JP5104859B2 - 通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピュータ・プログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）若しくはＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のように複数の無線局間で相互に通信を行なう通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、制御局と被制御局の関係を有さず各通信局が自律分散的に動作する通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。

さらに詳しくは、本発明は、通信局毎に省電力動作を行ないながら通信局同士で自律分散的なデータ通信を行なう通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、省電力状態の通信局を含みながら、マルチホップ通信やブロードキャスト転送時における配達遅延を抑制する通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。

旧来の有線通信方式における配線から解放するシステムとして、無線ネットワークが注目されている。例えば、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、あるいはＩＥＥＥ８０２．１ｇといった無線ＬＡＮ規格が代表的である。無線ＬＡＮによれば柔軟なインターネット接続が可能であり、既存の有線ＬＡＮを置き換えるだけでなく、ホテルや空港ラウンジ、駅、カフェといった公共の場所でもインターネット接続手段を提供することができる。無線ＬＡＮは既に広範に普及しており、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの情報機器だけでなく、デジタルカメラや音楽プレーヤなどのＣＥ（Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）機器にも無線ＬＡＮ機能を搭載することが一般的となりつつある。

無線技術を用いてＬＡＮを構成するために、エリア内に「アクセスポイント（ＡＰ）」又は「コーディネータ」と呼ばれる制御局となる装置を１台設けて、この制御局の統括的な制御下でネットワークを形成する方法が一般的に用いられている。制御局は、ネットワーク内にある複数の端末局のアクセス・タイミングを調停し、各端末局が互いに同期をとるという同期的な無線通信を行なう。

また、無線ネットワークを構成する他の方法として、すべての端末局が対等で自律分散的にピア・ツウ・ピア（Ｐｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ）で動作し、端末局自らがアクセス・タイミングを決定する「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、特定の制御局を利用せずに、任意の端末同士が直接非同期の無線通信を行なうことができるアドホック通信が適当であると思料される。

例えばＩＥＥＥ８０２．１１におけるネットワーキングは、ＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）の概念に基づいている。ＢＳＳは、制御局が存在する「インフラストラクチャ・モード」で定義されるＢＳＳと、複数のＭＴ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：移動局又は端末局）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。

まず、ＩＥＥＥ８０２．１１におけるインフラストラクチャ・モード時の動作について説明する。

インフラストラクチャ・モード下では、ＡＰは、自局の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。ＡＰ近隣に存在する端末局（ＭＴ）は、ＡＰに収容され、当該ＢＳＳのメンバとしてネットワークに参入する。具体的には、ＡＰ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ＭＴはＡＰが近隣に存在することを認識し、さらに該ＡＰとの間でコネクション確立を行なう。

図１６には、インフラストラクチャ・モード時のＩＥＥＥ８０２．１１の動作例を示している。図示の例では、通信局ＳＴＡ０がＡＰとして動作し、他の通信局ＳＴＡ１並びＳＴＡ２がＭＴとして動作している。ＡＰとしての通信局ＳＴＡ０は、同図右側のチャートに示すように、一定の時間間隔でビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）を送信する。ＡＰは、ビーコンの送信間隔をターゲット・ビーコン送信時刻（ＴＢＴＴ：Ｔａｒｇｅｔ Ｂｅａｃｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｔｉｍｅ）というパラメータとして内部で管理しており、時刻がＴＢＴＴに到来する度にビーコン送信手順を起動する。また、ＡＰが報知するビーコンにはＢｅａｃｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌフィールドが含まれており、周辺のＭＴは、このＢｅａｃｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌフィールドとそのビーコンの受信時刻から次回のビーコン送信時刻ＴＢＴＴを認識することが可能である。

ここで、ＢＳＳは必要に応じて省電力（ＰｏｗｅｒＳａｖｅ）モードに移行し、各ＭＴは間欠的にのみ受信動作を行なうことにより、低消費電力化を図ることができる。省電力モード下では、ＢＳＳ内の少なくとも一部のＭＴはスリープ・モードで動作し、送受信機を動作させるＡｗａｋｅ状態と、送受信機の電源を落とすＤｏｚｅ状態とを行き来する。ＭＴは、受信したビーコンから次回のビーコン送信時刻を認識することができるので、スリープ・モード下では、受信の必要がないとき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省電力状態に入ることもある。ＡＰは、スリープ状態の各ＭＴがＡｗａｋｅするタイミングを一元的に管理し、Ａｗａｋｅ状態のタイミングに合わせてＭＴへフレーム送信を行なうことで、省電力動作を援助する。なお、スリープ・モードでないＭＴはアクティブ・モードと呼ばれ、常に送受信機を動作させている（図１７を参照のこと）。

ＡＰは、複数のＭＴ宛てに同報的にブロードキャストのデータを送信することがある。ＡＰは、自局と通信するＭＴのうち少なくとも一部がスリープ・モード下にあるときには、同報送信を行なう際に、送信データを内部にバッファしておき、ビーコンを送信した直後にこのデータを送信する。この周期もビーコンに含まれる情報で報知されており、各ＭＴはこのブロードキャストのデータが送信されるＴＢＴＴを把握することができる。スリープ・モード下のＭＴは、ブロードキャストのデータが送信されるタイミングを把握すると、このタイミングではＡｗａｋｅして受信機を動作させる。これにより、スリープ・モード下のＭＴに対してもブロードキャストのデータを配達することができる。

続いて、ＩＥＥ８０２．１１におけるアドホック・モード時の動作について説明する。

ＩＥＥＥ８０２．１１のアドホックモード（ＩＢＳＳ）においては、ＭＴは複数のＭＴ同士が互いに存在を確認すると自律的にＩＢＳＳを定義する。これらのＭＴ群は、一定間隔毎にＴＢＴＴを定める。ビーコンの送信間隔がビーコン信号中のパラメータで通知されており、各ＭＴは、一度ビーコン信号を受信すると、次回のＴＢＴＴを算出することができる。そして、各ＭＴは自局内のクロックを参照することによりＴＢＴＴになったことを認識すると、ランダム時間の遅延の後、ま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。このビーコンを受信可能であるＭＴがこのＩＢＳＳに参入することができる。

図１８には、アドホック・モード時のＩＥＥＥ８０２．１１の動作例を示している。図示の例では、ＭＴとして動作する２台の通信局ＳＴＡ１及びＳＴＡ２がＩＢＳＳ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ＭＴ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ＭＴから送出されるビーコンが衝突する場合も存在している。

ＩＥＥＥ８０２．１１では、ＩＢＳＳにおいても省電力（ＰｏｗｅｒＳａｖｅ）モードが規定されており、ＭＴは必要に応じて受信機の電源を落とすＤｏｚｅ状態に入ることができる。ビーコン送出時間ＴＢＴＴから所定の時間帯は、ＡＴＩＭ（Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｍｅｓｓａｇｅ） Ｗｉｎｄｏｗとして定義されている。ＡＴＩＭ Ｗｉｎｄｏｗの期間が終了するまでの間は、ＩＢＳＳに属するすべてのＭＴはＡｗａｋｅ状態となっており、この時間帯であれば、基本的にはスリープ・モードで動作しているＭＴも受信が可能である。そして、ＭＴはＡＴＩＭ Ｗｉｎｄｏｗ終了時から次のビーコン送出時間ＴＢＴＴまでＤｏｚｅ状態になることができる。

各ＭＴは、自局が誰か宛ての情報を有している場合には、このＡＴＩＭ Ｗｉｎｄｏｗの時間帯において、上記の通信相手宛てにＡＴＩＭパケットを送信することにより、自局が送信情報を保持していることを受信側に通達する。これに対し、ＡＴＩＭパケットを受信したＭＴは、ＡＴＩＭパケットを送信した局からの受信が終了するまではＤｏｚｅ状態に移行せず、受信機を動作させておく。

図１９には、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３の３台のＭＴがＩＢＳＳ内に存在している場合の動作例を示している。ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３の各ＭＴは、ＴＢＴＴが到来すると、ランダム時間にわたりメディア状態を監視しながらバックオフのタイマを動作させる。図示の例では、ＳＴＡ１のタイマが最も早期にＥｘｐｉｒｅし、ＳＴＡ１がビーコンを送信している。ＳＴＡ１がビーコンを送信したため、これを受信したＳＴＡ２並びＳＴＡ３はビーコンを送信しない。

ここで、ＳＴＡ１がＳＴＡ２宛ての情報を保持するとともに、ＳＴＡ２がＳＴＡ３宛ての情報を保持しているとする。このような場合、ＳＴＡ１はビーコンを送信した後、ＳＴＡ２はビーコンを受信した後に、それぞれ再度ランダム時間にわたり各々メディア状態を監視しながらバックオフのタイマを動作させる。図１９に示す例では、ＳＴＡ２のバックオフ・タイマが先に満了したため、まずＳＴＡ２からＳＴＡ３に宛ててＡＴＩＭメッセージが送信される。ＳＴＡ３は、このＡＴＩＭメッセージを受信すると、短いフレーム間隔（ＳＩＦＳ：Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒ−Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）だけ待機した後に、受信した旨を示すＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）パケットをＳＴＡ２に返信する。ＳＴＡ３からのＡＣＫが送信し終えると、ＳＴＡ１は、さらにランダム時間にわたりメディア状態を監視しながらバックオフのタイマを動作させ、当該タイマが満了すると、ＡＴＩＭパケットをＳＴＡ２に宛てて送信する。そして、ＳＴＡ２は、ＳＩＦＳが経過した後に、ＡＴＩＭパケットを受信した旨を示すＡＣＫパケットをＳＴＡ１に返信する。

ＡＴＩＭ Ｗｉｎｄｏｗ内でこのようなＡＴＩＭパケットとＡＣＫパケットの交換が行なわれると、その後の区間においても、ＳＴＡ３はＳＴＡ２からの情報を受信するために受信機を動作させ、また、ＳＴＡ２はＳＴＡ１からの情報を受信するために受信機を動作させる。

送信情報を保持しているＳＴＡ１並びＳＴＡ２は、ＡＴＩＭ Ｗｉｎｄｏｗの終了とともに、メディアがアイドルである最小時間に相当する分散フレーム間隔（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｉｎｔｅｒ−Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ：ＤＩＦＳ）だけ待機した後、ランダム時間にわたり各々メディア状態を監視しながらバックオフのタイマを動作させる。図１９に示す例では、ＳＴＡ２のバックオフ・タイマが先に満了したため、ＳＴＡ２からＳＴＡ３宛てのデータ・フレームが先に伝送されている。そして、ＳＴＡ３は、ＳＩＦＳが経過した後に、データ・フレームを受信した旨を示すＡＣＫパケットをＳＴＡ２に返信する。

このデータ・フレーム伝送が終了した後、ＳＴＡ１は、ＤＩＦＳだけ待機した後、さらに再度ランダム時間にわたりメディア状態を監視しながらバックオフのタイマを動作させ、当該タイマが満了するとＳＴＡ２宛てのデータ・フレームを送信する。そして、ＳＴＡ２は、ＳＩＦＳが経過した後に、データ・フレームを受信した旨を示すＡＣＫパケットをＳＴＡ１に返信する。

上記の手順において、ＡＴＩＭ Ｗｉｎｄｏｗ内でＡＴＩＭパケットを受信せず、且つ、誰宛てにも情報を保持していないＭＴは、次のＴＢＴＴまで送受信機の電源を落とし、消費電力を削減することができる。

また、ＩＥＥＥ８０２．１１で規定される「アドホック・モード」以外にも、制御局と被制御局の関係を有さず各通信局が自律分散的に動作する通信システムに関する開発がなされている。

例えば、各通信局が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合うことによってネットワークを構築するようにして、そのビーコンで他の通信局での通信状態などを高度に判断できるようにして、制御局と被制御局の関係を有さず自律分散型のネットワークを構築する無線通信システムについて提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。この無線通信システムについて、以下に説明する。

図２０及び図２１には、同無線通信システムにおける動作例と通信局間の送受信手順の一例を示している。図２０に示すように、ネットワークに参画するＭＴとしてＳＴＡ１及びＳＴＡ２の２台が互いの通信可能範囲に存在し、各ＭＴは、各々のＴＢＴＴを設定して定期的にビーコン信号を送信している。各ＭＴは、隣接するＭＴの情報を抽出するため、必要に応じて各ＭＴのビーコン信号を定期的に受信している。

また、ここではＳＴＡ１が必要に応じて送受信機の電源を落とすスリープ・モードに入ることを想定しており、省電力モードのＭＴは、送受信機を動作させるＡｗａｋｅ状態と、送受信機の電源を落とすＤｏｚｅ状態とを行き来する（同上）。

図２１には、ＳＴＡ２からＳＴＡ１に対してデータ送信を行なう様子を例示している。同図の上段がＳＴＡ１とＳＴＡ２の間におけるパケットの送受信シーケンスを示し、同図の下段がデータ受信先であるＳＴＡ１の送受信機の動作状態を示している（レベル・ハイがＡｗａｋｅ状態を示し、レベル・ローがＤｏｚｅ状態を示す）。なお、送受信機のいずれもがＤｏｚｅ状態にあるときに通信局が省電力状態となり、送受信機のうちいずれかがＡｗａｋｅ状態にあるときは通信局が省電力状態にない時間帯である。

ＭＴは、ビーコンを送信した後、一定の時間帯からなる受信期間（Ｌｉｓｔｅｎ Ｐｅｒｉｏｄ）を設け、この期間は受信機を動作させておく。そして、ＭＴは、このＬｉｓｔｅｎ Ｐｅｒｉｏｄ内で自分宛てのトラフィックを受信しなかったときは、送受信機の電源を落として省電力状態に移行することができる。図２１に示した例では、ＳＴＡ１は、ビーコンＢ１−０を送信した後、しばらくの間受信機を動作させており、ＳＴＡ２がこの期間内にＳＴＡ１宛にパケットを送信したので、ＳＴＡ１はこれを受信することができる。

ビーコン信号には、ＴＩＭ（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｍａｐ）と呼ばれる情報が掲載されている。ＴＩＭとは、現在この通信局が誰宛ての情報を有しているかの報知情報であり、ビーコン受信局はこのＴＩＭを参照することにより、自分が受信を行なわなければならないか否かを認識することができる。各ＭＴは、周辺ＭＴのビーコン信号を定期的に受信し、このＴＩＭを解析し、自分宛てにデータが存在しないことを確認すると受信機の電源を落としてスリープ状態に入るが、自分宛てにデータが存在することを確認すると、スリープ状態に入らず、当該データを受信する状態へと変遷する。

図２１では、ビーコンＢ２−１のＴＩＭにおいて、ＳＴＡ１がＳＴＡ２から呼び出されていた場合を例示している。該ビーコンを受信したＳＴＡ１は、呼び出しに応答するレスポンスを行なう（０）。さらに、レスポンスを受信したＳＴＡ２は、ＳＴＡ１が受信可能状態にあることを確認すると、ＳＴＡ１宛てのパケットを送信する（１）。これ受信したＳＴＡ１は正常に受信されたことを確認した上で、ＡＣＫを送信する（２）。

図１９、並びに図２０と図２１を参照しながら説明したように、スリープ・モード下でＤｏｚｅ状態にいる通信局に対してデータを転送する際には、データ送信元の通信局において所定の手順を経る必要がある。一方、スリープ・モード下の通信局とは通信を行なわない通信局は、かかる手順を行なう必要はない。

本明細書では、Ｄｏｚｅ状態とＡｗａｋｅ状態を交互に繰り返すスリープ・モード下の通信局に対して所定の手順を経てデータ転送を行なう能力のことを「省電力援助」と呼ぶことにする。ここで言う省電力援助は、インフラストラクチャ・モードにおけるＡＰが、スリープ状態の各ＭＴがＡｗａｋｅするタイミングを一元的に管理し、各ＭＴがＡｗａｋｅ状態のタイミングに合わせてフレーム送信を行なう能力に類似する。これに対し、省電力援助の能力を持たない通信局は、スリープ・モード下の通信局にデータ転送を行なうことはできない。したがって、通信局は自らＤｏｚｅ状態とＡｗａｋｅ状態を交互に繰り返す省電力機能を備えていても、通信相手が省電力援助機能を備えていなければ、スリープ・モードに移行することはできない（移行すると、データ通信が不能となる）。すなわち、データ通信を行なう１組の通信局において、一方の通信局がスリープ・モードに移行するには、他方の通信局は省電力援助機能を備えている必要がある。

そこで、アドホック・モード下（若しくは自律分散型）の通信システムにおいて各ＭＴが省電力動作を実現する１つの方法論として、スリープ・モード下の通信局と通信を行なう能力を持つか否か（省電力援助）、及び、スリープ・モードに移行する能力を持つか（若しくは、スリープ・モードに移行したいか）否かという通信局の属性を示す情報をビーコン信号に載せて通知し合い、互いの通信局属性のマッチングをとることにより、通信を行なえる関係になるかどうか（あるいはスリープ・モードに移行することができるかどうか）をあらかじめ定めることが考えられる。

図２０左に示したような２台の通信局ＳＴＡ１とＳＴＡ２が存在する通信環境下では、いずれか一方の通信局がスリープ・モードに移行したい場合には、通信相手となる他方の通信局が「省電力援助」を提供していることを、受信ビーコンで事前に確認する必要がある。図２２及び図２３には、通信局属性のマッチングを行なう例をそれぞれ示している。

図２２に示す例では、両局ともスリープ・モードに入りたい意向を示しているが、同時に両局とも「省電力援助」を提供していることから、ＳＴＡ１とＳＴＡ２は互いのビーコン信号から通信局属性のマッチングをとることにより、通信可能状態へ遷移することが可能となる。

一方、図２３に示した例では、ＳＴＡ２がスリープ・モードに入りたい意向を示しているが、通信相手であるＳＴＡ１が「省電力援助」を提供していないため、ＳＴＡ２がスリープ・モードに遷移すると通信が破綻することは明らかである。このような場合、ＳＴＡ１は、通信を継続できないことから、ＳＴＡ２と通信状態に入ることを拒否することがある。また、同様に、ＳＴＡ２は、スリープ・モードに遷移できないことから、ＳＴＡ１と通信状態に入ることを拒否することもある。

ところで、無線ネットワークでは、通信相手となる端末局が互いの電波が届く範囲に収容されているとは限らないことから、複数の通信局がフレームをリレーして伝送する「マルチホップ通信」により多数の端末を相互に接続することが行なわれる。現在、ＩＥＥＥ８０２．１１中のタスク・グループの１つとして、マルチホップ通信に関する標準化作業が進められている。本明細書中では、マルチホップ通信を行なう無線ネットワークのことを「メッシュ・ネットワーク」と呼び、メッシュ・ネットワークを構成する各通信局のことを「メッシュ・ポイント（ＭＰ）」とも呼ぶことにする。

各通信局が自律分散的に通信動作を行なう上記のアドホック・ネットワークは、従来の固定的なネットワークとは異なり、トポロジの変化が頻繁に起こることから、経路制御方式すなわちルーティング・プロトコルを確立する必要がある。例えば、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）のＭＡＮＥＴ（Ｍｏｂｉｌｅ Ａｄｈｏｃ ＮＥｔｗｏｒｋ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ）などから、通信する直前に経路発見要求を送信して経路を作成するオンデマンド方式のルーティング・プロトコルが提案されている。代表的なルーティング・プロトコルとして、ＡＯＤＶ（Ａｄｈｏｃ Ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ）、ＤＳＲ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｏｕｒｃｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）、ＴＯＲＡ（Ｔｅｍｐｏｒａｌｌｙ Ｏｒｄｅｒｄ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）などが挙げられる。いずれの方式も基本的には、データ・パケット送信要求（経路作成要求）があったときに経路を作り始め、経路ができると通信を開始する（すなわち、データ・パケットの送信を始める）という手順である。

ここで、マルチホップ通信を行なう際に利用される経路設定手順の一例として、ＡＯＤＶの機能について、図２４を参照しながら説明する。同図では、３台の通信局ＳＴＡ−Ａ、ＳＴＡ−Ｂ、ＳＴＡ−Ｃ間が相互に電波の届く範囲内にいるが、ＳＴＡ−ＤがＳＴＡ−Ｃのみと電波の届く範囲にいる状況を想定している。

ＡＯＤＶでは、例えばＳＴＡ−ＡがＳＴＡ−Ｄに対してデータを送信しようとする場合、どのような経路でデータを転送すべきかを調べる手順が起動される。まず、ＳＴＡ−Ａは、経路発見要求メッセージＲＲＥＱ（Ｒｏｕｔｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ）と呼ばれる制御パケットをブロードキャストで送信し、宛先局であるＳＴＡ−Ｄからの経路返答メッセージＲＲＥＰ（Ｒｏｕｔｅ Ｒｅｐｌｙ）を待つ。

ＲＲＥＱ中には経路元局のアドレス（この場合、ＳＴＡ−Ａ）と宛先通信局のアドレス（この場合、ＳＴＡ−Ｄ）、経路メトリック値などの情報が記載されている。ここで言う経路メトリック値は、経路の品質などを示す尺度であり、例えば、ホップ数、データレート、データレート×（１−パケット誤り率）、若しくはこれらを組み合わせた統計データなど経路元局からこれまでに積算された情報で表される。

ＳＴＡ−ＡからのＲＲＥＱを受信したＳＴＡ−Ｂ並びにＳＴＡ−Ｃはそれぞれ、自局が経路の宛先でないメッセージであることを確認すると、このＲＲＥＱをさらに先の通信局に対して再度ブロードキャストで転送する。その際、経路要求メッセージの送信元であるＳＴＡ−Ａへの逆向きの経路（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｐａｔｈ）を設定する。ここで言う逆向きの経路とは、ＲＲＥＱの送信元までデータを送信したいという要求が生じた場合に、その経路要求メッセージを送信してきた近隣端末を次の転送先とする経路を意味する。

そして、ＳＴＡ−Ｄは、ＳＴＡ−Ｃから転送されたＲＲＥＱを受信すると当該ＲＲＥＱの宛先が自局であることから、ＳＴＡ−Ａに対するＲＲＥＰを返送する。ＳＴＡ−Ｄにより送信されたＲＲＥＰは、中継局となるＳＴＡ−Ｃにより受信され，さらにＳＴＡ−ＣはＲＲＥＰをＳＴＡ−Ａに転送する。

このような経路設定手順を用いることにより、ＳＴＡ−ＡはＳＴＡ−Ｃを経由してＳＴＡ−Ｄにデータを転送可能であることを認識することができ、同時に、ＳＴＡ−Ｃは中継局として必要な情報を抽出することができる。ここではＡＯＤＶを例にとったが、勿論ＡＯＤＶ以外の経路設定手順であっても、ブロードキャストの制御情報の交換を通じて経路を設定することが一般的である。

ＷＯ２００４／０７１０２２

これまで、アドホック・モードなど自律分散型のネットワークにおいて、各通信局が省電力動作を行なうことや、マルチホップ通信を行なうこと（経路設定手順として、ブロードキャストのデータ転送を利用すること）について説明してきた。ところが、自律分散型のネットワークにおいて一部の通信局が省電力状態にありながらブロードキャスト通信を実現するには、以下のような問題があると本発明者らは思料する。

１つはデータ転送レイテンシの問題である。

上述したような自律分散制御でデータの送受信を行なう通信システムでは、省電力モードとして、通信局がＤｏｚｅ状態とＡｗａｋｅ状態を交互に繰り返すスリープ・モードが定義されている。ところが、スリープ・モードに入っている通信局は限られた時間帯でしか受信機を動作させていないため、通常、スリープ・モードに入っている通信局に対してデータを転送するのには時間を要する。ＩＥＥＥ８０２．１１のインフラストラクチャ・モードで用いられるブロードキャストのデータ送信方法が併用される場合を想定すると、スリープ・モードの通信局に届けるに、ブロードキャストのデータは送信局内でバッファされてしまうため、スリープ・モードに入っていない通信局（アクティブ・モードの通信局）へのデータを配達も遅れてしまう。

他の問題として、マルチホップ通信のためのメッシュ・ネットワークを構成したときのインパクトが挙げられる。

上記のようにＩＥＥＥ８０２．１１のインフラストラクチャ・モードで用いられるブロードキャストのデータ送信方法を併用したアクセス制御を行なっている通信局間で、複数の通信局がデータをリレーして伝送するマルチホップ通信を行なう場合を想定する。先に述べた通り、マルチホップ通信を行なうには、データを転送するに先立って経路を設定するために、経路設定の手順においてブロードキャストの制御情報を交換する必要がある。しかしながら、中継局となり得る一部の通信局がスリープ・モードに入っているときには、このような通信局へＲＲＥＱなどをブロードキャスト転送する際に送信データが送信元の通信局内でバッファされてしまうため、この制御データの転送に大きな遅延が生じてしまう。このような現象はＲＲＥＱを転送する各中継局で連鎖的にも発生するため、経路設定に大きな遅延が発生する。

さらに他の問題として、スリープ・モードの通信局が中継局になるか否かを判断することが挙げられる。

例えば図２５に示すような通信局の配置においてＳＴＡ−ＡとＳＴＡ−Ｄ間でマルチホップ通信を行なう場合、ＳＴＡ−Ｂ、ＳＴＡ−Ｃを経由するという２通りの経路が存在し、ＳＴＡ−Ｂ又はＳＴＡ−Ｃのうちいずれを経由すべきかを判断する必要がある。仮にＳＴＡ−Ｃがスリープ・モードであったならば、ＳＴＡ−Ｂを経由すべきであることは直感的に理解できよう。ところが、図２４に示した通信局の配置の場合には、ＳＴＡ−ＤがＳＴＡ−Ｃのみと電波の届く範囲にあり、１通りの経路しかないため、ＳＴＡ−Ｃがスリープ・モード下にあったとしても、ＳＴＡ−Ｃを中継局として利用しなければならない。このように、マルチホップの中継候補局としてスリープ・モードの通信局とそうでない通信局がある場合には各局の電力消費をも勘案して経路を設定すべきであるが、現在そのような経路設定手順は存在しない。

本発明は、このような技術的課題を勘案したものであり、その目的は、制御局と被制御局の関係を有さず各通信局が自律分散的に好適な通信動作を行なうことができる、優れた通信システム、通信装置及び通信方法、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、通信局毎に省電力動作を行ないながら通信局同士で自律分散的なデータ通信を好適に行なうことができる、優れた通信システム、通信装置及び通信方法、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、省電力状態の通信局を含みながら、マルチホップ通信やブロードキャスト転送時における配達遅延を好適に抑制することができる、優れた通信システム、通信装置及び通信方法、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、各通信局が自律分散的に動作している通信環境下において複数の通信局がフレームをリレーして伝送するマルチホップ通信を行なう際に、マルチホップの各中継候補局の電力消費を考慮しながら経路の設定を好適に行なうことができる、優れた通信システム、通信装置及び通信方法、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、自律分散的に動作する複数の通信局からなる通信システムであって、
少なくとも一部の通信局は間欠的に送受信機を動作させるスリープ・モードで動作する省電力通信局であり、他の少なくとも一部の通信局は前記省電力通信局と通信を行なう能力を持つ省電力援助局であり、
前記省電力援助局のうち少なくとも一部は、同報データ配送の際に、送信先となる各々の通信局が受信機を起動するアクティブ状態になる度に、すなわち複数回にわたりデータ送信を行なう低遅延同報配送機能を備える、
ことを特徴とする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（以下、同様）。

本発明の第１の側面に係る通信システムでは、少なくとも一部の通信局は間欠的に送受信機を動作させるスリープ・モードで動作する一方、他の少なくとも一部の通信局は前記省電力通信局と通信を行なう能力を持つ省電力援助局として動作する。省電援助局は、例えば、スリープ状態にある各隣接局がＡｗａｋｅするタイミングを管理することができる。

そして、省電力援助局は、通信状態にある各通信局がアクティブ状態になる度に同報データ配送を行なう。より具体的には、省電力援助局は、同報トラヒック・データが上位層プロトコルから届くと、アクティブ・モードの通信局に対してはすぐさま同報トラヒック・データを送信するので、低遅延量で同報配信を行なうことができる。

また、省電力援助局は、同報トラヒック・データが発生した時点で受信機がＤｏｚｅ状態になっている省電力通信局に対してはデータ配送を行なわず、次に受信機がＡｗａｋｅ状態になるタイミングで同報トラヒック・データを送信する。すなわち、省電力援助局は省電力通信局に対しても遅延量を発生しながら確実に同報データを配送するようになっている。したがって、省電力援助局は配送遅延に関して最善の努力をしたことになる。

ここで、通信システムは、隣接する各通信局が省電力通信局であるか、省電力援助局であるか否か、又は低遅延同報配送機能を備えるか否かに関する通信局属性を互いに通知する手段を備えているものとする。このような手段は、例えば、隣接する通信局間でビーコン信号又はその他の制御データの交換を行なうことによって実現する。

そして、通信局属性を通知し合った通信局同士は、互いの通信局属性をマッチングした結果に基づいて通信状態に入るか否かを決定するようにする。具体的には、省電力通信局は、省電力援助局でない通信局とは通信状態に入らないことを選択するようにする。何故ならば、省電力援助局でない通信局は、上記の低遅延同報配送機能を有しておらず、自らのスリープ・モードのために同報データの配送が遅延することが懸念されるからである。同様に、省電力援助局でない通信局は、低遅延同報配送機能を有しておらず、同様の懸念を払拭するために、省電力モードで動作する通信局とは通信状態に入らないことを選択するようにしてもよい。

また、省電力援助局は、省電力通信局が受信機を起動する期間を把握しているので、低遅延同報配送機能を備えていなくても、従来のＩＥＥＥ８０２．１１のインフラストラクチャ・モードにおけるＡＰと同様の方法論によって、同報配送を行なうことができる。このような場合、省電力通信局の間欠受信動作のタイミング次第では大きな遅延が発生するおそれがある。そこで、省電力通信局は、システムに課されている配送遅延に関する制約を考慮しながら、低遅延同報配送機能を持たない省電力援助局と通信状態に入るか否かを選択するようにすることが好ましい。

すなわち、通信システムに同報データの配送遅延に関する制約が課されていないときには、隣接局と通信状態に入っても障害がないので、この隣接局と通信状態に入るための手順を起動する。しかし、通信システムに同報データの配送遅延に関する制約が課されているときには、自らのスリープ・モードのために同報データの配送が遅延し、制約を遵守できないおそれがあるので、かかる省電力援助局を通信状態へ入らない局と決定するようにする。

また、本発明の第２の側面は、自律分散的に動作する複数の通信局からなる通信システムであって、
少なくとも一部の通信局は間欠的に送受信機を動作させるスリープ・モードで動作する省電力通信局であり、
複数の通信局がフレームをリレーして伝送するマルチホップ通信を行なうに際して、前記省電力通信局が中継局として動作する意思があるか否かに関する情報を隣接局に通知する手段を備える、
ことを特徴とする通信システムである。ここで、通知する手段は、例えば、隣接する通信局間でビーコン信号又はその他の制御データの交換を行なうことによって実現する。

スリープ・モード下の通信局を中継局として設定すると、経路上の手前の通信局においてデータがバッファされてデータ転送に大きな遅延を生じるおそれがある。これに対し、本発明の第２の側面に係る通信システムによれば、通信局は、マルチホップ通信用の経路設定に関連する制御データの転送時において、事前に確認しておいた中継意思の有無に応じて、隣接する各通信局へ該制御データを転送するか否かを判断することにより、このような危険な事態に陥ることを回避することができる。

また、通信局は、上述した低遅延同報配送機能を備え、マルチホップ通信用の経路設定に関連する制御データの転送時において、送信先となる各々の通信局が受信機を起動するアクティブ状態になる度に、すなわち複数回にわたりデータ送信を行なうようにしてもよい。このような場合、所望の宛先までより少ない遅延量で経路設定要求の制御データを配達することができる。しかも、中継意思のない省電力通信局に対して無駄な経路設定要求の制御データを送信しない、すなわち、無駄な送受信が行なわずに済む。

また、省電力通信局が中継局として動作する意思を示した場合であって、省電力通信局で中継されない経路と、省電力通信局で中継される経路を含む２通り以上の経路が存在して２以上の経路設定データが到着したときには、（単に経路メトリック値を比較するだけでなく）、経路の宛先局は、遅れて到達した経路を選択しないようにする、若しくは最前に到達した経路を選択するようにすることで、省電力通信局を中継局に含む経路をなるべく選択しないように制御することができる。

あるいは、省電力通信局は、中継局として動作する意思がある場合、中継局として動作する意思がある際に、経路メトリック値にバイアス値を付与することで、経路の宛先局が省電力通信局を中継局に含む経路をなるべく選択しないように制御することができる。

また、本発明の第３の側面は、自律分散的に動作する複数の通信局からなる通信環境下でデータ通信を行なう通信装置であって、
前記通信環境において送受信を行なう通信手段と、
前記通信手段による通信動作を制御する通信制御手段と、
前記通信手段の送受信機を常に動作させるアクティブ・モードと、（ビーコン送信間隔など）所定の間隔で前記通信手段の送受信機を間欠的に動作させるスリープ・モード間の状態遷移を制御する状態制御手段を備え、
前記状態制御手段は、前記通信手段におけるトラフィックの送受信量に応じてアクティブ・モードとスリープ・モード間の状態遷移を制御し、
前記通信制御手段は、前記通信手段におけるトラフィックの送受信量に応じて、スリープ・モード下において前記通信手段の送受信機を間欠動作させる所定の間隔を調整する、
ことを特徴とする通信装置である。

各通信局が自律分散的に動作するネットワークが、送受信機を間欠的に動作させる省電力通信局と、上述した低遅延同報配信機能により省電力通信局との同報データ配送を行なう省電力援助局で構成される場合、ビーコン送信間隔などの省電力通信局が送受信機を起動する周期を長くとると、低消費電力の効果が高まる一方、低遅延同報配信を用いてもすべての宛先局へのデータ送信が完了するまでの所要時間が長くなってしまう、というトレードオフの関係にある。

そこで、本発明の第３の側面に係る通信装置は、データ送信の遅延量と消費電力との間でトレードオフが成り立つように、通信装置の動作モードの切り替え制御と、ビーコン送信間隔の調整を行なうようになっている。

具体的には、通信装置は、送受信するトラフィックがないと判断したときにはアクティブ・モードからスリープ・モードに遷移し、さらに送受信するトラヒックがないと判断したことに応じて、ビーコン送信間隔を段階的に伸ばしていくことで、より効果的な低消費電力モードに入る。ビーコン送信間隔を伸ばすと、データの配送に要する遅延量は増えるが、ネットワーク中のトラヒックが少なければ、かかる遅延量を許容することができる。

また、通信装置は、スリープ・モード下では、送受信するトラヒックが発生したときには、逆にビーコン送信間隔を段階的に短くしていくことによりデータ転送の遅延量を短くするように制御し、さらに多量の送受信トラヒックが発生したときには、スリープ・モードからアクティブ・モードへと遷移する。

また、本発明の第４の側面は、自律分散的に動作する複数の通信局からなり、複数の通信局がフレームをリレーして伝送するマルチホップ通信を行なう通信環境下でデータ通信を行なう、バッテリ駆動式の通信装置であって、
前記通信環境において送受信を行なう通信手段と、
前記通信手段による通信動作を制御する通信制御手段と、
前記バッテリの残量を検出する残量検出手段と、
前記通信手段の送受信機を常に動作させるアクティブ・モードと、所定の間隔で前記通信手段の送受信機を間欠的に動作させるスリープ・モード間の状態遷移を制御する状態制御手段を備え、
前記状態制御手段は、前記バッテリの残量に応じてアクティブ・モードとスリープ・モード間の状態遷移を制御し、
前記通信制御手段は、スリープ・モード下において、マルチホップ通信時に中継局として動作するか否か、又は、前記通信手段の送受信機を間欠動作させる所定の間隔を、前記バッテリの残量に応じて決定する、
ことを特徴とする通信装置である。

上述したように、本発明の第２の側面に係る通信システムでは、スリープ・モード下にある通信局は、マルチホップ通信の際に自局が中継局になる意思があるかどうかの属性を隣接局に通知するようになっている。ここで、スリープ・モード下の通信局が中継局に設定されると、データ配達の遅延を生じることが懸念され、また、通信局にとっては送受信する機会が多くなることから、消費電力が増加するという問題がある。

そこで、本発明の第４の側面に係る通信装置は、バッテリの残量に応じてアクティブ・モードとスリープ・モード間の状態遷移を制御するという一般的な省電力動作に加えて、スリープ・モード下では、マルチホップ通信時に中継局として動作するか否かをバッテリ残量に基づいて決定するようになっている。勿論、スリープ・モード下において送受信機を間欠動作させる所定の間隔を、同じくバッテリの残量に応じて決定するようにしてもよい。

通信局の動作モードや、中継意思の有無、ビーコン送信間隔は、ネットワークに参画する積極性の度合いを表すものでもある。したがって、上述の操作によれば、通信局は、バッテリ残量に応じて、ネットワークにどれだけ積極的に参画するかを制御することが可能である。

また、本発明の第５の側面は、自律分散的に動作する複数の通信局からなる通信システムであって、
少なくとも一部の通信局は間欠的に送受信機を動作させるスリープ・モードで動作する省電力通信局であり、
複数の通信局がフレームをリレーして伝送するマルチホップ通信を行なうに際して、前記省電力通信局は、中継局として動作していない時間帯ではスリープ・モードにて動作し、中継局として動作している時間帯ではスリープ・モードのまま中継処理を行なうか又はアクティブ・モードに移行して中継処理を行なう、
ことを特徴とする通信システムである。

スリープ・モード下の通信局を中継局として設定すると、経路上の手前の通信局においてデータがバッファされてデータ転送に大きな遅延を生じるおそれがある。これに対し、本発明の第５の側面に係る通信システムによれば、省電力通信局は、マルチホップ通信を行なう際において、中継局として動作している時間帯では、中継局として動作している時間帯ではスリープ・モードのまま中継処理を行なうか又はアクティブ・モードに移行して中継処理を行なう。具体的には、省電力通信局は、自局が中継局として動作する必要のある時間帯においてはアクティブ・モードへ移行してフレームの転送処理を行なうようにすることで、経路上の手前の通信局においてデータがバッファされてデータ転送に大きな遅延を生じるという事態に陥ることを回避することができる。また、このような場合には、省電力通信局は、自局が中継局として動作していた経路が消滅したことをきっかけにスリープ・モードへ移行するようにすればよい。

また、省電力通信局は、マルチホップ通信を行なうに際して、中継局として動作している時間帯にスリープ・モードのまま中継処理を行なうか又はアクティブ・モードに移行して中継処理を行なうかを示す情報を隣接局に報知する用にしてもよい。このような場合、当該ネットワークに属する少なくとも一部の通信局は、マルチホップ通信用の経路設定に関連する制御データの転送時において、事前に確認しておいた、スリープ・モードのまま中継処理を行なうか又はアクティブ・モードに変遷して中継処理を行なうかを示す情報に応じて、隣接する省電力通信局へ該制御データを転送するか否かを判断することができる。

また、中継局として動作する際にアクティブ状態に移行して中継を行なう意思がない通信局は、経路設定要求の制御データを破棄することにより、自局が中継局に選ばれないようにする。これによって、マルチホップ時において、データ転送に大きな遅延を生じるという事態に陥ることを回避することができる。

また、経路設定要求を生成する通信局は、経路設定要求の制御データ中に当該経路中のすべての通信局がアクティブ・モードで動作することを要求するか否かを示す要求情報を含ませるようにしてもよい。経路設定要求を生成する通信局は、例えば、生成する経路で伝送されるアプリケーションの伝送遅延制約が大きいと判断した場合に、前記要求情報にて経路中の通信局にアクティブ・モードで動作する旨の情報を設定するようにする。あるいは、当該ネットワークに属する少なくとも一部の通信局は、マルチホップ通信用の経路設定要求の制御データの転送時に、前記要求情報が設定されている際には、事前に確認しておいたアクティブ・モードで中継を行なう意思のない通信局には前記経路設定要求の制御データを転送しないようにする。また、アクティブ・モードに変遷して中継を行なう意思のある通信局は、経路設定要求の制御データを受信したことに応答してアクティブ・モードへ移行するとともに、自局が中継局として動作していた経路が消滅したことをきっかけにスリープ・モードへ移行するようにする。

このように、マルチホップ時において、アクティブ・モードで動作する通信局によって経路を設定することによって、データ転送に大きな遅延を生じるという事態に陥ることを回避することができる

本発明によれば、通信局毎に省電力動作を行ないながら通信局同士で自律分散的なデータ通信を好適に行なうことができる、優れた通信システム、通信装置及び通信方法、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、省電力状態の通信局を含みながら、マルチホップ通信やブロードキャスト転送時における配達遅延を好適に抑制することができる、優れた通信システム、通信装置及び通信方法、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、各通信局が自律分散的に動作している通信環境下において複数の通信局がフレームをリレーして伝送するマルチホップ通信を行なう際に、マルチホップの各中継候補局の電力消費を考慮しながら経路の設定を好適に行なうことができる、優れた通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。

本発明によれば、各通信局がピア・ツウ・ピアで接続される自律分散型のネットワークにおいて、一部の通信局が省電力動作を行なう場合であっても、ブロードキャスト転送を行なう際のデータ転送レイテンシの問題を解決するとともに、マルチホップ通信時において省電力動作する通信局を中継局にするか否かを適切に判断し、より遅延の少ない経路を設定してメッシュ・ネットワークを構成することができる。

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。

図１は、本発明に係る無線ネットワークにおいて通信動作を行なうことができる無線装置のハードウェア構成を模式的に示した図である。 図２は、無線通信装置の他の構成例を示した図である。 図３は、無線インターフェース部６の内部構成例を示した図である。 図４は、本発明の実施形態を説明するために想定したネットワーク構成例を示した図である。 図５は、図４に示したネットワークにおいてブロードキャスト・トラフィックを送信する手順の一例（従来例）を示した図である。 図６は、図４に示したネットワークにおいて、本発明に係るブロードキャスト・トラフィックの送信手順を示した図である。 図７は、通信局属性のマッチングを行なう例を示した図である。 図８は、通信局がビーコン信号の受信により隣接局を発見した際に、この隣接局と通信状態に入るか否かを判断するための処理手順を示したフローチャートである。 図９は、図２５に示した通信環境下において、中継候補局の中継意思がないことを考慮しながら経路設定を行なうためのデータ配送手順の一例を示した図である。 図１０は、図２５に示した通信環境下において、中継候補局の中継意思があることを考慮しながら経路設定を行なうためのデータ配送手順の一例を示した図である。 図１１は、通信局が経路設定要求（若しくは同報データ）を送信するための処理手順を示したフローチャートである。 図１２は、経路の宛先となる通信局が経路設定要求を受信した際に実行する処理手順を示したフローチャートである。 図１３は、中継候補局となる通信局が経路設定要求データを受信した際に、自局がスリープ・モード下にあるか否かに応じて経路メトリック値にバイアス値を加算するための処理手順を示したフローチャートである。 図１４は、通信局が送受信トラフィックに応じて省電力の動作モードとビーコン送信間隔などのパラメータ変更を行なう動作を示した状態遷移図である。 図１５は、通信局がバッテリの残量に応じて省電力の動作モードと中継意思などの通信局属性、並びにビーコン送信間隔などのパラメータ変更を行なう動作を示した状態遷移図である。 図１６は、インフラストラクチャ・モード時のＩＥＥＥ８０２．１１の動作例を示した図である。 図１７は、通信局の省電力に関する状態遷移図である。 図１８は、アドホック・モード時のＩＥＥＥ８０２．１１の動作例を示した図である。 図１９は、アドホック・モード時のＩＥＥＥ８０２．１１において、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３の３台のＭＴがＩＢＳＳ内に存在している場合の動作例を示した図である。 図２０は、ネットワークに参画するＭＴとしてＳＴＡ１及びＳＴＡ２の２台が互いの通信可能範囲に存在し、各ＭＴは、各々のＴＢＴＴを設定して定期的にビーコン信号を送信している様子（従来例）を示した図である。 図２１は、ＳＴＡ２からＳＴＡ１に対してデータ送信を行なう様子（従来例）を示した図である。 図２２は、データ通信を行なう通信局ＳＴＡ１とＳＴＡ２の間で属性のマッチングを行なう様子を示した図である。 図２３は、データ通信を行なう通信局ＳＴＡ１とＳＴＡ２の間で属性のマッチングを行なう様子を示した図である。 図２４は、マルチホップ通信を行なう際に利用される経路設定手順を説明するための図である。 図２５は、マルチホップ通信を行なう際に利用される経路設定手順を説明するための図である。 図２６は、通信局が遅延要求の指定を伴う経路設定要求を送信するための処理手順を示したフローチャートである。

符号の説明

１…ＣＰＵ
２…ＲＯＭ
３…ＲＡＭ
４…周辺装置
５…外部記憶装置
６…無線ＬＡＮインターフェース部
７…Ｉ／Ｏインターフェース
１０１…ホスト・インターフェース部
１０２…データ・バッファ
１０３…中央制御部
１０４…ビーコン生成部
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…ビーコン解析部
１１３…情報記憶部

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。

以下で説明する実施形態において想定している通信の伝搬路は無線であり、且つ、単一の伝送媒体（周波数チャネルによりリンクが分離されていない場合）を用いて、複数の機器間でネットワークを構築する場合としてある。但し、複数の周波数チャネルが伝送媒体として存在する場合であっても、同様のことが言える。また、同実施形態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、以下に説明する各通信局での処理は、基本的にネットワークに参入するすべての通信局で実行される処理である。但し、場合によっては、ネットワークを構成するすべての通信局が、以下に説明する処理を実行するとは限らない。

図１には、本発明に係る無線ネットワークにおいて通信動作を行なうことができる無線装置のハードウェア構成を模式的に示している。無線装置は、パーソナル・コンピュータなどの無線ＬＡＮカードを搭載した情報機器、あるいはデジタルカメラや音楽プレーヤなどのＣＥ機器である。

図示の無線装置は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１が、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３などのメモリ装置、周辺装置４、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの外部記憶装置５、無線ＬＡＮインターフェース６などの周辺装置とはバスを介して相互接続されている。また、ブリッジ装置を介して２本以上のバスが連結されている。

ＣＰＵ１は、ＲＯＭ２に格納された制御コードや、外部記憶装置５にインストールされているプログラム・コードをＲＡＭ３上にロードして実行することによって、周辺装置４を用いた装置動作（例えば、デジタルカメラにおける撮影や画像再生動作、音楽プレーヤにおけるプレイリスト表示や音楽再生動作）や、無線ＬＡＮインターフェース部６を用いた通信動作など、装置全体の動作を統括的に制御する。

図１に示した例では、無線ＬＡＮインターフェース部６はＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層のフレームをバス経由でＲＡＭ３に渡し、ＣＰＵ１でＭＡＣ層の処理を行なうようになっている。但し、本発明の要旨は、図１に示したような無線装置の構成に限定されるものではなく、図２に示すような別の構成も考えられる。図２では、無線ＬＡＮインターフェース部６は、Ｉ／Ｏインターフェース７経由でバスに接続されている。無線ＬＡＮインターフェース部６とバスをつなぐＩ／Ｏインターフェース７は、ＭＳＩＯ（Ｍｅｍｏｒｙ Ｓｔｉｃｋ ＩＯ）、ＳＤＩＯ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ ＩＯ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）などが一般的である。無線インターフェース部６は、ＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）層の処理を行ない、ＩＥＥＥ８０２．３と等価なフレームをＩ／Ｏインターフェース７を通じてホストＣＰＵ１に送るようになっている。

図１及び図２に示したような情報機器は、無線インターフェース部６を装備することで、例えばアドホック・ネットワーク上で動作する通信装置として機能することができる。また、図１及び図２に示したような情報機器はバッテリ（図示しない）から駆動電力が供給されるバッテリ駆動式を想定しており、当該バッテリを充電する充電器を備え、当該バッテリの出力端子電圧などからその残量を求めて充電器による充電オペレーションを制御するようになっている。

図３には、無線インターフェース部６の内部構成例を示している。図示の無線インターフェース部６は、制御局を配置しない自律分散型の通信環境下において通信局として動作し、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、通信局としての無線インターフェース部６は、ホスト・インターフェース部１０１と、データ・バッファ１０２と、中央制御部１０３と、ビーコン生成部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、ビーコン解析部１１２と、情報記憶部１１３を備えている。

ホスト・インターフェース部１０１は、このＩ／Ｏインターフェース７に接続されるホスト機器（図１又は図２を参照のこと）との間で各種情報の交換を行なう。

データ・バッファ１０２は、ホスト・インターフェース部１０１経由で接続されるホスト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ホスト・インターフェース部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、所定の実行命令プログラムを実行することによって、通信局としての当該無線インターフェース部６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、中央制御部１０３は、アドホック・モードやメッシュ・ネットワークなど自律分散型のネットワークにおけるアクセス制御や、自局の省電力動作又は隣接局における省電力援助などを実現するための処理を実施する。また、ここで言うアクセス制御には、マルチホップ通信のための経路要求メッセージなどのブロードキャスト転送、マルチホップ通信時において省電力動作する通信局を考慮した経路設定などの処理などが含まれる。これらの処理の詳細については後述に譲る。

ビーコン生成部１０４は、近隣にある通信局との間で周期的に交換されるビーコン信号を生成する。無線インターフェース部６を備えた無線装置が無線ネットワークを運用するためには、自己のビーコン送信位置や隣接局からのビーコン受信位置などを規定する。これらの情報は、情報記憶部１１３に格納されるとともに、ビーコン信号の中に記載して隣接する通信局に報知する。各通信局は、伝送フレーム周期の先頭でビーコンを送信するので、チャネルにおける伝送フレーム周期はビーコン間隔によって定義される。

無線送信部１０６は、データ・バッファ１０２に一時格納されているデータやビーコン信号を無線送信するために、所定の変調処理を行なう。また、無線受信部１１０は、所定の時間に他局から送られてきた情報やビーコンなどの信号を受信処理する。

無線送信部１０６及び無線受信部１１０における無線送受信方式は、例えば無線ＬＡＮに適用可能な、比較的近距離の通信に適した各種の通信方式を適用することができる。具体的には、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）方式、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）方式などを採用することができる。

アンテナ１０９は、他の通信局宛てに信号を所定の周波数チャネル上で無線送信し、あるいは他の通信局から到来する信号を収集する。本実施形態では、送受信機で共用する単一のアンテナを備え、送受信を同時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、無線信号を送受信するためのタイミングの制御を行なう。例えば、伝送フレーム周期の先頭における自己のビーコン送信タイミングや、隣接局からのビーコン受信タイミング、隣接局とのデータ送受信タイミング、スキャン動作周期などを制御する。

ビーコン解析部１１２は、隣接局から受信できたビーコン信号を解析し、隣接局の存在などを解析する。例えば、ＴＢＴＴなどのビーコン信号から抽出される隣接局の情報は近隣装置情報として情報記憶部１１３に格納される。

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（衝突回避処理手順などを記述したプログラム）や、受信ビーコンの解析結果から得られる近隣装置情報などを蓄えておく。

本実施形態では、無線インターフェース部６を備えた無線装置は、アドホック・モードやメッシュ・ネットワークなど自律分散型のネットワークに参画する通信局として動作する。かかる通信局は、同じく通信局に参画している一部の通信局が省電力動作を行なう場合であっても、好適に通信動作を行なうことができるという特徴がある。具体的には、ブロードキャスト転送を行なう際のデータ転送レイテンシの問題を解決するとともに、マルチホップ通信時において省電力動作する通信局を中継局にするか否かを適切に判断し、より遅延の少ない経路を設定してメッシュ・ネットワークを構成することができる。以下、これらの処理動作について詳解する。

Ａ．省電力援助局におけるブロードキャスト・トラヒックの送信手順
まず、ブロードキャスト・トラヒックの送信手順について、図４を参照しながら説明する。但し、ここでは、通信局の属性として、Ｄｏｚｅ状態とＡｗａｋｅ状態を交互に繰り返すスリープ・モード下の通信局に対して所定の手順を経てデータ転送を行なう能力すなわち「省電力援助」が規定されているものとする。

同図に示すネットワークは、３台の通信局で構成され、ＳＴＡ−Ａは省電力援助局であり、ＳＴＡ−Ｂ並びにＳＴＡ−Ｃに対してブロードキャスト・トラフィックを送信しようとしているが、ＳＴＡ−Ｃがスリープ・モードに入っているという状況を想定している。なお、ＳＴＡ−Ｂもスリープ・モードに遷移していてもよいが、説明の簡素化のため、ＳＴＡ−Ｂはアクティブ・モードであるものとする。

ＩＥＥＥ８０２．１１に従うネットワーキングでは、ＡＰ若しくは省電力援助局は、複数の通信局宛てに同報的にブロードキャストのデータを送信する際に、少なくとも一部の宛先局がスリープ・モード下にあるときには、送信データを内部にバッファしておき、ビーコンを送信した直後にこのデータを送信する。

図５には、この場合の送信手順を示している。同報トラヒック・データがＳＴＡ−Ａに到着しても、通信相手の１人であるＳＴＡ−Ｃがスリープ・モードで動作しているため、すぐにこのトラヒックを送信することができない。結果として、ＳＴＡ−Ａは、ＳＴＡ−Ｃが受信機を動作させる（ＳＴＡ−Ａの）ＴＢＴＴまでこのデータをバッファ内に保持しておき、ビーコン送信を行なってから当該同報データの送信を行なう。このため、図示のように、当該データの配達にはＴ０だけの遅延が生じている。

このような問題を回避するため、本発明では、ブロードキャスト・トラフィックを送信したい通信局は、同報データを複数回送信するようにしている。具体的には、同報トラヒック・データがＳＴＡ−Ａに到着すると、ＳＴＡ−Ａは、隣接する通信局毎に（すなわち、各通信局がＡｗａｋｅ状態になる度に）、この同報トラフィック・データを配送する手順を起動して、２つのデータ・パケットを生成する（データの中身は同じものである）。

図６には、この場合のブロードキャスト・トラフィックの送信手順を示している。ＳＴＡ−Ａは、まずアクティブ・モードで動作しているＳＴＡ−Ｂ宛てにすぐさま同報データを送信し、さらにその後、ＳＴＡ−Ｃが受信機を動作させるＴＢＴＴでビーコン送信を行なってから、ＳＴＡ−Ｃ宛てに同報データを送信する。このようにすれば、アクティブ・モードで動作しているＳＴＡ−Ｂには最小の遅延（図６に示す例ではＴ１で示される遅延量）で同報データを配送することができ、一方、スリープ・モードで動作しているＳＴＡ−Ｃに対してもＴ０だけの遅延量を発生しながら確実に同報データを配送する。すなわち、省電力援助局としてのＳＴＡ−Ａは、配送遅延に関して最善の努力をしたことになる。

また、省電力援助局としてのＳＴＡ−Ａは、このように同報データ・トラヒックを複数回送信する手順を起動できるか否かに関する通信局の属性情報をあらかじめ隣接局に報知しておくことも望ましい。以下では、各宛先局がＡｗａｋｅ状態になるタイミングに合わせて同じ同報データを複数回送信する通信局属性のことを、以下では「低遅延同報配信」と呼ぶことにする。

自律分散型の通信システムにおいて、通信局同士が属性を示す情報を通知し合って、互いの通信局属性のマッチングをとることにより、通信を行なえる関係にあるかどうかをあらかじめ定めるという方法論について既に述べた。図７には、通信局属性のマッチングを行なう例を示している。図２２並びに図２３に示した「省電力援助」情報に加えて、「低遅延同報配送」機能があるか否かの情報をビーコン信号に含ませることで、この報知が可能となり、通信局同士でマッチングを行なうことができる。あるいは、「低遅延同報配送」機能の報知をビーコン信号に掲載しなくても、周辺通信局との間で制御データとして別途送受信して属性情報を交換することも可能である。

このように、省電力援助局が「低遅延同報配送」機能を周辺に報知しておくことで、スリープ・モードにより動作する隣接局は、当該通信局と通信状態に入るべきか否か（若しくは、アクティブ・モードに移行してから通信状態に入るべきか否か）を判断することができる。

例えば、スリープ・モード下のＳＴＡ−Ｃは、周辺にＳＴＡ−Ａを発見したときに、ＳＴＡ−Ａが「低遅延同報配送」機能を有しない場合には、自らのスリープ・モードのために同報データの配送が遅延することを危惧し、この通信局と通信状態に入らないことを選択するようにしてもよい。同様に、「低遅延同報配送」機能を有しない通信局は、省電力モードで動作する通信局とは通信状態に入らないことを選択することもある。

図８には、通信局がビーコン信号の受信により隣接局を発見した際に、この隣接局と通信状態に入るか否かを判断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。

通信局は、隣接局からビーコン信号（若しくは通信局の属性に関する情報を含んだその他のフレーム）を受信すると（ステップＳ１）、当該ビーコン信号を解析して、「省電力援助」及び「低遅延同報配信」を含む通信局の属性に関する情報を抽出する（ステップＳ２）。抽出された情報は、近隣通信装置情報として情報記憶部１１３に格納される。

次いで、通信局は、自局が現在スリープ・モードで動作しているかどうかを判断する（ステップＳ３）。

ここで、通信局がスリープ・モードでない、すなわちアクティブ・モードであるときには（ステップＳ３のＮｏ）、ビーコン信号の送信元である隣接局と通信状態に入っても障害がないので、この隣接局と通信状態に入るための手順を起動する（ステップＳ７）。

一方、通信局がスリープ・モード下にあるときには（ステップＳ３のＹｅｓ）、ビーコン信号などから得られた隣接局の属性に基づいて、この隣接局と通信状態に入ることができるか否かを精査する。

まず、ビーコン信号の送信元である隣接局が、省電力援助局であるかどうかを判別する（ステップＳ４）。ここで、隣接局が省電力援助局でないときには（ステップＳ４のＮｏ）、同報データ配送時に大きな遅延が生じ、若しくは通信が途絶するおそれがあるので、当該隣接局を通信状態へ入らない局と決定し、かかる情報を近隣通信装置情報として情報記憶部１１３に記憶する（ステップＳ８）。

また、隣接局が省電力援助局である場合には（ステップＳ４のＹｅｓ）、さらに、当該隣接局が低遅延同報配送機能を備えているかどうかを判別する（ステップＳ５）。

隣接局が省電力援助局であり、且つ低遅延同報配送機能を備えているときには（ステップＳ５のＹｅｓ）、当該隣接局は、各宛先局がＡｗａｋｅ状態になるタイミングに合わせて同じ同報データを複数回送信して、配送遅延を抑制することができる。すなわち、隣接局と通信状態に入っても障害がないので、この隣接局と通信状態に入るための手順を起動する（ステップＳ７）。

隣接局が省電力援助局であっても、低遅延同報配送機能を備えていない場合には（ステップＳ５のＮｏ）、自らのスリープ・モードのために同報データの配送が大きく遅延する危惧がある。この場合、通信システムにおいて同報データの配送遅延に関する制約が課されているかどうかをさらに判別する。

通信システムに同報データの配送遅延に関する制約が課されていないときには（ステップＳ６のＮｏ）、隣接局と通信状態に入っても障害がないので、この隣接局と通信状態に入るための手順を起動する（ステップＳ７）。

逆に、通信システムに同報データの配送遅延に関する制約が課されているときには（ステップＳ６のＹｅｓ）、自らのスリープ・モードのために同報データの配送が遅延し、制約を遵守できないおそれがある。そこで、当該隣接局を通信状態へ入らない局と決定し、かかる情報を近隣通信装置情報として情報記憶部１１３に記憶する（ステップＳ８）。

Ｂ．スリープ・モード下の通信局における中継意思
複数の通信局がフレームをリレーして伝送するマルチホップ通信を行なう際、スリープ・モード下の通信局が中継局に設定されると、経路上の手前の通信局においてデータがバッファされてデータ転送に大きな遅延を生じる、あるいは、通信局はスリープ・モード下にあるにも拘らず、中継局機能を全うするためにＤｏｚｅ状態に移行できない、すなわち省電力を実現できない、といった問題がある。

そこで、本発明に係る通信システムでは、通信局は、自局が中継局になってもよいか否かを隣接局に対して意思表示することによって、データ転送の遅延の問題を解消するとともに、中継候補となる各局の電力消費を勘案して経路設定を行なうようにしている。

図７に示したように、ビーコン信号などにより通信局同士で交換し合う属性情報として中継意思を含ませる。あるいは、中継意思の報知は、ビーコン信号に掲載しなくても、隣接局との間で制御データとして別途送受信し属性情報を交換することも可能である。そして、隣接局と通信状態に入るか否かを決定する際に、中継意思を考慮した通信局属性のマッチングを行なうようにすることができる。

各通信局は、周辺通信局の「中継意思」をあらかじめ確認しておく。そして、マルチホップ通信用の経路設定に関連する制御データの転送時において、事前に確認しておいた中継意思の有無に応じて各周辺通信局にこの制御データを転送するか否かを判断する。

ここで、図２５に示したように、４台の通信局ＳＴＡ−Ａ〜Ｄが存在し、ＳＴＡ−ＡとＳＴＡ−Ｄ間でマルチホップ通信を行なう場合を想定する。ＳＴＡ−ＢとＳＴＡ−Ｃが中継候補局となる。但し、ＳＴＡ−Ｂはアクティブ・モードであり、ＳＴＡ−Ｃがスリープ・モードに入っている。ＳＴＡ−Ｃがスリープ・モードに移行する前提として、これに隣接するＳＴＡ−Ａ、ＳＴＡ−Ｂなどの通信局は省電力援助機能をサポートし、さらにＳＴＡ−Ａは上述した低遅延同報配送機能をサポートするものとする。さらに、ここでは、ＳＴＡ−Ｃは中継意思がないことを報知しており、ＳＴＡ−Ａはこの事実を事前に知っているものとする。

図９には、このような場合においてＳＴＡ−Ａを起点として経路設定を行なうためのデータ配送手順の一例を示している。ＳＴＡ−Ａは、上述した低遅延同報配送機能を備え、経路設定要求を複数回にわたり送信することができる。

同図において、ＳＴＡ−Ａは、経路設定の要求が発生すると、経路設定要求の制御データをアクティブ・モードであるＳＴＡ−Ｂに対してすぐさま送信する（同図中のパケット（０））。さらにＳＴＡ−Ｂは、ＳＴＡ−Ａから受信した経路設定要求の制御データを、ＳＴＡ−Ｄに宛ててすぐさま転送する（同図中パケット（１））。

したがって、ＳＴＡ−Ａは、所望の宛先局であるＳＴＡ−Ｄに対して、より少ない遅延量Ｔ３で経路設定要求の制御データを配達することができる。しかも、ＳＴＡ−Ａは、中継意思のないＳＴＡ−Ｃに対して無駄な経路設定要求の制御データを送信しない、すなわち、無駄な送受信が行なわずに済む。

次に、図２５に示したものと同様の通信局配置において、ＳＴＡ−Ｃは中継意思があることを報知しており、且つ、ＳＴＡ−Ａはこの事実を事前に知っていることを想定した場合について考察してみる。但し、ＳＴＡ−Ｂはアクティブ・モードであり、ＳＴＡ−Ｃがスリープ・モードに入っている（ＳＴＡ−Ｃがスリープ・モードに移行する前提として、これに隣接するＳＴＡ−Ａ、ＳＴＡ−Ｂなどの通信局は省電力援助機能をサポートするものとする）（同上）。

図１０には、このような場合において経路設定を行なうためのデータ配送手順の一例を示している。

同図において、ＳＴＡ−Ａは、経路設定の要求が発生すると、経路設定要求の制御データをアクティブ・モードであるＳＴＡ−Ｂに対してすぐさま送信する（同図中のパケット（０））。さらにＳＴＡ−Ａは、隣接するＳＴＡ−Ｃ宛てにも同様の制御データを送信しようとするが、ＳＴＡ−Ｃはスリープ・モード下でＤｏｚｅ状態にあるため、このデータの送信は次回のＴＢＴＴ以降まで延期される。

ＳＴＡ−Ｂは、ＳＴＡ−Ａから受信した経路設定要求の制御データ（同図中のパケット（０））を、ＳＴＡ−Ｄに宛ててすぐさま転送する（同図中パケット（１））。したがって、ＳＴＡ−Ａは、所望の宛先局であるＳＴＡ−Ｄに対して、より少ない遅延量Ｔ３で経路設定要求の制御データを配達することができる。

他方、上述したように、ＳＴＡ−Ａは、中継意思を表示したＳＴＡ−Ｃに対しても、経路設定要求の制御データを、ＳＴＡ−Ｃが受信状態にある時間帯（すなわち、次のＴＢＴＴ）において送信する（同図中のパケット（２））。そして、ＳＴＡ−Ｃは、ＳＴＡ−Ａから受信した経路設定要求の制御データを、ＳＴＡ−Ｄに宛ててすぐさま転送する（同図中パケット（３））。したがって、所望の宛先局であるＳＴＡ−Ｄに対して、Ｔ３よりも大きな遅延量Ｔ４で経路設定要求の制御データを配達することになる。

図１０に示したデータ配送手順では、スリープ・モード下の中継候補局ＳＴＡ−Ｃも中継意思を示したことに起因して、経路の宛先局ＳＴＡ−Ｄに複数の経路設定データが到着することになる。このような場合、当該宛先局ＳＴＡ−Ｄは、遅れて到達した経路を選択しないよう（若しくは最前に到達した経路を選択するよう）考慮することにより、スリープ・モード下の通信局を中継局に含む経路を選択しないよう制御することができる。また、スリープ・モード下の通信局を中継局に含まれる経路しか存在しない場合には、その経路が選択される。ＳＴＡ−Ａから送信された経路設定要求データが複数の経路を介してＳＴＡ−Ｄで受信された場合であっても、各々のパケット間で経路メトリック値に大きな違いがない場合は、最前に受信した経路を選択するように処理が行なわれる。

なお、経路メトリック値は、経路の品質などを示す尺度であり、一般には、ホップ数、データレート、データレート×（１−パケット誤り率）、若しくはこれらを組み合わせた統計データなど経路元局からこれまでに積算された情報で表される。

図１１には、通信局が経路設定要求（若しくは同報データ）を送信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。但し、経路設定要求を発行する通信局は、省電力援助機能をサポートし、隣接局がスリープ・モード下にあるか否か、及び、スリープ・モード下の各隣接局がＡｗａｋｅ状態になるタイミングを把握しているものとする。図９並びに図１０に示したデータ配送手順において、ＳＴＡ−ＡがＳＴＡ−Ｄとの間でマルチホップ通信を実施するための経路設定要求を行なう際に、当該処理手順を実行すればよい。

通信局に経路設定要求が発生すると（ステップＳ１１）、情報記憶部１１３内の近隣通信装置情報を参照して、現在通信状態にある隣接局を確認する（ステップＳ１２）。ここで、通信状態にある隣接局が存在しない場合には（ステップＳ１２のＮｏ）、以降の処理ステップをすべてスキップして、本処理ルーチンを終了する。

一方、通信状態にある隣接局が存在する場合には（ステップＳ１２のＹｅｓ）、さらに通信状態にある各隣接局のうち受信機がＡｗａｋｅ状態のものを取り出す（ステップＳ１３）。そして、受信機がＡｗａｋｅ状態である各隣接局に対して、経路設定要求の制御データをすぐさまブロードキャスト送信する（ステップＳ１４）。

受信機がＡｗａｋｅ状態の通信局には、アクティブ・モード下（すなわちスリープ・モード下でない）通信局と、スリープ・モード下ではあるが現在はＡｗａｋｅ状態の通信局が含まれる。省電力援助する通信局は、ビーコン信号など事前の属性情報の交換を通じて、隣接局に関するこれらの状態を把握している。

また、通信状態にある隣接局のうち現時点でＤｏｚｅ状態のものが存在するときには（ステップＳ１３のＮｏ）、当該隣接局がスリープ・モード下で動作していることを確認した上で（ステップＳ１５のＹｅｓ）、さらに中継意思を示した通信局であるかどうかをチェックする（ステップＳ１６）。

ここで、スリープ・モード下の通信局に中継意思がないときには（ステップＳ１６のＮｏ）、中継局の候補にならないことから、以降の処理ステップをすべてスキップして、本処理ルーチンを終了する。この場合、中継意思のない隣接局に対して無駄な経路設定要求の制御データを送信しない、すなわち、無駄な送受信が行なわずに済む。

これに対し、スリープ・モード下の通信局に中継意思があるときには（ステップＳ１６のＹｅｓ）、中継候補局となり得る。したがって、当該中継候補局が受信状態となる時刻（例えば、次のＴＢＴＴ）まで待機してから（ステップＳ１７）、経路設定要求の制御データを送信する（ステップＳ１８）。この場合、省電力通信局で中継されない経路と、省電力通信局で中継される経路を含む２通り以上の経路が存在して、２以上の経路設定データが経路の宛先局に到着する可能性がある。

また、図１２には、経路の宛先となる通信局が経路設定要求を受信した際に実行する処理手順をフローチャートの形式で示している。図９並びに図１０に示したデータ配送手順において、経路の宛先局であるＳＴＡ−Ｄは、１以上の経路を介してＳＴＡ−Ａからの経路設定要求を受信した際に、当該処理手順を実行すればよい。

経路の宛先局は、自局宛ての経路設定要求の制御データを受信すると（ステップＳ２１）、制御データを解析して要求元からの経路情報と経路メトリック情報などの必要なデータを抽出し、経路候補として記録する（ステップＳ２２）。

その後、経路の宛先局は、タイマを設定し（ステップＳ２３）、当該タイマが満了するまでの間（ステップＳ２４のＮｏ）、他の経路を介して到来する経路設定要求の受信を待機する（ステップＳ２５）。そして、経路設定要求を受信する度に（ステップＳ２５のＹｅｓ）、既に受信した経路設定要求と経路メトリック値を比較して（ステップＳ２６）、経路メトリック値が良好となる経路候補に置き換えていく（ステップＳ２７）。

そして、経路の宛先局は、タイマが満了すると（ステップＳ２４のＹｅｓ）、経路候補の中継局に対して経路返答メッセージを返信する（ステップＳ２８）。

なお、経路設定の要求元であるＳＴＡ−Ａやスリープ・モード下の中継候補局ＳＴＡ−Ｃがいずれも「中継意思」を考慮することなく経路設定要求の制御データを転送した場合であっても、経路の宛先局ＳＴＡ−Ｄは、図１２に示した処理手順を実行し、自局の判断によって有効な経路設定を行なうことが可能である。

また、スリープ・モード下の通信局であるＳＴＡ−Ｃは、中継意思があるものの、データ配達の遅延を懸念して自局が中継局にあまり選ばれないようにするために、転送する経路設定要求パケットＲＲＥＱ中の経路メトリック値にバイアス値を加算して転送するようにしてもよい。このような場合、経路の宛先局ＳＴＡ−Ｄは、ＳＴＡ−Ｃを中継局に含む経路は高コストであると認識し、スリープ・モード下の通信局ＳＴＡ−Ｃを中継局に含まないその他の経路を選択することができる。経路メトリック値にバイアス値を加算するという操作は、スリープ・モード下の通信局を中継局に含まない経路が存在する場合には、そちらを選択するよう重み付する操作に相当する。また、スリープ・モード下の通信局を中継局に含む経路しか存在しない場合には、その経路が選択されることになる。

図１３には、中継候補局となる通信局が経路設定要求データを受信した際に、自局がスリープ・モード下にあるか否かに応じて経路メトリック値にバイアス値を加算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。かかる処理手順は、スリープ・モード下にある通信局が中継意思を示す場合に実施すればよく、中継意思のない場合にはそもそも経路設定要求データが届かないことから不要である。また、中継意思がないにも関わらず自局宛てでない経路設定要求データが受信された場合には、通信局は何事もなかったかのようにこの要求データを廃棄してしまう。例えば図１０に示したデータ配送手順において、中継候補局ＳＴＡ−Ｂ並びにＳＴＡ−ＣがＳＴＡ−Ａからの経路設定要求を受信した際に、当該処理手順を実行すればよい（但し、ＳＴＡ−Ｃが中継意思を示しているか、または、ＳＴＡ−ＡがＳＴＡ−Ｃの中継意思を考慮せず経路設定要求を送信しているものとする）。

通信局は、自局宛てでない経路設定要求の制御データを受信すると（ステップＳ３１）、当該制御データに含まれる経路メトリック値を更新する（ステップＳ３２）。経路メトリック値の算出方法は特に限定されないが、ここでは、受信メトリック値にリンク・メトリック値を加算することで更新する。

次いで、通信局は、自局が現在スリープ・モード下にあるかどうかをチェックする（ステップＳ３３）。

ここで、当該通信局がスリープ・モード下にない（ステップＳ３３のＮｏ）、すなわち、アクティブ・モード下にある場合には、受信した経路設定要求の制御データをすぐさま隣接局に転送でき、中継局となってもデータ配達の遅延が懸念されない。すなわち、経路メトリック値にバイアス値を加算する必要がないので、ステップＳ３２で更新した経路メトリック値を掲載して、経路設定要求を隣接局に転送する（ステップＳ３５）。

一方、当該通信局がスリープ・モード下にあるときには（ステップＳ３３のＹｅｓ）、自局が経路に含まれることによりデータ配達の遅延が懸念される。このため、ステップＳ３２で更新した経路メトリック値にさらにバイアス値αを加算しから（ステップＳ３４）、当該経路メトリック値を掲載して、経路設定要求を隣接局に転送する（ステップＳ３５）。

Ｃ．通信局間で交換される属性情報
本発明に係る通信システムでは、ブロードキャスト転送を行なう際のデータ転送レイテンシの問題を解決し、あるいはマルチホップ通信時において省電力動作する通信局を中継局にするか否かを適切に判断するために、隣接する通信局同士で互いの属性情報を事前の交換するようになっている。下表には、省電力動作並びに経路設定や中継局の制御に関して用いられる通信局の属性をまとめた。

上記の表１で示した通信局属性のうち（Ａ）省電力援助と（Ｂ）低遅延同報配送は、省電力援助通信機能を備えた通信局に関する属性であり、これらの属性のＯＮ／ＯＦＦ（機能の装備の有無）の組み合わせは以下の表に示すような意味を持つ。言い換えれば、通信局は、相手局の属性（Ａ）と（Ｂ）の組み合わせを参照することで、省電力援助に関する特性を特定することができる。

また、上記の表１で示した通信局属性のうち（３）省電力モードと（４）中継意思は、省電力モードで動作する通信局に関する属性であり、これらの属性のＯＮ／ＯＦＦ（機能の装備の有無）の組み合わせは以下の表に示すような意味を持つ。したがって、通信局は、相手局の属性（Ｃ）と（Ｄ）の組み合わせに基づいて、当該局をマルチホップ通信時における中継局に設定すべきかどうかを正確に把握することができる。

なお、ここでは、属性情報の（Ａ）から（Ｄ）のすべてが通信局間で交換されている場合を例にとったが、これらの属性情報のうち一部のみが交換されている実施例も存在する。そのような場合であっても、部分的には上記の実施形態で示したものと同様の効果を期待することができる。

Ｄ．アクティブな中継意思とアクティブな経路設定要求
上記では、中継意思がある通信局の省電力モードは固定されている場合を想定してきた。しかしながら、通信局は，フレームの転送局として機能していないときだけスリープ・モードで動作し、フレームの転送局として機能しているときはアクティブ・モードで動作するといったように、トラヒックの転送状況に応じてモードを変更することもある。

通信局は、スリープ・モード又はアクティブ・モードのいずれで中継処理を行なうかを示す属性を、図７や表１、表３で示した「中継意思」に関わる属性として同様に周辺局に報知することもある。この場合、中継意思は下記の３種類が存在することになり、属性は少なくとも下記の３値が表現されることになる。

上記の通り、アクティブ・モードで中継意思がある通信局は、「経路が設定されるときはスリープ・モード下にあるかもしれないが、たとえそうであっても自局が経路の一部になるとアクティブ・モードに変更して中継を行なう」といった具合に熱心にネットワークに参加することになる。

フレームの中継意思があり、且つ、中継意思があると表明した通信局は、経路設定要求を受信すると、これに基づいて自局が、今後、有効で活動的な経路の中継局になるかもしれないと判断した場合には、タイマを動作させ、現時点でスリープ・モード下にあった場合でもしばらくの間はＡｗａｋｅ状態を保持する。タイマが満了するまでの間に、活動的な経路が設定されず当該経路を用いたフレームが転送されなかった場合には、Ａｗａｋｅ状態からＤｏｚｅ状態へと遷移する。

また、上記の説明では、経路設定要求が単一のメトリックに基づいて決定されることを想定していたが、これ以外にも、スリープ・モードの中継局を経路に含んでよいか否かを考慮して決定するようにしてもよい。例えば、経路の設定元は、アクティブ・モードの中継局だけで経路を作成してほしいのか、又は、作成する経路にはスリープ・モードの中継局が含まれてもよいのかを指定する。そして、経路元は、データの転送に遅延が許容できない場合には、アクティブ・モードの中継局だけで経路を作成するよう要求する。他方、遅延は許容できるができるだけ広く経路を探して欲しい場合には、経路元は、スリープ・モードの中継局も経路に含まれても良いよう要求する。

このような場合、経路の設定を要求する通信局が発するＲＲＥＱには、「設定する経路内で行われるフレームの中継局はすべてアクティブ・モード下で動作するよう要求するか否か」を示す情報が含まれる。例えば、この情報を「遅延要求」と名付け、すべての中継局にアクティブ・モードでの動作を要求する場合は「遅延要求」がＯＮであると定義する。

各通信局は、周辺通信局の「中継意思」をあらかじめ確認しておく。そして、マルチホップ通信用の経路設定に関連する制御データの転送時において、事前に確認しておいた中継意思の属性と経路設定要求で示されている遅延要求の組み合わせに応じて各周辺通信局にこの制御データを転送するか否かを、下記の表に示すように判断する。

ここで、図２５に示したように、４台の通信局ＳＴＡ−Ａ〜Ｄが存在し、ＳＴＡ−ＡとＳＴＡ−Ｄ間でマルチホップ通信を行なう場合を想定する。ＳＴＡ−ＢとＳＴＡ−Ｃが中継候補局となる。但し、ＳＴＡ−Ｂはアクティブ・モードであり、ＳＴＡ−Ｃがスリープ・モードに入っている。ＳＴＡ−Ｃがスリープ・モードに移行する前提として、これに隣接するＳＴＡ−Ａ、ＳＴＡ−Ｂなどの通信局は省電力援助機能をサポートし、さらにＳＴＡ−Ａは上述した低遅延同報配送機能をサポートするものとする。さらに、ここでは、ＳＴＡ−Ｃはスリープ・モード下での中継意思があることを報知しており、ＳＴＡ−Ａはこの事実を事前に知っているものとする。

このような場合においてＳＴＡ−Ａを起点として遅延要求がＯＮの経路設定を行なうためのデータ配送手順に次いで、図９（前述）を参照しながら説明する。

同図において、ＳＴＡ−Ａは、遅延要求を伴う経路設定の要求が発生すると、経路設定要求の制御データをアクティブ・モードであるＳＴＡ−Ｂに対してすぐさま送信する（同図中のパケット（０））。さらにＳＴＡ−Ｂは、ＳＴＡ−Ａから受信した経路設定要求の制御データを、ＳＴＡ−Ｄに宛ててすぐさま転送する（同図中パケット（１））。

ここで、ＳＴＡ−Ａは、経路設定要求が遅延要求を伴っていたことから，中継意思はあるもののアクティブ・モードで中継を行なう予定のないＳＴＡ−Ｃに対しては、無駄な経路設定要求の制御データを送信しない。すなわち、無駄な送受信が行なわずに済む。

次に、図２５に示したものと同様の通信局配置において、ＳＴＡ−Ｃはアクティブ・モード変遷して中継意思があることを報知しており、且つ、ＳＴＡ−Ａはこの事実を事前に知っていることを想定した場合の配送手順について、図１０（前述）を参照しながら考察してみる。但し、ＳＴＡ−Ｂはアクティブ・モードであり、ＳＴＡ−Ｃがスリープ・モードに入っている（ＳＴＡ−Ｃがスリープ・モードに移行する前提として、これに隣接するＳＴＡ−Ａ、ＳＴＡ−Ｂなどの通信局は省電力援助機能をサポートするものとする）（同上）。

図１０において、ＳＴＡ−Ａは、遅延要求を伴う経路設定の要求が発生すると、経路設定要求の制御データをアクティブ・モードであるＳＴＡ−Ｂに対してすぐさま送信する（同図中のパケット（０））。さらにＳＴＡ−Ａは、隣接するＳＴＡ−Ｃ宛てにも同様の制御データを送信しようとするが、ＳＴＡ−Ｃはスリープ・モード下でＤｏｚｅ状態にあるため、このデータの送信は次回のＴＢＴＴ以降まで延期される。

ＳＴＡ−Ｂは、ＳＴＡ−Ａから受信した経路設定要求の制御データ（同図中のパケット（０））を、ＳＴＡ−Ｄに宛ててすぐさま転送する（同図中パケット（１））。したがって、ＳＴＡ−Ａは、所望の宛先局であるＳＴＡ−Ｄに対して、より少ない遅延量Ｔ３で経路設定要求の制御データを配達することができる。

他方、上述したように、ＳＴＡ−Ａは、アクティブ・モードでの中継意思を表示したＳＴＡ−Ｃに対しても、経路設定要求の制御データを、ＳＴＡ−Ｃが受信状態にある時間帯（すなわち、次のＴＢＴＴ）において送信する（同図中のパケット（２））。そして、ＳＴＡ−Ｃは、ＳＴＡ−Ａから受信した経路設定要求の制御データを、ＳＴＡ−Ｄに宛ててすぐさま転送する（同図中パケット（３））。

なお、ＳＴＡ−Ａが低遅延同報配送機能をサポートしていない場合には、経路設定要求の制御データはＳＴＡ−Ｂ並びにＳＴＡ−Ｃに宛てて、ＴＢＴＴの後に一斉に送信される場合もある。

上述したデータ配送手順では、スリープ・モード下の中継候補局ＳＴＡ−Ｃもアクティブ・モードに変遷しての中継意思を示したことに起因して、経路の宛先局ＳＴＡ−Ｄに複数の経路設定データが到着することになる。したがって、図１２で示した処理手順に従って、ＳＴＡ−Ｂ又はＳＴＡ−Ｃのどちらかが中継局として選択される。

なお、スリープ・モード下で動作するＳＴＡ−Ｃは、遅延要求を伴う経路設定要求の制御データを受信し、これを処理したことにより、Ａｗａｋｅ状態を保持する。さらに、その後、自局が中継局として選択された場合には、動作モードをアクティブ・モードに変更して、ＳＴＡ−ＡとＳＴＡ−Ｄの間のフレームの中継を行なう。また、ＳＴＡ−Ｃは、経路設定要求の制御データを受信しこれを処理したことに起因して、即座にアクティブ・モードへと変更することもある。ＳＴＡ−Ｃは、遅延要求を伴わない経路設定要求の制御データを受信し処理したことでもＡｗａｋｅ状態を保持し、さらにアクティブ・モードに変遷することがある。

スリープ・モードでのみ中継する意思がある通信局は、周辺通信局から遅延要求を伴う経路設定要求を受信した場合には、自局が当該経路の宛先でない限りはこれを破棄してしまう。また、スリープ・モードでのみ中継する意思がある通信局は、周辺通信局から遅延要求を伴う経路設定要求を受信したことに起因して、アクティブ・モードに変遷して中継する意思がある通信局に変化し、この制御データを処理することもある。後者の場合、通信局はアクティブ・モードへと変遷する。

経路設定に応じてスリープ・モードからアクティブ・モードへ移行した通信局は、当該経路がタイムアウトなどにより消滅した後には、再度、スリープ・モードへと戻る。

図２６には、通信局が遅延要求の指定を伴う経路設定要求を送信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。但し、経路設定要求を発行する通信局は、省電力援助機能をサポートし、隣接局がスリープ・モード下にあるか否か、及び、スリープ・モード下の各隣接局がＡｗａｋｅ状態になるタイミングを把握しているものとする。図９並びに図１０に示したデータ配送手順において、ＳＴＡ−ＡがＳＴＡ−Ｄとの間でマルチホップ通信を実施するための経路設定要求を行なう際に、当該処理手順を実行すればよい。

通信局に経路設定要求が発生すると（ステップＳ４１）、情報記憶部１１３内の近隣通信装置情報を参照して、現在通信状態にある隣接局を確認する（ステップＳ４２）。

ここで、通信状態にある隣接局が存在しない場合には（ステップＳ４２のＮｏ）、以降の処理ステップをすべてスキップして、本処理ルーチンを終了する。

一方、通信状態にある隣接局が存在する場合には（ステップＳ４２のＹｅｓ）、さらに通信状態にある各隣接局のうち受信機がＡｗａｋｅ状態のものを取り出す（ステップＳ４３）。そして、受信機がＡｗａｋｅ状態である各隣接局に対して、経路設定要求の制御データをすぐさまブロードキャスト送信する（ステップＳ４４）。

受信機がＡｗａｋｅ状態の通信局には、アクティブ・モード下（すなわちスリープ・モード下でない）通信局と、スリープ・モード下ではあるが現在はＡｗａｋｅ状態の通信局が含まれる。省電力援助する通信局は、ビーコン信号など事前の属性情報の交換を通じて、隣接局に関するこれらの状態を把握している。

また、通信状態にある隣接局のうち現時点でＤｏｚｅ状態のものが存在するときには（ステップＳ４３のＮｏ）、当該隣接局がスリープ・モード下で動作していることを確認した上で（ステップＳ４５のＹｅｓ）、さらに中継意思を示した通信局であるかどうかをチェックする（ステップＳ４６）。

ここで、スリープ・モード下の通信局に中継意思がないときには（ステップＳ４６のＮｏ）、中継局の候補にならないことから、以降の処理ステップをすべてスキップして、本処理ルーチンを終了する。この場合、中継意思のない隣接局に対して無駄な経路設定要求の制御データを送信しない、すなわち、無駄な送受信が行なわずに済む。

これに対し、スリープ・モード下の通信局に中継意思があるときには（ステップＳ４６のＹｅｓ）、これらは中継候補局となり得るが、当該経路設定要求が遅延要求を伴っているか否かをさらにチェックする（ステップＳ４７）。

ここで、当該経路設定要求が遅延要求を伴っており，アクティブ・モードの中継局のみで経路を形成する必要がある場合には（ステップＳ４７のＹｅｓ）、続いて、隣接局の中継意思がアクティブ・モードでの中継意思であるか否かを判断する（ステップＳ４８）。
隣接局がスリープ・モードでの中継意思しかない場合には（ステップＳ４８のＮｏ）、移行の処理ステップはスキップして、本処理ルーチンを終了する。

一方、隣接局にアクティブ・モードでの中継意思がある場合（ステップＳ４８のＹｅｓ）、又は、当該経路設定要求が遅延要求を伴っておらず、経路にスリープ・モードの中継局を含んでもよい場合には（ステップＳ４７のＮｏ）、当該中継候補局が受信状態となる時刻（例えば、次のＴＢＴＴ）まで待機してから（ステップＳ４９）、経路設定要求の制御データを送信する（ステップＳ５０）。この場合、省電力通信局で中継されない経路と、省電力通信局で中継される経路を含む２通り以上の経路が存在して、２以上の経路設定データが経路の宛先局に到着する可能性がある。

経路の宛先局は、図１２に示した処理手順を実行し、自局の判断によって有効な経路設定を行なうことが可能である。

なお、上記では、各表で示された属性情報のすべてが通信局間で交換されている場合を例にとったが、これらの属性情報のうち一部のみが交換されている実施形態も存在する。そのような場合であっても、部分的には上記の実施形態と同様の効果を期待することができる。

Ｅ．ビーコン送信間隔の変更
既に述べたように、省電力援助機能を持つ通信局がブロードキャストのトラフィックを送信する際に、スリープ・モード下の各宛先局がＡｗａｋｅ状態になるタイミングに合わせて同じ同報データを複数回送信する「低遅延同報配信」を実施することによって、最小の遅延で同報データを配送することができる。

一方、スリープ・モード下の通信局は、通常、隣接局のＴＢＴＴに合わせて、Ｄｏｚｅ状態からＡｗａｋｅ状態に復帰して受信動作を行なう。ここで、ＴＢＴＴすなわちビーコン送信間隔を長くすると、通信局は受信動作する頻度が低減することから低消費電力の効果が高まる。ところが、ビーコン送信間隔が長いと、システム内でマルチキャスト通信のための経路設定要求やその他のブロードキャストのトラフィックが発生したときには、低遅延同報配信を用いても、すべての宛先局へのデータ送信が完了するまでの所要時間が長くなってしまう。すなわち、ビーコン送信間隔に関連して、データ送信の遅延量と消費電力との間でトレードオフが成り立つ。

そこで、通信局は、送受信するトラフィックがないと判断したときにはアクティブ・モードからスリープ・モードに遷移するが、その後は上記のトレードオフを考慮した動作を行なう。具体的には、スリープ・モードに以降した後、さらに送受信するトラヒックがないと判断したことに応じて、ビーコン送信間隔を段階的に伸ばしていくことで、より効果的な低消費電力モードに入る。ビーコン送信間隔を伸ばすと、データの配送に要する遅延量は増えるが、ネットワーク中のトラヒックが少なければ、かかる遅延量を許容することができる。

また、スリープ・モード下の通信局は、送受信するトラヒックが発生したときには、逆にビーコン送信間隔を段階的に短くしていくことによりデータ転送の遅延量を短くするように制御し、さらに多量の送受信トラヒックが発生したときには、スリープ・モードからアクティブ・モードへと遷移する。

図１４には、通信局が送受信トラフィックに応じて省電力の動作モードとビーコン送信間隔などのパラメータ変更を行なう動作を示している。図示の例では、通信局のアクティブ・モード下でのビーコン送信間隔は１００ミリ秒とし、スリープ・モード下でのビーコン送信間隔はトラフィックの有無に応じて１００ミリ秒、２００ミリ秒、４００ミリ秒の３段階が定義されているものとする。

ここで、トラヒックの有無の指標としては、一定期間Ｔ_a間に送受信したパケットの個数をカウントしておき、このカウント値に応じて上記の動作モードの変更や、ビーコン送信間隔などのパラメータの設定を行なうことができる。また、時間当たりのパケットの個数ではなく、送受信したデータのビット数をカウントしておき、この数に応じて上記のモードやパラメータの設定を行なうようにしてもよい。

アクティブ・モード下の通信局は、一定期間Ｔ_aにトラフィックの送受信量がａパケット以下になると、同じビーコン送信間隔（１００ミリ秒）のままで第１段階のスリープ・モードに移行する。すなわち、通信局は、許容する遅延量を一定にしたままで間欠受信動作に転じることになる。一方、第１段階のスリープ・モード下で、一定期間Ｔ_aにおけるトラフィックの送受信量が２×ａ以上になると、データ送信の遅延量と消費電力の関係が不均衡になる、すなわち、すべての宛先局へのデータ送信が完了するまでの所要時間が長くなってしまうことが懸念されるので、アクティブ・モードに復帰する。

また、第１段階のスリープ・モード下の通信局は、一定期間Ｔ_aにトラフィックの送受信量がさらにａ／２パケット以下に低下すると、データ送信の遅延の問題が生じる可能性が低くなることから、ビーコン送信間隔をさらに長い２００ミリ秒とした第２段階のスリープ・モードに移行して、さらなる低消費電力化を図る。一方、第２段階のスリープ・モード下で、一定期間Ｔ_aにおけるトラフィックの送受信量がａ以上になると、データ送信の遅延量と消費電力の関係が不均衡になることが懸念されるので、第１のスリープ・モードに復帰して、ビーコン送信間隔を１００ミリ秒に短縮してデータ送信の遅延量を短くするようにする。

また、第２段階のスリープ・モード下の通信局は、一定期間Ｔ_aにトラフィックの送受信量がさらにａ／４パケット以下に低下すると、データ送信の遅延の問題が生じる可能性が低くなることから、ビーコン送信間隔をさらに長い４００ミリ秒とした第３段階のスリープ・モードに移行して、さらなる低消費電力化を図る。一方、第３段階のスリープ・モード下で、一定期間Ｔ_aにおけるトラフィックの送受信量がａ／２以上になると、データ送信の遅延量と消費電力の関係が不均衡になることが懸念されるので、第２のスリープ・モードに復帰して、ビーコン送信間隔を２００ミリ秒に短縮してデータ送信の遅延量を短くするようにする。

なお、図１４では、動作モードやビーコン送信間隔の変更を決定するカウント値は２×ａ、ａ／２、ａ／４などで指定している場合を例示したが、これらの値は一例であり、類似する他の値を用いて制御を行なっても構わない。

Ｆ．バッテリ駆動の通信局の動作
既に述べたように、本発明に係る通信システムでは、スリープ・モード下にある通信局は、マルチホップ通信の際に自局が中継局になる意思があるかどうかの属性を隣接局に通知するようになっている。スリープ・モード下の通信局が中継局に設定されると、データ配達の遅延を生じることが懸念され、また、通信局にとっては送受信する機会が多くなることから、消費電力が増加するという問題がある。

そこで、通信局がバッテリ駆動であるときには、バッテリの残量に応じて、省電力に関する動作モードだけでなく、中継意思やビーコン送信間隔も適宜切り替えるようにしてもよい。具体的には、中継意思のある通信局は、初期状態ではアクティブ・モードであるが、バッテリ残量が低下すると中継意思を維持したままスリープ・モードに移行して、簡潔受信動作により低消費電力化を図る。

また、スリープ・モード下において中継意思のある通信局は、バッテリ残量の低下とともに、ビーコン送信間隔を徐々に長くしていることで、一層の低消費電力化を図る。そして、バッテリ残量の低下が進行して中継局としての動作が困難になると中継意思を解除し、さらに通信動作が不能になるほどバッテリ残量が低下してしまうと、自律分散通信機能自体をオフにしてしまう。

図１５には、通信局がバッテリの残量に応じて省電力の動作モードと中継意思などの通信局属性、並びにビーコン送信間隔などのパラメータ変更を行なう動作を示している。図示の例では、通信局は、アクティブ・モード下では中継意思を示すとともに１００ミリ秒のビーコン送信間隔で動作する。また、スリープ・モード下では、通信局のビーコン送信間隔として１００ミリ秒と２００ミリ秒の２通りが定義されるとともに、バッテリ残量に応じて中継意思の有無を切り替えるようになっており、ビーコン送信間隔と中継意思の有無の組み合わせで４段階のスリープ・モードが定義されている。

通信局は、バッテリ残量が８０％以上であればアクティブ・モードで中継意思を示すとともに、１００ミリ秒という短いビーコン送信間隔で動作する。ここで、バッテリの残量が減少して８０％を下回ると、通信局は、第１段階のスリープ・モードに移行する。第１のスリープ・モード下では、ビーコン送信間隔が同じ１００ミリ秒により間欠受信動作を行なうとともに、アクティブな中継をそのまま行なうにする。第１のスリープ・モードにおいて許容する遅延量は、アクティブ・モードとほぼ同じものとなる。一方、第１のスリープ・モード下で、充電動作によりバッテリ残量が８０％以上に回復すると、常時受信動作を行なって効率的な中継局動作が可能となるので、アクティブ・モードに復帰する。

また、第１のスリープ・モード下で、バッテリの残量がさらに７０％を下回るまで減少すると、短いビーコン送信間隔で動作するとバッテリの消耗がさらに懸念されることから、第２のスリープ・モードに移行する。第２のスリープ・モード下では、ビーコン送信間隔は１００ミリ秒のままで間欠受信動作を行なうが、アクティブな中継は行なわない（すなわち、スリープ・モードのまま中継を行なう）ように変更する。一方、第２のスリープ・モード下で、充電動作によりバッテリ残量が７０％以上に回復すると、まだバッテリの回復のために間欠受信動作が必要であるがアクティブな中継局動作が可能となるので、第１のスリープ・モードに復帰する。

また、第２のスリープ・モード下で、バッテリの残量がさらに６０％を下回るまで減少すると、中継局として動作するとバッテリの消耗を十分抑制できなくなることから、第３のスリープ・モードに移行する。第３のスリープ・モード下では、ビーコン送信間隔は１００ミリ秒のままで間欠受信動作を行なうが、中継意思を完全に解除する。一方、第３のスリープ・モード下で、充電動作によりバッテリ残量が６０％以上に回復すると、まだバッテリの回復のために間欠受信動作が必要であるものの、スリープ・モードのままであれば中継局動作が可能となるので、第２のスリープ・モードに復帰する。

また、第３のスリープ・モード下で、バッテリの残量がさらに４０％を下回るまで減少すると、１００ミリ秒というビーコン送信間隔のままで動作するとバッテリの消耗がさらに懸念されることから、第４のスリープ・モードに移行する。第４のスリープ・モード下では、中継局動作を行なわないだけではバッテリの残量を十分回復することはできないので、ビーコン送信間隔をさらに長い２００ミリ秒にして間欠受信動作を行なう。一方、第４のスリープ・モード下で、充電動作によりバッテリ残量が４０％以上に回復すると、まだバッテリの回復のために間欠受信動作が必要であるがアクティブな中継局動作が可能となるので、第３のスリープ・モードに復帰する。

また、第４のスリープ・モード下で、バッテリの残量がさらに２０％を下回るまで減少すると、バッテリの消耗は深刻であり、間欠受信動作を継続しているとバッテリの残量を十分回復することはできないので、自律的に動作する通信局としての通信機能をオフ状態にする。この状態は、従来のＩＥＥＥ８０２．１１のインフラストラクチャ・モードにおけるＭＴとしての動作に相当する。このとき、近隣にＡＰが存在する場合には、そのＡＰへの接続を試みることになる。一方、通信機能のオフ状態においてバッテリ残量が２０％以上に回復すると、まだ中継局動作は不能であるものの間欠受信動作派可能となるので、第４のスリープ・モードに復帰する。

通信局の動作モードや、中継意思の有無、ビーコン送信間隔は、ネットワークに参画する積極性の度合いを表すものでもある。したがって、上述の操作によれば、通信局は、バッテリ残量に応じて、ネットワークにどれだけ積極的に参画するかを制御することが可能である。

なお、図１５では、バッテリ残量の閾値を８０％、７０％、６０％、４０％、２０％である場合を例示したが、これらの値は一例であり、類似する他の値を用いて制御を行なっても構わない。

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

本明細書では、ＩＥＥＥ８０２．１１のような無線ＬＡＮシステムに適用した実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。複数の通信局が自律分散的に動作するとともに、各通信局が送受信動作を間欠的に行うような通信環境において、ある通信局がブロードキャストのトラフィックを送信する場合や、マルチホップ通信のための経路設定要求を転送したり、中継局を設定したりする場合に、本発明を同様に適用することができる。

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

Claims (25)

1. 自律分散的に動作する複数の通信局からなる通信システムであって、
   少なくとも一部の通信局は間欠的に送受信機を動作させるスリープ・モードで動作する省電力通信局であり、他の少なくとも一部の通信局は前記省電力通信局と通信を行なう能力を持つ省電力援助局であり、
   前記省電力援助局のうち少なくとも一部は、同報データ配送の際に、送信先となる各々の通信局が受信機を起動するアクティブ状態になる度にデータ送信を行なう低遅延同報配送機能を備える、
   ことを特徴とする通信システム。
2. 各通信局が省電力通信局であるか、省電力援助局であるか否か、又は低遅延同報配送機能を備えるか否かに関する通信局属性を互いに通知する手段を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 通信局属性を通知し合った通信局同士は、互いの通信局属性をマッチングした結果に基づいて通信状態に入るか否かを決定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 省電力通信局は省電力援助局でない通信局とは通信状態に入らないことを選択し、又は、省電力援助局でない通信局は省電力通信局とは通信状態に入らないことを選択する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
5. 省電力通信局は、システムに課されている配送遅延に関する制約を考慮しながら、低遅延同報配送機能を持たない省電力援助局と通信状態に入るか否かを選択する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
6. 自律分散的に動作する複数の通信局からなる通信環境下でデータ通信を行なう通信装置であって、
   前記通信環境において送受信を行なう通信手段と、
   前記通信手段による通信動作を制御する通信制御手段と、
   隣接する各通信局が間欠的に送受信機を動作させるスリープ・モードで動作していることを把握する省電力援助手段と、
   複数の通信局に対して同報データ配送を行なう際に、送信先となる各々の通信局が受信機を起動するアクティブ状態になる度にデータ送信を行なう低遅延同報配送手段と、
   を具備することを特徴とする通信装置。
7. 自局が間欠的に送受信機を動作させるスリープ・モードで動作するか、前記省電力援助手段を備えているか、又は、前記低遅延同報配送手段を備えているか否かに関する通信局属性を隣接する通信局との間で通知し合う通知手段をさらに備る、
   ことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
8. 前記通信制御手段は、互いの通信局属性をマッチングした結果に基づいて、隣接する各通信局と通信状態に入るか否かを決定する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
9. 自律分散的に動作する複数の通信局からなる通信環境下でデータ通信を行なう通信装置であって、
   前記通信環境において送受信を行なう通信手段と、
   前記通信手段による通信動作を制御する通信制御手段と、
   自局が間欠的に前記通信手段の送受信機を動作させるスリープ・モードで動作する省電力通信局か、スリープ・モードで動作する通信局とのデータ通信に対応する省電力援助局か、又は、送信先となる各々の通信局が受信機を起動するアクティブ状態になる度にデータ送信を行なう低遅延同報配送機能を備えているか否かに関する通信局属性を隣接する通信局との間で通知し合う通知手段を備え、
   前記通信制御手段は、互いの通信局属性をマッチングした結果に基づいて、隣接する各通信局と通信状態に入るか否かを決定する、
   ことを特徴とする通信装置。
10. 前記通信制御手段は、自局がスリープ・モードで動作する際に、前記低遅延同報配送機能を備えた通信局と通信状態に入ることを決定する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
11. 前記通信制御手段は、前記通信環境下で同報データ遅延に制約が課されていないときには、前記低遅延同報配送機能を備えていない通信局とも通信状態に入ることを決定する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の通信装置。
12. 自律分散的に動作する複数の通信局からなる通信環境下でデータ通信を行なう通信方法であって、
    隣接する各通信局が間欠的に送受信機を動作させるスリープ・モードで動作していることを把握する省電力援助ステップと、
    複数の通信局に対して同報データ配送を行なう際に、送信先となる各々の通信局が受信機を起動するアクティブ状態になる度にデータ送信を行なう低遅延同報配送ステップと、
    を有することを特徴とする通信方法。
13. 自律分散的に動作する複数の通信局からなる通信環境下でデータ通信を行なう通信方法であって、
    自局が間欠的に送受信機を動作させるスリープ・モードで動作する省電力通信局か、スリープ・モードで動作する通信局とのデータ通信に対応する省電力援助局か、又は、送信先となる各々の通信局が受信機を起動するアクティブ状態になる度にデータ送信を行なう低遅延同報配送機能を備えているか否かに関する通信局属性を隣接する通信局との間で通知し合う通知ステップと、
    自局がスリープ・モードで動作する際に、互いの通信局属性をマッチングした結果に基づいて、隣接する各通信局と通信状態に入るか否かを決定する決定ステップを有し、
    前記決定ステップでは、前記低遅延同報配送機能を備えた通信局と通信状態に入ることを決定し、前記通信環境下で同報データ遅延に制約が課されていないときには、前記低遅延同報配送機能を備えていない通信局とも通信状態に入ることを決定する、
    ことを特徴とする通信方法。
14. 自律分散的に動作する複数の通信局からなる通信環境下でデータ通信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、前記コンピュータに対し、
    隣接する各通信局が間欠的に送受信機を動作させるスリープ・モードで動作していることを把握する省電力援助手順と、
    複数の通信局に対して同報データ配送を行なう際に、送信先となる各々の通信局が受信機を起動するアクティブ状態になる度にデータ送信を行なう低遅延同報配送手順と、
    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。
15. 自律分散的に動作する複数の通信局からなる通信環境下でデータ通信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、前記コンピュータに対し、
    自局が間欠的に送受信機を動作させるスリープ・モードで動作する省電力通信局か、スリープ・モードで動作する通信局とのデータ通信に対応する省電力援助局か、又は、送信先となる各々の通信局が受信機を起動するアクティブ状態になる度にデータ送信を行なう低遅延同報配送機能を備えているか否かに関する通信局属性を隣接する通信局との間で通知し合う通知手順と、
    自局がスリープ・モードで動作する際に、互いの通信局属性をマッチングした結果に基づいて、隣接する各通信局と通信状態に入るか否かを決定する決定手順を実行させ、
    前記決定手順では、前記低遅延同報配送機能を備えた通信局と通信状態に入ることを決定し、前記通信環境下で同報データ遅延に制約が課されていないときには、前記低遅延同報配送機能を備えていない通信局とも通信状態に入ることを決定する、
    ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
16. 複数の通信局がフレームをリレーして伝送するマルチホップ通信を行なうに際して、前記省電力通信局が中継局として動作する意思があるか否かに関する情報を隣接局に通知する手段を備える、
    ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
17. 通信局は、マルチホップ通信用の経路設定に関連する制御データの転送時において、事前に確認しておいた中継意思の有無に応じて、隣接する省電力通信局へ該制御データを転送するか否かを判断する、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の通信システム。
18. 通信局は、マルチホップ通信用の経路設定に関連する制御データの転送時において、送信先となる各々の通信局が受信機を起動するアクティブ状態になる度にデータ送信を行なう、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の通信システム。
19. 経路の宛先局は、２以上の経路設定データが到着したときには、遅れて到達した経路を選択しない、若しくは最前に到達した経路を選択するようにする、
    ことを特徴とする請求項１８に記載の通信システム。
20. 前記省電力通信局は、中継局として動作する意思がある場合、中継局として動作する意思がある際に、経路メトリック値にバイアス値を付与する、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の通信システム。
21. 複数の通信局がフレームをリレーして伝送するマルチホップ通信を行なう通信環境下では少なくとも一部の通信局は前記通信手段の送受信機を間欠的に動作させるスリープ・モードで動作する省電力通信局であり、
    隣接する省電力通信局が中継局として動作する意思があるか否かに関する情報を収集して、マルチホップ通信用の経路設定に関連する制御データの転送時において、事前に確認しておいた中継意思の有無に応じて、隣接する省電力通信局へ該制御データを転送するか否かを判断する、
    ことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
22. 前記通信制御手段は、マルチホップ通信用の経路設定に関連する制御データの転送時において、送信先となる各々の通信局が受信機を起動するアクティブ状態になる度に該制御データの送信を行なうように制御する、
    ことを特徴とする請求項２１に記載の通信装置。
23. 自律分散的に動作する複数の通信局からなり、複数の通信局がフレームをリレーして伝送するマルチホップ通信を行なう通信環境下でデータ通信を行なう通信装置であって、前記通信環境下では少なくとも一部の通信局は間欠的に送受信機を動作させるスリープ・モードで動作する省電力通信局であり、且つ、マルチホップ通信用の経路設定に関連する制御データを中継する少なくとも一部の通信局は、送信先となる各々の通信局が受信機を起動するアクティブ状態になる度に該制御データの送信を行なっており、
    前記通信環境において送受信を行なう通信手段と、
    前記通信手段による通信動作を制御する通信制御手段を備え、
    自局を経路の宛先としたマルチホップ通信用の経路設定に関連する制御データが２以上到着した際に、遅れて到達した経路を選択し、若しくは最前に到達した経路を選択する、
    ことを特徴とする通信装置。
24. 複数の通信局がフレームをリレーして伝送するマルチホップ通信を行なう通信環境下では少なくとも一部の通信局は間欠的に送受信機を動作させるスリープ・モードで動作する省電力通信局であり、
    隣接する省電力通信局が中継局として動作する意思があるか否かに関する情報を収集するステップと、
    事前に確認しておいた中継意思の有無に応じて、隣接する省電力通信局へマルチホップ通信用の経路設定に関連する制御データを転送するか否かを判断して、該制御データを転送するステップと、
    をさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の通信方法。
25. 複数の通信局がフレームをリレーして伝送するマルチホップ通信を行なう通信環境下では少なくとも一部の通信局は間欠的に送受信機を動作させるスリープ・モードで動作する省電力通信局であり、
    隣接する省電力通信局が中継局として動作する意思があるか否かに関する情報を収集する手順と、
    事前に確認しておいた中継意思の有無に応じて、隣接する省電力通信局へマルチホップ通信用の経路設定に関連する制御データを転送するか否かを判断して、該制御データを転送する手順と、
    をさらに実行させることを特徴とする請求項１４に記載のコンピュータ・プログラム。