線通信装置の各々が、前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出し、前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定する手段と、
前記代表ノードとして決定された第１の無線通信装置が、前記代表ノードとなることを広告する代表ノード広告メッセージを送信する手段と、
前記代表ノードとして決定されなかった第２の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを受信した場合にデータパケットを送信する手段と、
前記第１の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを送信した後に前記データパケットを受信した場合に確認メッセージを送信する手段と、
前記第２の無線通信装置が、前記データパケットを送信した後に前記確認メッセージを受信した場合に次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を停止する手段とを
備えたことを特徴とする。
この構成により、無線通信装置が密集した状態での衝突を防止することができる。
また、本発明は上記目的を達成するために、一定周期のスーパーフレーム期間内の任意の期間をアクティブ期間、残りをスリープ期間と定義して前記アクティブ期間を複数のタイムスロットに分割し、複数の無線通信装置の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う無線通信システムにおける前記無線通信装置であって、
前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出し、前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定する手段と、
前記代表ノードとして決定された場合、前記代表ノードとなることを広告する代表ノード広告メッセージを送信し、前記代表ノード広告メッセージを送信した後にデータパケットを受信した場合に確認メッセージを送信する手段と、
前記代表ノードとして決定されなかった場合、前記代表ノード広告メッセージを受信した場合にデータパケットを送信し、前記データパケットを送信した後に前記確認メッセージを受信した場合に次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を停止する手段とを、
備えた構成とした。
この構成により、無線通信装置が密集した状態での衝突を防止することができる。
前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出し、前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定する手段と、
前記代表ノードとして決定された場合、前記代表ノードとなることを広告する代表ノード広告メッセージを送信し、前記代表ノード広告メッセージを送信した後にデータパケットを受信した場合に確認メッセージを送信する手段と、
前記代表ノードとして決定されなかった場合、前記代表ノード広告メッセージを受信した場合にデータパケットを送信し、前記データパケットを送信した後に前記確認メッセージを受信した場合に次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を停止する手段とを、
備えた構成とした。
この構成により、無線通信装置が密集した状態での衝突を防止することができる。
また、前記確認メッセージを送信した後に、前記データパケットを受信しなかった場合、又は衝突検知タイムスロット数が基準値以下の場合に、次のアクティブ期間における前記代表ノード広告メッセージの送信を停止し、
前記データパケットの送信を停止した後に前記代表ノード広告メッセージを受信しなかった場合に、次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を再開する構成とした。
この構成により、無線通信装置が密集しなくなった場合にデータパケットの送信を再開することができる。
前記データパケットの送信を停止した後に前記代表ノード広告メッセージを受信しなかった場合に、次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を再開する構成とした。
この構成により、無線通信装置が密集しなくなった場合にデータパケットの送信を再開することができる。
また、前記代表ノードを決定する場合、前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出して、代表ノード候補となることを宣言する代表ノード候補宣言メッセージを次のアクティブ期間に送信し、前記代表ノード候補宣言メッセージを受信して所定の手法に基づいて前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定する構成とした。
この構成により、代表ノードを簡単に決定することができる。
この構成により、代表ノードを簡単に決定することができる。
また、前記代表ノードとして決定した無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージの送信を停止する場合に、次に代表ノード候補となる優先度を下げる構成とした。
この構成により、一部の無線通信装置が頻繁に代表ノードとなって自データパケットを送信できなくなることを防止することができる。
この構成により、一部の無線通信装置が頻繁に代表ノードとなって自データパケットを送信できなくなることを防止することができる。
本発明によれば、低消費電力を実現する移動ノードが密集した状態で送信衝突の発生頻度が上がりデータパケットの到達率が低下した場合に、自ノードが送信したデータパケットを受信したノードの存在を確認できる。また、周辺ノードへのデータパケット到達を確認できたノードが一時的にデータ送信を停止することで、同一タイムスロットの使用を試みるノードの数を減らすことができる。したがって、データパケットの受信確認を行いながら、データパケット送信の成功率を上げることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る無線通信方法、無線通信システム及び無線通信装置を示す説明図である。図１（ａ）は、ノード１(Node 1)とノード２（Node 2）、ノード２とノード３（Node 3）が通信可能な範囲に位置し、ノード１とノード３が通信可能な範囲に位置しないことを示している。この場合には、本発明では図１（ｂ）に示すように、ノード２が代表ノード（DesiＧnated Node、以下、ＤＧＮ）に状態遷移する。ここで、図１（ａ）、（ｂ）の状態をそれぞれ、スペアモード（Spare Mode）、デンスモード（Dense Mode）と言う。
また、本発明では、一定周期のスーパーフレーム期間内の任意の期間をアクティブ期間、残りをスリープ（インアクティブ）期間と定義して、アクティブ期間を図２に示すように複数のタイムスロット（＝０，１〜７）に分割し、複数の無線通信装置（ノード）の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う際、最初のタイムスロット＝０を管理用スロットとし、また、以降のタイムスロット＝１〜７のそれぞれをデータ送信用スロット（＝１〜７）及び制御用スロット（＝１〜７）と定義する。管理用スロット（＝０）は、ＤＧＮがＤＧＮ広告メッセージを送信し、また、衝突を許す。データ送信用スロット（＝１〜７）はＤＧＮとならなかったノード（通常ノード）がランダムに選択してデータ（パケット）を送信し、ＤＧＮはデータ送信用スロット（＝１〜７）でデータを受信すると、直後の制御用スロット（＝１〜７）で確認メッセージ（ＡＣＫ）を送信する。制御用スロット（＝１〜７）はまた、ＤＧＮがランダムに選択して制御パケットを送信する。
図３は制御用メッセージのフォーマットを示し、メッセージの種類（Type）と送信元のノードＩＤにより構成される。Typeは次のメッセージの種類を示す。
００：ＣＤＧＮ（Candidate of ＤＧＮ：代表ノード候補）宣言メッセージ
０１：ＤＧＮ広告メッセージ
１１：ＡＣＫ
００：ＣＤＧＮ（Candidate of ＤＧＮ：代表ノード候補）宣言メッセージ
０１：ＤＧＮ広告メッセージ
１１：ＡＣＫ
＜第１の実施の形態＞
図４、図５は第１の実施の形態の代表ノード候補（ＣＤＧＮ）の動作を説明するためのフローチャートである。図４において、まず、ＣＳＭＡ／ＣＤによりタイムスロットの使用率及び使用タイムスロットの衝突率により、Dense Mode（ＤＭ）に遷移してＣＤＧＮとなるか否かを判定する（ステップＳ１、Ｓ２）。ＣＤＧＮとならない場合には通常ノードへと遷移し（ステップＳ３）、次いで終了する。他方、ＣＤＧＮとなると判定した場合には、ＣＤＧＮ宣言メッセージを生成し（ステップＳ４）、次いでＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する制御用スロット（＝１〜７）を決定する（ステップＳ５）。次いでタイムスロットのタイミングが、ＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する制御用スロットか否かを判定し（ステップＳ６）、そうであればＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し（ステップＳ７）、他方、そうでなければ図５に詳しく示す受信処理を実行する（ステップＳ８）。ステップＳ８の受信処理では、図５に詳しく示すように受信パケットがＣＤＧＮ宣言メッセージか否かを判定し（ステップＳ３１）、そうであればそのＣＤＧＮ宣言メッセージを記録し（ステップＳ３２）、他方、そうでなければ受信パケットをデータパケットとして処理する（ステップＳ３３）。
図４、図５は第１の実施の形態の代表ノード候補（ＣＤＧＮ）の動作を説明するためのフローチャートである。図４において、まず、ＣＳＭＡ／ＣＤによりタイムスロットの使用率及び使用タイムスロットの衝突率により、Dense Mode（ＤＭ）に遷移してＣＤＧＮとなるか否かを判定する（ステップＳ１、Ｓ２）。ＣＤＧＮとならない場合には通常ノードへと遷移し（ステップＳ３）、次いで終了する。他方、ＣＤＧＮとなると判定した場合には、ＣＤＧＮ宣言メッセージを生成し（ステップＳ４）、次いでＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する制御用スロット（＝１〜７）を決定する（ステップＳ５）。次いでタイムスロットのタイミングが、ＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する制御用スロットか否かを判定し（ステップＳ６）、そうであればＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し（ステップＳ７）、他方、そうでなければ図５に詳しく示す受信処理を実行する（ステップＳ８）。ステップＳ８の受信処理では、図５に詳しく示すように受信パケットがＣＤＧＮ宣言メッセージか否かを判定し（ステップＳ３１）、そうであればそのＣＤＧＮ宣言メッセージを記録し（ステップＳ３２）、他方、そうでなければ受信パケットをデータパケットとして処理する（ステップＳ３３）。
図４に戻り、ステップＳ９では最終スロット（＝７）か否かを判定し、そうでなければステップＳ６に戻り、他方、そうであればステップＳ１０に進み、受信（及び送信）したＣＤＧＮ宣言メッセージから所定の手法（後述）でＤＧＮを決定する。次いで自ノードがＤＧＮとなるか否かを判断し（ステップＳ１１）、ＤＧＮとならない場合にＣＤＧＮからDense Mode（ＤＭ）の通常ノードに遷移し（ステップＳ１２）、次いで終了する。他方、ＤＧＮとなる場合にはＤＧＮ広告メッセージを生成し（ステップＳ１３）、次いで次のアクティブ期間のタイムスロット＝０でそのＤＧＮ広告メッセージを送信する（ステップＳ１４）。次いでデータパケットを受信したか否かを判断し（ステップＳ１５）、受信した場合にそのデータパケットを受信した制御スロットでＡＣＫを送信する（ステップＳ１６）。次いで最終タイムスロット＝７か否かを判断し（ステップＳ１７）、そうでなければステップＳ１５に戻り、他方、そうであればステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８ではアクティブ期間中にデータパケットを受信しなかったか否かを判断し、受信した場合にはステップＳ１４に戻って引き続きＤＧＮとしての動作を継続し、他方、受信しなかった場合にはステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では次のアクティブ期間でＤＧＮ広告メッセージの送信を停止し、次いで次のアクティブ期間でデータパケットを送信するタイムスロットを決定する（ステップＳ２０）。ＤＭ中は自ノードからのデータパケット送信を行っていないので、ステップＳ２０データパケットを送信するタイムスロットを決定する。次いで自ノードの送信タイムスロットのタイミングか否かを判断し（ステップＳ２１）、そうであればデータパケットを送信し（ステップＳ２２）、他方、そうでなければ図５に詳しく示す受信処理を実行する（ステップＳ２３）。次いで最終タイムスロット＝７か否かを判断し（ステップＳ２４）、そうでなければステップＳ２１に戻り、他方、そうであればステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では次のDense Mode（ＤＭ）となる機会でＣＤＧＮとなる優先度を下げ、次いでＤＭを終了し（ステップＳ２６）、次いでこの処理を終了する。
次に図６を参照して通常ノードの処理について説明する。まず、データパケットを送信するタイムスロットを決定し（ステップＳ４１）、次いで自ノードがデータパケットを送信するタイムスロットのタイミングか否かを判断する（ステップＳ４２）。そして、そうであればデータパケットを送信し（ステップＳ４３）、他方、そうでなければ図５に詳しく示す受信処理を実行する（ステップＳ４４）。次いで、最終タイムスロットか否かを判断し（ステップＳ４５）、そうでなければステップＳ４２に戻り、他方、そうであればステップＳ４６に進む。
ステップＳ４６では制御スロットでＣＤＧＮ宣言メッセージを受信したか否かを判断し、受信していなければステップＳ４１に戻り、他方、受信していれば受信したＣＤＧＮ宣言メッセージの中から所定の手法（後述）でＤＧＮ（他のノード）を決定する（ステップＳ４７）。以降、通常ノードはＳＭからＤＭへと状態遷移している。次いでデータパケット送信を停止中か否かを判断し（ステップＳ４８）、停止中の場合には図５に詳しく示す受信処理を実行し（ステップＳ４９）、次いでステップＳ５６に進む。他方、ステップＳ４８においてパケット送信を停止中でない場合には、データパケットを送信するタイムスロットを決定し（ステップＳ５０）、次いで自ノードがデータパケットを送信するタイムスロットのタイミングか否かを判断する（ステップＳ５１）。そして、そうであればデータパケットを送信し（ステップＳ５２）、次いで制御スロットでＡＣＫメッセージを受信した否かを判断する（ステップＳ５３）。そして、そうであればデータパケットの送信を停止し（ステップＳ５４）、次いでステップＳ５６に進む。他方、ステップＳ５３においてＡＣＫメッセージを受信しなかった場合にそのままステップＳ５６に進んでデータパケットの送信を停止しない。ステップＳ５１においてデータパケット送信タイムスロットでない場合には図５に詳しく示す受信処理を実行し（ステップＳ５５）、次いでステップＳ５６に進む。
ステップＳ５６では最終タイムスロットか否かを判断し、そうでなければステップＳ４８に戻り、他方、そうであればステップＳ５７に進む。ステップＳ５７ではタイムスロット＝０でＤＧＮ広告メッセージを受信したか、もしくはタイムスロット＝０で衝突を検出したか否かを判断し、いずれかであればステップＳ４８に戻ってＤＭを継続し、他方、いずれでもなければデータパケットの送信を再開し（ステップＳ５８）、次いでステップＳ４１に戻る。このとき、通常ノードはＤＭを終了し、ＳＭへと状態遷移している。
図７、図８は第１の実施の形態のノード１、２、３の動作例を示す。ここで、紙面の都合上、図７はアクティブ期間ＡＰ１、ＡＰ２を示し、図８はアクティブ期間ＡＰ３、ＡＰ４を示す。
＜アクティブ期間ＡＰ１＞
（１）前のアクティブ期間で衝突を検知してＣＤＧＮへの遷移を決定したノード１は、アクティブ期間ＡＰ１の制御スロット＝１でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し、
（２）前のアクティブ期間で衝突を検知しないノード３は、アクティブ期間ＡＰ１のデータ送信スロット＝４でデータパケットを送信し、
（３）前のアクティブ期間で衝突を検知してＣＤＧＮへの遷移を決定したノード２は、アクティブ期間ＡＰ１の制御スロット＝７でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する。
（４）（５）（６）ノード１、２、３は、受信及び送信したＣＤＧＮ宣言メッセージの中から所定の手法（例えばノードＩＤが最小のノード）で代表ノード（ＤＧＮ）を選出し、ここでは、ノードＩＤが最小のノード１をＤＧＮとして選出する。ここでＣＤＧＮへと遷移していたノード２は通常ノードへと遷移する（図４のステップＳ１０〜Ｓ１２）。以下、アクティブ期間ＡＰ２〜ＡＰ４まで、代表ノードとなるノード１を「代表ノード１」と記載する。同様に、代表ノードとはならずに通常ノードであるノード２及びノード３を「通常ノード２」及び「通常ノード３」と記載する。
＜アクティブ期間ＡＰ１＞
（１）前のアクティブ期間で衝突を検知してＣＤＧＮへの遷移を決定したノード１は、アクティブ期間ＡＰ１の制御スロット＝１でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し、
（２）前のアクティブ期間で衝突を検知しないノード３は、アクティブ期間ＡＰ１のデータ送信スロット＝４でデータパケットを送信し、
（３）前のアクティブ期間で衝突を検知してＣＤＧＮへの遷移を決定したノード２は、アクティブ期間ＡＰ１の制御スロット＝７でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する。
（４）（５）（６）ノード１、２、３は、受信及び送信したＣＤＧＮ宣言メッセージの中から所定の手法（例えばノードＩＤが最小のノード）で代表ノード（ＤＧＮ）を選出し、ここでは、ノードＩＤが最小のノード１をＤＧＮとして選出する。ここでＣＤＧＮへと遷移していたノード２は通常ノードへと遷移する（図４のステップＳ１０〜Ｓ１２）。以下、アクティブ期間ＡＰ２〜ＡＰ４まで、代表ノードとなるノード１を「代表ノード１」と記載する。同様に、代表ノードとはならずに通常ノードであるノード２及びノード３を「通常ノード２」及び「通常ノード３」と記載する。
＜アクティブ期間ＡＰ２＞
（７）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の管理用スロット＝０でＤＧＮ広告メッセージを送信し、
（８）通常ノード２はアクティブ期間ＡＰ２のデータ送信スロット＝４でデータパケットを送信し、
（９）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の制御スロット＝４でＡＣＫを送信する。通常ノード２はデータ送信スロット＝４で送信したデータパケットに対し、制御スロット＝４でＡＣＫを受信したので、次にアクティブ期間ＡＰ３でのデータパケット送信を停止する（図６のステップＳ５０〜Ｓ５４）。
（１０）通常ノード３はこのＡＣＫ（宛先はないがノード２宛）を受信するが、同じデータ送信スロット＝４でデータパケットを送信していないので破棄する。
（７）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の管理用スロット＝０でＤＧＮ広告メッセージを送信し、
（８）通常ノード２はアクティブ期間ＡＰ２のデータ送信スロット＝４でデータパケットを送信し、
（９）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の制御スロット＝４でＡＣＫを送信する。通常ノード２はデータ送信スロット＝４で送信したデータパケットに対し、制御スロット＝４でＡＣＫを受信したので、次にアクティブ期間ＡＰ３でのデータパケット送信を停止する（図６のステップＳ５０〜Ｓ５４）。
（１０）通常ノード３はこのＡＣＫ（宛先はないがノード２宛）を受信するが、同じデータ送信スロット＝４でデータパケットを送信していないので破棄する。
（１１）通常ノード３はアクティブ期間ＡＰ２のデータ送信スロット＝７でデータパケットを送信し、
（１２）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の制御スロット＝７でＡＣＫを送信する。通常ノード３はデータ送信スロット＝７で送信したデータパケットに対し、制御スロット＝７でＡＣＫを受信したので、次にアクティブ期間ＡＰ３でのデータパケット送信を停止する（図６のステップＳ５０〜Ｓ５４）。
（１３）通常ノード２はこのＡＣＫ（宛先はないがノード３宛）を受信するが、同じデータ送信スロット＝７でデータパケットを送信していないので破棄する。
（１２）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の制御スロット＝７でＡＣＫを送信する。通常ノード３はデータ送信スロット＝７で送信したデータパケットに対し、制御スロット＝７でＡＣＫを受信したので、次にアクティブ期間ＡＰ３でのデータパケット送信を停止する（図６のステップＳ５０〜Ｓ５４）。
（１３）通常ノード２はこのＡＣＫ（宛先はないがノード３宛）を受信するが、同じデータ送信スロット＝７でデータパケットを送信していないので破棄する。
＜アクティブ期間ＡＰ３＞
（１４）（１５）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の終了後、図４のステップＳ１８（データ送信ノードの存在の判定）でＤＭを維持するかの判定を行い、この場合にはアクティブ期間ＡＰ２でデータ送信ノードが存在するのでＤＭ維持と判定し、次のアクティブ期間ＡＰ３の管理用スロット＝０でＤＧＮ広告メッセージを送信する。
（１６）（１７）通常ノード２、３はアクティブ期間ＡＰ２でＡＣＫを受信した（図６のステップＳ５３でYes）ので、次のアクティブ期間ＡＰ３のデータパケットの送信を停止
する（図６のステップＳ５４）。また、アクティブ期間ＡＰ２の管理用スロット＝０でＤＧＮ広告メッセージを受信している（図６のステップＳ５７でYes）ので、ＤＭを維持する。
（１４）（１５）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の終了後、図４のステップＳ１８（データ送信ノードの存在の判定）でＤＭを維持するかの判定を行い、この場合にはアクティブ期間ＡＰ２でデータ送信ノードが存在するのでＤＭ維持と判定し、次のアクティブ期間ＡＰ３の管理用スロット＝０でＤＧＮ広告メッセージを送信する。
（１６）（１７）通常ノード２、３はアクティブ期間ＡＰ２でＡＣＫを受信した（図６のステップＳ５３でYes）ので、次のアクティブ期間ＡＰ３のデータパケットの送信を停止
する（図６のステップＳ５４）。また、アクティブ期間ＡＰ２の管理用スロット＝０でＤＧＮ広告メッセージを受信している（図６のステップＳ５７でYes）ので、ＤＭを維持する。
＜アクティブ期間ＡＰ４＞
（１８）（１９）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ３の終了後、同じく図４のステップＳ１８（データ送信ノードの存在の判定）でＤＭを維持するかの判定を行い、この場合にはアクティブ期間ＡＰ３でデータ送信ノードが存在しないので、アクティブ期間ＡＰ４でのＤＧＮ広告メッセージの送信を停止し（ステップＳ１９）、アクティブ期間ＡＰ４のデータ送信スロット＝２で自ノードのデータパケットを送信する。
（２０）（２１）通常ノード２、３はアクティブ期間ＡＰ３でＤＧＮ広告メッセージを受信している（図６のステップＳ５７でYes）ので、ＤＭを維持する。
（１８）（１９）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ３の終了後、同じく図４のステップＳ１８（データ送信ノードの存在の判定）でＤＭを維持するかの判定を行い、この場合にはアクティブ期間ＡＰ３でデータ送信ノードが存在しないので、アクティブ期間ＡＰ４でのＤＧＮ広告メッセージの送信を停止し（ステップＳ１９）、アクティブ期間ＡＰ４のデータ送信スロット＝２で自ノードのデータパケットを送信する。
（２０）（２１）通常ノード２、３はアクティブ期間ＡＰ３でＤＧＮ広告メッセージを受信している（図６のステップＳ５７でYes）ので、ＤＭを維持する。
（２２）代表ノード１は次のDense Mode（ＤＭ）となる機会でＣＤＧＮとなる優先度を下げ（図４のステップＳ２５）、次のアクティブ期間からデータパケット送信を開始する。
（２３）（２４）通常ノード２、３はアクティブ期間ＡＰ４でＤＧＮ広告メッセージを受信していないのでＤＭ終了と判定し、次のアクティブ期間からデータパケット送信を開始（再開）する。
（２３）（２４）通常ノード２、３はアクティブ期間ＡＰ４でＤＧＮ広告メッセージを受信していないのでＤＭ終了と判定し、次のアクティブ期間からデータパケット送信を開始（再開）する。
＜第２の実施の形態＞
次に図９は第２の実施の形態の代表ノード候補（ＣＤＧＮ）の動作を説明するためのフローチャートである。第２の実施の形態では、ＣＤＧＮ宣言メッセージを同じアクティブ期間の管理用スロット（＝０）と制御スロットの両方で送信する。図９において、まず、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４はそれぞれ図４のステップＳ１〜Ｓ４と同じであるので、説明を省略する。ステップＳ１０４においてＣＤＧＮ宣言メッセージを生成すると、データパケットを送信するタイムスロットを決定する（ステップＳ１０５）。次いでＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する制御スロットを決定し（ステップＳ１０６）、次いでＣＤＧＮ宣言メッセージを管理用スロット＝０で送信する（ステップＳ１０７）。
次に図９は第２の実施の形態の代表ノード候補（ＣＤＧＮ）の動作を説明するためのフローチャートである。第２の実施の形態では、ＣＤＧＮ宣言メッセージを同じアクティブ期間の管理用スロット（＝０）と制御スロットの両方で送信する。図９において、まず、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４はそれぞれ図４のステップＳ１〜Ｓ４と同じであるので、説明を省略する。ステップＳ１０４においてＣＤＧＮ宣言メッセージを生成すると、データパケットを送信するタイムスロットを決定する（ステップＳ１０５）。次いでＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する制御スロットを決定し（ステップＳ１０６）、次いでＣＤＧＮ宣言メッセージを管理用スロット＝０で送信する（ステップＳ１０７）。
次いでデータパケットを送信するタイムスロットのタイミングか否かを判断し（ステップＳ１０８）、そうであればステップＳ１０９に進み、他方、そうでなければステップＳ１１１に進んで図５に詳しく示す受信処理を実行し、次いでステップＳ１１２に進む。ステップＳ１０９ではデータパケットを送信し、次いでデータパケットの送信を停止し（ステップＳ１１０）、次いでステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２ではＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する制御スロットのタイミングか否かを判断し、そうであればＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し（ステップＳ１１３）、次いでステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１２でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する制御スロットでなければ図５に詳しく示す受信処理を実行し、次いでステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５では最終タイムスロットか否かを判断し、そうであればステップＳ１０８に戻り、他方、そうでなければステップＳ１１６に進む。
ステップＳ１１６では受信（及び送信）したＣＤＧＮ宣言メッセージからＤＧＮを決定し、次いで自ノードがＤＧＮとなる場合にはＤＧＮ広告メッセージを生成し（ステップＳ１１７→ステップＳ１１８）、次いでステップＳ１２０に進む。ステップＳ１１７において自ノードがＤＧＮとならない場合にはＣＤＧＮからDense Mode（ＤＭ）の通常ノードに遷移し（ステップＳ１１９）、次いで終了する。ステップＳ１２０ではＤＧＮ広告メッセージをタイムスロット＝０で送信し、次いでデータパケットを受信したか否かを判断し（ステップＳ１２１）、受信した場合にはデータパケットを受信したデータ送信用スロットの直後の制御スロットでＡＣＫを送信する（ステップＳ１２２）。次いで最終タイムスロットか否かを判断し（ステップＳ１２３）、そうでなければステップＳ１２１に戻り、他方、そうでなければステップＳ１２４に進む。
ステップＳ１２４では、衝突を検知するタイムスロット数が基準値より減少したか否かを判断し、減少していない場合にはステップＳ１２０に戻ってＤＭを継続し、他方、減少した場合にはステップＳ１２５に進む。ステップＳ１２５では、次のアクティブ期間でＤＧＮ広告メッセージの送信を停止し、ステップＳ１２６では次のＤＭとなる機会でＣＤＧＮとなる優先度を下げ、次いでＤＭを終了し（ステップＳ１２７）、次いでこの処理を終了する。
次に図１０を参照して第２の実施の形態の通常ノードの処理について説明する。図１０ではステップＳ４２−１〜Ｓ４２−６の処理が図６に示すステップＳ４２〜Ｓ４４と異なっている。まず、データパケットを送信するタイムスロットを決定し（ステップＳ４１）、次いでタイムスロット＝０でＣＤＧＮ宣言メッセージを受信したか、もしくは衝突を検出したか否かを判断する（ステップＳ４２−１）。いずれかであればステップＳ４２−２に進み、他方、いずれでもなければステップＳ４２−４に分岐する。ステップＳ４２−２ではデータパケット送信を停止し、次いで図５に詳しく示す受信処理を実行し（ステップＳ４２−３）、次いでステップＳ４５に進む。ステップＳ４２−４では自ノードがデータパケットを送信するタイムスロットか否かを判断し、そうであればデータパケットを送信し（ステップＳ４２−５）、次いでステップＳ４５に進む。他方、そうでなければ図５に詳しく示す受信処理を実行し（ステップＳ４２−６）、次いでステップＳ４５に進む。ＣＤＧＮ宣言メッセージの存在は、自ノードの周辺にノードが密集しており送信衝突が発生している検知したノードが存在していることを意味しているので、ステップＳ４２−１でＹＥＳと判定されたノードは直ちにデータパケット送信を停止して（ステップＳ４２−２）、新たな送信衝突を発生させる原因を作ることを避ける。
ステップＳ４５〜Ｓ４７の処理は図６と同じであるが、ステップＳ４７とＳ４８の間にステップＳ４７ａが追加されている。ステップＳ４７において、受信したＣＤＧＮ宣言メッセージの中から所定の手法でＤＧＮを決定すると、ステップＳ４７ａではデータパケットの送信を再開し、次いでステップＳ４８に進む。ステップＳ４８以下の処理は、図６と同じであるので説明を省略する。
図１１、図１２は第２の実施の形態のノード１、２、３の動作例を示す。同じく紙面の都合上、図１１はアクティブ期間ＡＰ１、ＡＰ２を示し、図１２はアクティブ期間ＡＰ３を示す。
＜アクティブ期間ＡＰ１＞
（１）前のアクティブ期間で衝突を検知してＣＤＧＮへの遷移を決定したノード１は、アクティブ期間ＡＰ１の管理用スロット（＝０）でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し、
（２）前のアクティブ期間で衝突を検知してＣＤＧＮへの遷移を決定したノード２も同じく、アクティブ期間ＡＰ１の管理用スロット（＝０）でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し、
（３）前のアクティブ期間で衝突を検知しなかったノード３は、アクティブ期間ＡＰ１の管理用スロット（＝０）での衝突を検知する。
（４）ノード１はアクティブ期間ＡＰ１のデータ送信用スロット（＝４）でデータパケットを送信し、
（５）ノード１はアクティブ期間ＡＰ１の制御用スロット（＝４）でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し、
（６）ノード２はアクティブ期間ＡＰ１のデータ送信用スロット（＝６）でデータパケットを送信し、
（７）ノード２はアクティブ期間ＡＰ１の制御用スロット（＝６）でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する。
＜アクティブ期間ＡＰ１＞
（１）前のアクティブ期間で衝突を検知してＣＤＧＮへの遷移を決定したノード１は、アクティブ期間ＡＰ１の管理用スロット（＝０）でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し、
（２）前のアクティブ期間で衝突を検知してＣＤＧＮへの遷移を決定したノード２も同じく、アクティブ期間ＡＰ１の管理用スロット（＝０）でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し、
（３）前のアクティブ期間で衝突を検知しなかったノード３は、アクティブ期間ＡＰ１の管理用スロット（＝０）での衝突を検知する。
（４）ノード１はアクティブ期間ＡＰ１のデータ送信用スロット（＝４）でデータパケットを送信し、
（５）ノード１はアクティブ期間ＡＰ１の制御用スロット（＝４）でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し、
（６）ノード２はアクティブ期間ＡＰ１のデータ送信用スロット（＝６）でデータパケットを送信し、
（７）ノード２はアクティブ期間ＡＰ１の制御用スロット（＝６）でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する。
（８）（９）ノード１、２は、受信(及び送信)したＣＤＧＮ宣言メッセージの中から所定の手法（例えばノードＩＤが最小のノード）でＤＧＮ（代表ノード）を選出し、ここでは、ノードＩＤが最小のノード１をＤＧＮとして選出する。
（１０）ノード３は、アクティブ期間ＡＰ１の管理用スロット（＝０）での衝突を検知したので、アクティブ期間ＡＰ１でのパケット送信を停止する(図１０のステップＳ４２−１→Ｓ４２−２)。また、制御用スロット（＝４、６）で受信したＣＤＧＮ宣言メッセージの中から所定の手法（例えばノードＩＤが最小のノード）でＤＧＮを選出し、ここでは、ノードＩＤが最小のノード１をＤＧＮとして選出する。ここでＣＤＧＮへと遷移していたノード２は通常ノードへと遷移する（図９のステップＳ１１６〜Ｓ１１９）。以下、アクティブ期間ＡＰ２〜ＡＰ４まで、代表ノードとなるノード１を「代表ノード１」と記載する。同様に、代表ノードとはならずに通常ノードであるノード２及びノード３を「通常ノード２」及び「通常ノード３」と記載する。
（１０）ノード３は、アクティブ期間ＡＰ１の管理用スロット（＝０）での衝突を検知したので、アクティブ期間ＡＰ１でのパケット送信を停止する(図１０のステップＳ４２−１→Ｓ４２−２)。また、制御用スロット（＝４、６）で受信したＣＤＧＮ宣言メッセージの中から所定の手法（例えばノードＩＤが最小のノード）でＤＧＮを選出し、ここでは、ノードＩＤが最小のノード１をＤＧＮとして選出する。ここでＣＤＧＮへと遷移していたノード２は通常ノードへと遷移する（図９のステップＳ１１６〜Ｓ１１９）。以下、アクティブ期間ＡＰ２〜ＡＰ４まで、代表ノードとなるノード１を「代表ノード１」と記載する。同様に、代表ノードとはならずに通常ノードであるノード２及びノード３を「通常ノード２」及び「通常ノード３」と記載する。
＜アクティブ期間ＡＰ２＞
（１１）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の管理用スロット（＝０）でＤＧＮ広告メッセージを送信し、
（１２）通常ノード２はアクティブ期間ＡＰ２のデータ送信用スロット（＝４）でデータパケットを送信し、
（１３）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の制御用スロット（＝４）でＡＣＫを送信する。通常ノード２はデータ送信スロット＝４で送信したデータパケットに対し、制御スロット＝４でＡＣＫを受信したので、次にアクティブ期間ＡＰ３でのデータパケット送信を停止する（図１０のステップＳ５０〜Ｓ５４）。
（１４）通常ノード３はこのＡＣＫ（宛先はないがノード２宛）を受信するが、同じデータ送信スロット＝４でデータパケットを送信していないので破棄する。
（１１）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の管理用スロット（＝０）でＤＧＮ広告メッセージを送信し、
（１２）通常ノード２はアクティブ期間ＡＰ２のデータ送信用スロット（＝４）でデータパケットを送信し、
（１３）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の制御用スロット（＝４）でＡＣＫを送信する。通常ノード２はデータ送信スロット＝４で送信したデータパケットに対し、制御スロット＝４でＡＣＫを受信したので、次にアクティブ期間ＡＰ３でのデータパケット送信を停止する（図１０のステップＳ５０〜Ｓ５４）。
（１４）通常ノード３はこのＡＣＫ（宛先はないがノード２宛）を受信するが、同じデータ送信スロット＝４でデータパケットを送信していないので破棄する。
（１５）通常ノード３はアクティブ期間ＡＰ２のデータ送信用スロット（＝７）でデータパケットを送信し、
（１６）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の制御用スロット（＝７）でＡＣＫを送信する。通常ノード３はデータ送信スロット＝７で送信したデータパケットに対し、制御スロット＝７でＡＣＫを受信したので、次にアクティブ期間ＡＰ３でのデータパケット送信を停止する（図１０のステップＳ５０〜Ｓ５４）。
（１７）通常ノード２はこのＡＣＫ（宛先はないがノード３宛）を受信するが、データ送信スロット＝７でデータパケットを送信していないので破棄する。
（１６）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の制御用スロット（＝７）でＡＣＫを送信する。通常ノード３はデータ送信スロット＝７で送信したデータパケットに対し、制御スロット＝７でＡＣＫを受信したので、次にアクティブ期間ＡＰ３でのデータパケット送信を停止する（図１０のステップＳ５０〜Ｓ５４）。
（１７）通常ノード２はこのＡＣＫ（宛先はないがノード３宛）を受信するが、データ送信スロット＝７でデータパケットを送信していないので破棄する。
（１８）代表ノード１は図９に示すステップＳ１２４〜Ｓ１２７において、ＤＭを維持するか否かを判定し、例えば衝突検知スロット数が減少したらＤＭ終了と判定し、次のアクティブ期間ＡＰ３でのＤＧＮ広告メッセージの送信を停止する。また、次のアクティブ期間ＡＰ３でのデータパケット送信を再開する。
（１９）（２０）通常ノード２、３はＡＣＫを受信したので、ＤＭ中はデータパケットの送信を停止する。但し、ＤＧＮ広告メッセージを管理用スロット（＝０）で受信しなくなったらデータパケット送信を再開する。
（１９）（２０）通常ノード２、３はＡＣＫを受信したので、ＤＭ中はデータパケットの送信を停止する。但し、ＤＧＮ広告メッセージを管理用スロット（＝０）で受信しなくなったらデータパケット送信を再開する。
＜アクティブ期間ＡＰ３＞
（２１）通常ノード２はアクティブ期間ＡＰ３のデータ送信用スロット（＝１）でデータパケットを送信し、
（２２）通常ノード１はアクティブ期間ＡＰ３のデータ送信用スロット（＝３）でデータパケットを送信し、
（２３）通常ノード３はアクティブ期間ＡＰ３のデータ送信用スロット（＝６）でデータパケットを送信する。
（２４）通常ノード１は次のＤＭ遷移の機会ではＣＤＧＭとなる優先度を下げる。
（２５）（２６）通常ノード２、３はアクティブ期間ＡＰ３では管理用スロット（＝０）でＤＧＮ広告メッセージを受信しなかったので、データパケット送信を再開し、（２１）及び（２３）においてデータパケットの送信を行った。
（２１）通常ノード２はアクティブ期間ＡＰ３のデータ送信用スロット（＝１）でデータパケットを送信し、
（２２）通常ノード１はアクティブ期間ＡＰ３のデータ送信用スロット（＝３）でデータパケットを送信し、
（２３）通常ノード３はアクティブ期間ＡＰ３のデータ送信用スロット（＝６）でデータパケットを送信する。
（２４）通常ノード１は次のＤＭ遷移の機会ではＣＤＧＭとなる優先度を下げる。
（２５）（２６）通常ノード２、３はアクティブ期間ＡＰ３では管理用スロット（＝０）でＤＧＮ広告メッセージを受信しなかったので、データパケット送信を再開し、（２１）及び（２３）においてデータパケットの送信を行った。
図１１は本発明に係る無線通信装置（ノード）１０の構成を示す。各タイムスロット上のキャリアは無線アンテナ１１を経由して受信され、次いで無線受信手段１２により復調されて衝突検知手段１３と、ＣＤＧＮ宣言メッセージ解析手段１４と、ＤＧＮ広告メッセージ解析手段１５と、ＡＣＫ解析手段１６とデータパケット解析手段１７に印加される。各タイムスロット上のキャリアの衝突は衝突検知手段１３で検知され、検知された衝突発生スロット１９ａが情報記憶手段１９に記憶される。また、各タイムスロット上のＣＤＧＮ宣言メッセージはＣＤＧＮ宣言メッセージ解析手段１４で解析され、解析されたＣＤＧＮ宣言メッセージ１９ｃが情報記憶手段１９に記憶される。情報記憶手段１９にはまた、使用されていたスロット数１９ｂと、自ノードのＤＧＮに決定したノードのＩＤ１９ｄと、ＣＤＧＮに遷移する優先度１９ｅが記憶される。
また、各タイムスロット上のＤＧＮ広告メッセージと、ＡＣＫとデータパケットがそれぞれＤＧＮ広告メッセージ解析手段１５と、ＡＣＫ解析手段１６とデータパケット解析手段１７により解析される。解析されたＤＧＮ広告メッセージとＡＣＫに基づいて、「データパケット送信停止の制御手段」１８によりデータパケット送信停止が判断される。「ＣＤＧＮ遷移の判定手段」２０は情報記憶手段１９に記憶されている衝突発生スロット１９ａと、「使用されていたスロット数」１９ｂに基づいてＣＤＧＮに遷移するかを判定し、また、「ＣＤＧＮに遷移する優先度」１９ｅを下げる。「ＤＧＮ遷移の判定手段」２１は情報記憶手段１９に記憶されているＣＤＧＮ宣言メッセージ１９ｃに基づいてＤＧＮに遷移するかを判定する。
「ＤＧＮ広告メッセージの送信制御手段」２２は、「ＤＧＮ遷移の判定手段」２１がＤＧＮに遷移すると判定した場合にＤＧＮ広告メッセージを生成し、「ＣＤＧＮ宣言メッセージ送信制御手段」２３は「ＣＤＧＮ遷移の判定手段」２０がＣＤＧＮに遷移すると判定した場合にＣＤＧＮ宣言メッセージを生成する。また、「データパケットの送信制御手段」２４は、「データパケット送信停止の制御手段」１８がデータパケット送信を停止すると判定した場合にデータパケット送信を停止し、「ＡＣＫの送信制御手段」２５はデータパケット解析手段１８により解析されたデータパケットに基づいてＡＣＫの送信を制御する。これら送信制御手段２２〜２５により生成されたメッセージ等は、無線送信手段２６により変調されて無線アンテナ１１を経由して送信される。
なお、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又はすべてを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブ ル・プロセッサーを利用してもよい。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。例えば、バイオ技術の適用などが可能性としてあり得る。
本発明は、無線通信装置が密集した状態での衝突を防止することができるという効果を有し、無線通信ネットワークの小型の電池式ノード、特に交換するデータの小さい電子タグシステムのほか、他のネットワーク機器に適用することができる。
１０ 無線通信装置（ノード）
１１ 無線アンテナ
１２ 無線受信手段
１３ 衝突検知手段
１４ ＣＤＧＮ宣言メッセージ解析手段
１５ ＤＧＮ広告メッセージ解析手段
１６ ＡＣＫ解析手段
１７ データパケット解析手段
１８ データパケット送信停止の制御手段
１９ 情報記憶手段
１９ａ 衝突発生スロット
１９ｂ 使用されていたスロット数
１９ｃ ＣＤＧＮ宣言メッセージ
１９ｄ 自ノードのＤＧＮに決定したノードのＩＤ
１９ｅ ＣＤＧＮに遷移する優先度
２１ ＤＧＮ遷移の判定手段
２２ ＤＧＮ広告メッセージの送信制御手段
２３ ＣＤＧＮ宣言メッセージ送信制御手段
２４ データパケットの送信制御手段
２５ ＡＣＫの送信制御手段
２６ 無線送信手段
１１ 無線アンテナ
１２ 無線受信手段
１３ 衝突検知手段
１４ ＣＤＧＮ宣言メッセージ解析手段
１５ ＤＧＮ広告メッセージ解析手段
１６ ＡＣＫ解析手段
１７ データパケット解析手段
１８ データパケット送信停止の制御手段
１９ 情報記憶手段
１９ａ 衝突発生スロット
１９ｂ 使用されていたスロット数
１９ｃ ＣＤＧＮ宣言メッセージ
１９ｄ 自ノードのＤＧＮに決定したノードのＩＤ
１９ｅ ＣＤＧＮに遷移する優先度
２１ ＤＧＮ遷移の判定手段
２２ ＤＧＮ広告メッセージの送信制御手段
２３ ＣＤＧＮ宣言メッセージ送信制御手段
２４ データパケットの送信制御手段
２５ ＡＣＫの送信制御手段
２６ 無線送信手段
Claims (12)
- 一定周期のスーパーフレーム期間内の任意の期間をアクティブ期間、残りをスリープ期間と定義して前記アクティブ期間を複数のタイムスロットに分割し、複数の無線通信装置の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う無線通信方法において、
前記複数の無線通信装置の各々が、前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出し、前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定するステップと、
前記代表ノードとして決定された第１の無線通信装置が、前記代表ノードとなることを広告する代表ノード広告メッセージを送信するステップと、
前記代表ノードとして決定されなかった第２の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを受信した場合にデータパケットを送信するステップと、
前記第１の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを送信した後に前記データパケットを受信した場合に確認メッセージを送信するステップと、
前記第２の無線通信装置が、前記データパケットを送信した後に前記確認メッセージを受信した場合に次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を停止するステップとを、
備えたことを特徴とする無線通信方法。 - 前記第１の無線通信装置が、前記確認メッセージを送信した後に、前記データパケットを受信しなかった場合、又は衝突検知タイムスロット数が基準値以下の場合に、次のアクティブ期間における前記代表ノード広告メッセージの送信を停止するステップと、
前記第２の無線通信装置が、前記データパケットの送信を停止した後に前記代表ノード広告メッセージを受信しなかった場合に、次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を再開するステップとを、
さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。 - 前記代表ノードを決定する場合、前記複数の無線通信装置の各々が、前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出して、代表ノード候補となることを宣言する代表ノード候補宣言メッセージを次のアクティブ期間に送信し、前記代表ノード候補宣言メッセージを受信及び送信した複数の無線通信装置の各々が、所定の手法に基づいて前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信方法。
- 前記代表ノードとして決定した第１の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージの送信を停止する場合に、次に代表ノード候補となる優先度を下げることを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
- 一定周期のスーパーフレーム期間内の任意の期間をアクティブ期間、残りをスリープ期間と定義して前記アクティブ期間を複数のタイムスロットに分割し、複数の無線通信装置の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う無線通信システムにおいて、
前記複数の無線通信装置の各々が、前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出し、前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定する手段と、
前記代表ノードとして決定された第１の無線通信装置が、前記代表ノードとなることを広告する代表ノード広告メッセージを送信する手段と、
前記代表ノードとして決定されなかった第２の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを受信した場合にデータパケットを送信する手段と、
前記第１の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを送信した後に前記データパケットを受信した場合に確認メッセージを送信する手段と、
前記第２の無線通信装置が、前記データパケットを送信した後に前記確認メッセージを受信した場合に次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を停止する手段とを、
備えたことを特徴とする無線通信システム。 - 前記第１の無線通信装置が、前記確認メッセージを送信した後に、前記データパケットを受信しなかった場合、又は衝突検知タイムスロット数が基準値以下の場合に、次のアクティブ期間における前記代表ノード広告メッセージの送信を停止する手段と、
前記第２の無線通信装置が、前記データパケットの送信を停止した後に前記代表ノード広告メッセージを受信しなかった場合に、次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を再開する手段とを、
さらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。 - 前記代表ノードを決定する場合、前記複数の無線通信装置の各々が、前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出して、代表ノード候補となることを宣言する代表ノード候補宣言メッセージを次のアクティブ期間に送信し、前記代表ノード候補宣言メッセージを受信及び送信した複数の無線通信装置の各々が、所定の手法に基づいて前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定することを特徴とする請求項５又は６に記載の無線通信システム。
- 前記代表ノードとして決定した第１の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージの送信を停止する場合に、次に代表ノード候補となる優先度を下げることを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
- 一定周期のスーパーフレーム期間内の任意の期間をアクティブ期間、残りをスリープ期間と定義して前記アクティブ期間を複数のタイムスロットに分割し、複数の無線通信装置の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う無線通信システムにおける前記無線通信装置であって、
前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出し、前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定する手段と、
前記代表ノードとして決定された場合、前記代表ノードとなることを広告する代表ノード広告メッセージを送信し、前記代表ノード広告メッセージを送信した後にデータパケットを受信した場合に確認メッセージを送信する手段と、
前記代表ノードとして決定されなかった場合、前記代表ノード広告メッセージを受信した場合にデータパケットを送信し、前記データパケットを送信した後に前記確認メッセージを受信した場合に次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を停止する手段とを、
備えた無線通信装置。 - 前記確認メッセージを送信した後に、前記データパケットを受信しなかった場合、又は衝突検知タイムスロット数が基準値以下の場合に、次のアクティブ期間における前記代表ノード広告メッセージの送信を停止する手段と、
前記データパケットの送信を停止した後に前記代表ノード広告メッセージを受信しなかった場合に、次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を再開する手段とを、
さらに備えたことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。 - 前記代表ノードを決定する場合、前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出して、代表ノード候補となることを宣言する代表ノード候補宣言メッセージを次のアクティブ期間に送信し、前記代表ノード候補宣言メッセージを受信して所定の手法に基づいて前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定することを特徴とする請求項９又は１０に記載の無線通信装置。
- 前記代表ノードとして決定した無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージの送信を停止する場合に、次に代表ノード候補となる優先度を下げることを特徴とする請求項１１に記載の無線通信装置。
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