JP6168867B2 - 通信装置、通信方法およびプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、無線接続を行う通信装置、通信方法およびプログラムに関する。
無線通信規格の1つとして、Wi−Fi Direct(登録商標)(以下、WFD)と呼ばれるものがある。このWFDとは、Wi−Fiアライアンスが認定する無線通信規格の内、通常のWi−Fiの接続方式で用いられる中継アクセスポイント(AP)を必要とせず、端末同士が直接接続してデータを送受信することができる規格のことである。
WFDは、各電子機器が無線LANのAPまたは無線LANステーションのいずれとして動作するかを自動的に決定するプロトコルの規定がある。この規定により、従来の中継用AP専用機が不要となり、電子機器同士の直接接続を実現している。無線LANにおいて端末同士を直接接続する方式には、WFDの他に「アドホックモード」もあり、アドホックモードは、P2P(ピアツーピア)の方式で端末間を接続する方式となっている。WFDとアドホックモードの違いは、WFDはいずれかの端末が無線LANのAPの機能をソフトウェアにより実現する方式であり、アドホックモードはAPを使用しない方式であるといえる。
WFDを利用する技術としては、特許文献1がある。特許文献1では、PCが、WFD機能によってプリンタと無線通信し、印刷データを送信する技術を開示している。
特開2013−42400号公報
1つの通信装置がWi−Fi DirectのP2P無線接続方式と、APを介して無線通信を行う方式(例えば、インフラストラクチャモード)とを同時に使用できるように構成すると便利である。無線通信に使用されるインターネットプロトコル(IP)にはバージョン4とバージョン6がある。通信機器としてこの2つのプロトコルバージョンを同時に使用することができるデュアルスタックモードを備えているものがある。よってP2P無線接続方式と、APを介して無線通信を行う方式とでそれぞれデュアルスタックモードで動作する場合、4つのIPスタックをそれぞれ動作させることになる。しかし組み込み機器のリソースでは4つのIPスタックを同時に動作させるとメモリなどのリソースが不足してしまう場合がある。またソケット数の増加により通信速度の低下を招く場合がある。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、ピアツーピアモード及びインフラストラクチャモードで無線通信する際の通信リソースの節約が可能な通信装置及びその制御方法、プログラムを提供するものである。
上記課題を解決するために、本発明の通信装置は、外部装置を介して第1通信相手装置と無線接続する第1方式の無線接続と、前記外部装置を介さずに第2通信相手装置と直接的に無線接続する第2方式の無線接続とを並行して使用可能な通信装置であって、前記第1方式における無線接続のために第1バージョンのプロトコルと第2バージョンのプロトコルの両者が有効化される場合、前記第2方式における無線接続のために前記第1バージョンのプロトコルを有効化し、前記第2バージョンのプロトコルを無効化する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記第1方式において第1および第2バージョンのプロトコルの1つが無効化されている場合、前記第2方式における無線接続のために前記第1および第2バージョンのプロトコルを有効化することを特徴とする。
本発明によると、ピアツーピアモード及びインフラストラクチャモードで無線通信する際の通信リソースを節約することができる。
MFPの構成を示す図である。 携帯端末の構成を示す図である。 ソフトAPモードの無線接続シーケンスを示す図である。 WFDモードの無線接続シーケンスを示す図である。 WFD拡張モードの無線接続シーケンスを示す図である プロトコルスタックを説明する図である。 MFPによる処理の流れを示す図である。
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を例示的に詳しく説明する。但し、本実施形態に記載されている構成要素の相対配置、表示画面等は、それらのみに限定する趣旨のものではない。
図1は、本発明の通信装置の実施形態の一例である無線LAN(WLAN)通信機能を有する複合機(Multi Function Printer;MFP)100の概略構成を示すブロック図である。ここでは、MFP100として読取機能と記録(印刷)機能とを有するものを例にしたが、これらの機能の一方または両方を有さず、他の機能を有するもの、これらの機能と他の機能とを有するものなど、種々の機能を持つものに適用可能である。他の機能としては、電話・ファクシミリ機能(電話回線用/IP網用)、近距離無線通信機能(Bluetooth(登録商標)通信、NFC(Near Field Communication))などを採用可能である。
MFP100は、メインボード101上に、CPU102、ROM103、RAM104、不揮発性メモリ105、画像メモリ106、操作部107、表示部108、読取制御部109、記録制御部111、バッテリ部115、電源部116を有する。また、MFP100は、バスケーブル113を介して接続されたWLANユニット114を有する。これらの構成要素はシステムバス117を介して接続され、互いにシステムバス117を介して通信可能である。また、MFP100は、さらに、原稿上の画像を読み取る読取機能を実現するための読取部110、記録媒体上に画像を記録する記録機能を実現するための記録部112を有する。
CPU102は、MFP100の全体を制御する。以降に示すMFP100の処理はCPU102の制御によって実行される。ROM103は、CPU102が実行する制御プログラムや組込オペレーティングシステム(OS)プログラム等を記憶する。本実施形態では、ROM103に記憶されている各制御プログラムは、ROM103に記憶されている組込OSの管理下で、スケジューリングやタスクスイッチ等のソフトウェア制御を行う。また、CPU102は、通信相手装置との通信に際して、ROM103に記憶されているプログラムに従ってプロトコルスタック(IPスタックを含む)を動作させる。このとき、通信動作に必要な複数のソケットの設定等も行う。RAM104は、プログラム制御変数等のデータを記憶し、また、ユーザが登録した設定値やMFP100の管理データ等のデータを記憶し、また各種ワーク用バッファ領域が設けられている。不揮発性メモリ105は、フラッシュメモリ(flash memory)等のメモリで構成され、電源がオフされてもデータを記憶し続ける。画像メモリ106は、DRAM(Dynamic RAM)等のメモリで構成され、読取部110によって入力された画像データや外部から受信した画像データなどを蓄積する。
操作部107は、ハードスイッチなどを含み、ユーザからの操作を受け付け、その操作内容をCPU102に伝える。表示部108は、MFP100に関する種々の表示(ユーザが行うべき操作をガイドする表示、MFP100の状態を示す情報などの表示)を行う。また、操作部107と表示部108を一体化させたタッチパネル等も採用可能である。
読取制御部109は、読取部(スキャナ)110(例えば、CISイメージセンサ(密着型イメージセンサ))を制御して、原稿上の画像を光学的に読み取らせ、読取画像に応じた画像データを生成する。
記録制御部111は、入力された画像データを、記録部(プリンタ)112で記録(プリント)させるための記録データに変換し、記録部112を制御して、紙などの記録媒体上に記録剤を付与して画像を記録させる。記録部112としては、記録ヘッドから記録材としてインクを吐出させ、記録媒体上に画像を記録するインクジェットプリンタを採用可能である。
WLANユニット114は、無線通信によってネットワーク(TCP/IPに従った通信が可能なネットワーク)上の端末と通信する。WLANユニット114は、例えばIEEE802.11シリーズに準拠したWLANシステムにおけるデータ(パケット)通信が可能であるものとする。また、WLANユニット114を用いた無線通信では、Wi−Fi Direct(WFD)をベースにした通信が可能であり、ソフトウェアアクセスポイント(ソフトAP)機能を有する。また、WLANユニット114はアドホックモード、Infrastractureモードによる通信が可能である。MFP100はインターネットプロトコル(IP)のバージョン4とバージョン6のいずれに従っても通信可能である。そして、通信に先だってそれぞれのバージョンに従ったIPスタックを動作させる。また、通信に際しては所定数のソケットを設定し、通信処理を実行する。また、IPに従って複数の通信プロトコルの中から選択された通信プロトコルに従って通信可能である。ここで選択可能な通信プロトコルは、OSI参照モデルのアプリケーション層のプロトコルであり、UPnP/Bonjour/WSD/IPP/SMBなどが含まれる。
バッテリ部115は、MFP100が動作するための電力を供給するユニット(電池)であり、商用電源(AC電源)等の外部電源からの電源供給がなくともMFP100に電力を供給可能である。従って、バッテリ部115で電力を供給している間、ユーザはMFP100を自在に携帯可能となる。バッテリ部115はMFP100に内蔵のもの、または着脱可能なものを採用可能である。また、バッテリ部115は外部電源(商用電源など)からの電力供給を受けて充電可能であり、充電された電荷が、MFP100が動作可能な分残っている間、MFP100は外部電源からの電源供給なしに動作可能である。電源部116は、電源ケーブルを介して外部電源(商用電源(AC電源))からの電源供給を受け、MFP100が動作するための電力をMFP100に供給する。電源部116は、バッテリ部115がMFP100に装着されている場合、バッテリ部115に電力を供給し、充電することも可能である。電源部116は、外部電源からの交流電流を直流電流に変換する機能も含む。
図2は、本発明の通信装置の実施形態の一例である携帯端末200の概略構成を示すブロック図である。携帯端末200としては、携帯電話、スマートフォン、ノートPC、タブレット端末、PDA(Personal Digital Assistant)、デジタルカメラなど種々のものを採用可能である。
携帯端末200は、メインボード201上に、CPU202、ROM203、RAM204、不揮発性メモリ205、画像メモリ206、操作部207、表示部208、バッテリ部211を有する。また、携帯端末200は、バスケーブル209を介して接続されたWLANユニット210を有する。これらの構成要素はシステムバス212を介して接続され、互いにシステムバス212を介して通信可能である。これらの各構成要素は、図1に示した同名の構成要素で行った説明と同様の説明となるので、ここでの説明は省略する。
但し、携帯端末200のバッテリ部211は、外部電源から直接充電可能なものとした。従って、バッテリ部211が携帯端末200に装着されていなければ、外部電源に接続されていても携帯端末200に電力を供給することができない。バッテリ部211内に携帯端末200が動作可能な分の電荷が残っている場合、外部電源に接続されていなくとも、携帯端末200は動作可能であり、ユーザは自在に携帯して使用可能である。外部電源を用いたバッテリ部211の充電は、充電器を介して商用電源(AC電源)からの電力を供給することにより行われる。バッテリ部211の充電には、充電器をケーブルを介して商用電源及び携帯端末200に接続して充電するものや、電磁誘導、磁界共鳴、マイクロ波、直流共鳴などを用いた無線電力伝送によって充電するものを採用可能である。また、受光した太陽光を電力に変換するソーラー発電など、他の方式も採用可能である。なお、携帯端末200への電力供給は、これに限定されず、図1で説明したバッテリ部及び電源部と同様なものを用いたものなど、種々のものとしてよい。
また、不揮発性メモリ205には、種々のアプリケーションソフトウェアを記憶可能であり、CPU202が実行することで種々の機能を実現可能である。アプリケーションソフトウェアとしては、ウェブブラウザ機能、電子メール機能などがある。また、図2では携帯端末200の主要な構成要素を示した。これら以外、電話機能、カメラ機能、Bluetooth(登録商標)通信機能、NFC機能、GPS(Global Positioning System)機能、マイク機能、スピーカ機能、テレビジョン受像機能など種々の機能を含むものとしてもよい。
<P2P(Peer to Peer)方式について>
WLANにおける通信においてAPを介さず装置同士が通信するP2Pモード(ピアツーピアモード)を実現する方式として、複数のモードが考えられる。それぞれのモードでは探索側の機器が同一の機器探索コマンド(例えば、Probe Requestフレーム)を使用して通信相手となる機器(通信相手装置)を探索して発見する。機器探索コマンドには種々の属性(パラメータ)を付随させて送信することが可能である。機器探索コマンドに対する応答は、探索コマンドに属性が指定された場合に、通常、当該モードの仕様及び前提となる仕様(WFDであればWi−Fi)で規定されている範囲で最大限解釈可能な属性の応答をする事が推奨されている。また、機器探索コマンドに付随する情報(上記属性を含む)に解釈できない情報が含まれる場合であっても、受け取った機器探索コマンドに対して解釈できる情報のみを元に応答することも可能である。
P2Pモードのモードとして、以下の3モードが考えられる。
・モードA(ソフトウェアAPモード)
・モードB(Wi−Fi Direct(WFD)モード)
・モードC(WFD拡張モード)
それぞれのモードは、対応している機器が異なることがあり、また、利用できるアプリケーションも異なることがある。以下、各モードにおける無線接続シーケンスについて、図3〜図5を用いて説明する。
図3はモードA(ソフトウェアAPモード)の無線接続シーケンスを示す図である。ソフトウェアAPモードでは、通信を行う機器(例えば、携帯端末200とMFP100)との間で、一方の機器(例えば、携帯端末200)が、各種サービスを依頼する役割を果たすクライアントとなる。そして、もう一方の機器(例えば、MFP100)が、WLANにおけるアクセスポイントの機能をソフトウェアによる設定により実現するソフトウェアAPとなる。ソフトウェアAPモードでは、クライアントは、機器探索コマンドによりソフトウェアAPとなる機器を探索する。ソフトウェアAPが探索されると、クライアントとソフトウェアAPとの間で残りの無線接続の処理(無線接続の確立等)を経て、その後、IP接続の処理(IPアドレスの割当等)を行うことになる。尚、クライアントとソフトウェアAPとの間で無線接続を実現する場合に送受信されるコマンドやパラメータについては、Wi−Fi規格で規定されているものを用いればよく、ここでの説明は省略する。
図4はモードB(WFDモード)の無線接続シーケンスを示す図である。WFDモードでは、機器探索コマンドにより通信相手となる機器が探索された後に、P2Pのグループオーナと、P2Pのクライアントの役割を決定した上で、無線接続を行うことになる。この役割決定は、例えば、P2Pでは、GO Negotiationに対応する。具体的には、まず、通信を行う機器との間で、一方の機器が、機器探索コマンドを発行し、WFDモードで接続する機器を探索する。通信相手となる他方の機器が探索されると、両者の間で、互いの機器で供給可能なサービスや機能に関する情報を確認する(機器供給情報確認)。尚、この機器供給情報確認はオプションであり、必須ではない。この機器供給情報確認フェーズは、例えば、P2Pでは、Provision Discovery(PD)に対応する。次に、この機器供給情報を互いに確認することで、その役割として、どちらがP2Pのクライアントとなり、どちらがP2Pのグループオーナとなるかを決定する。例えば、携帯端末200がクライアントとなり、MFP100がグループオーナとなる。次に、P2Pのクライアントとグループオーナが決定したら、両者の間で、Wi−Fi Directによる通信を行うためのパラメータを交換する(パラメータ交換フェーズ)。交換したパラメータに基づいて、クライアントとグループオーナとの間で残りの無線接続の処理、IP接続の処理を行う。このパラメータ交換フェーズは、例えば、Wi−Fi Protected Setupを用いて自動的に無線LANセキュリティのパラメータを交換することに対応する。グループオーナとなった装置はAPとしてWLANユニットを介して定期的にビーコン信号を出力する。
図5はモードC(WFD拡張モード)の無線接続シーケンスを示す図である。WFD拡張モードは、WFDモードを拡張したものであり、WFDモードでオプションとしていた機器供給情報確認を必須とする。ここでService Discovery(SD)コマンドを用いて利用したいサービスの交換を行う。これ以外は図4で説明したような処理を行う。また、モードCではさらにIP接続の処理の後に、拡張処理として先のやり取りで決定したサービスを利用するためのサービス接続の処理を行う。
次に、P2Pモード(WFDモード)でのグループオーナ(サービス提供元)になることを希望する意図の強さを示すOwner Intent(グループオーナ意図指数)を調整する処理について説明する。尚、Owner Intentは、予め(無線接続前に)通信装置にデフォルト値が設定されているものとする。その値は通信装置の製造時に不揮発性メモリ(105、205)に記憶された値、またはユーザが設定することが可能な値である。尚、Owner Intentは、例えば、0(Min)−15(Max)の値を取り得るものであり、通信装置同士でネゴシエーションし、値の大きい方がグループオーナとなる。
MFP100は、インフラストラクチャ(インフラ)モードで動作する場合、自身以外のAPを介して(中継させて)通信相手装置と通信する。また、図3〜5のようなP2Pモードで自身がAPとなった通信と、インフラモードとして動作して外部のAPを介した通信とは並行して動作させることも可能である。
図6は、MFP100または携帯端末200が動作させることが可能なプロトコルスタックを説明するための図である。
MFP100または携帯端末200が利用可能な通信プロトコルのプロトコルスタックは階層構造になっており、IP(インターネットプロトコル)層の上にTCP層、TCP層の上にアプリケーション層が設けられている。IPには、バージョン4(IPv4)とバージョン6(IPv6)とがある。
ユーザは、操作部107(または207)を用いて、インフラモードに使うIPとしてIPv4を有効とするか、IPv6を有効とするか、その両方を有効とする(デュアルスタックモード)かを選択し、不揮発性メモリ105(または205)に設定可能である。MFP100または携帯端末200は、デュアルスタックモードが有効となっている場合、IPv4とIPv6の両方のプロトコルスタックを起動し、それぞれにTCPによる通信が可能となるようにする。MFP100または携帯端末200(のCPU)は起動されたTCP通信が発生するたびにIPv4とIPv6の両方について、現在有効になっているソケットを全て探索する。IPスタックが確立すると、MFP100または携帯端末200は、提供するサービス(プリントやファイル共有など)を規定のタイミングでネットワークにアナウンスする(機器供給情報確認)。アナウンスのタイミングは1分後、2分後、4分後、というように起動からの経過時間で決められており、起動するIPスタックの数だけスケジューラが必要となり、MFP100または携帯端末200のCPUはこのスケジューラに従ってアナウンスを行う。
図7は、MFP100による、WFDにより無線接続に至るまでの処理の流れを示すフローチャートである。このフローチャートはCPU102がROM103に記憶されているプログラムをRAM104にロードし、実行することによって行われる処理の流れを示すフローチャートである。同様の処理を携帯端末200により行ってもよい。また、ここではP2PモードとしてWFD拡張モード(モードC)を例に説明するが、他のP2Pモードとしてもよい。
操作部107からWFD無線接続が有効にされると、S701でCPU102はインフラモードが有効となっているか判定する。有効であれば、S702に進み、無効であれば、S704へ遷移する。
S702では、CPU102はインフラモードがデュアルスタックモードで起動されているか判定する。デュアルスタックモードで起動されている場合はS703へ、そうでなければS704へ遷移する。
S703では、CPU102はWFD拡張用のIPv4スタックを起動し(IPv6スタックは無効化)、WFDの無線接続処理を行う。
S704では、WFD拡張用のIPv4、IPv6の両方のスタックを起動し、WFDの接続処理を行う。接続処理が終了したら無線接続フローを終了する。
以上のように、本実施形態によればインフラモードとP2PモードのIPスタックは合計して最大でも3つとなる。これにより最大4つのIPスタックを起動する場合と比較して、メモリ(RAM104)などのリソースが不足してしまう事態の発生を低減させることができる。また通信時のソケット判定の処理ステップ数を減少させることができ、CPUの処理負荷や通信速度の低下といった事態の発生を低減させることができる。また、同時に起動されるIPスタックが少なくなることでサービスアナウンスのためのスケジュールも少なくてすみリソース軽減の効果がある。またネットワーク上の通信量も減らすことができる。
尚、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。また、プログラムを実行するコンピュータは、1つであってもよいし、複数のコンピュータが協働してプログラムを実行するものであってもよい。さらに、プログラムの一部を実行する回路等のハードウェアを設け、そのハードウェアと、ソフトウェアを実行するコンピュータが協働して、本実施形態で説明した処理を実行する場合であってもよい。

Claims (11)

  1. 外部装置を介して第1通信相手装置と無線接続する第1方式の無線接続と、前記外部装置を介さずに第2通信相手装置と直接的に無線接続する第2方式の無線接続とを並行して使用可能な通信装置であって、
    前記第1方式における無線接続のために第1バージョンのプロトコルと第2バージョンのプロトコルの両者が有効化される場合、前記第2方式における無線接続のために前記第1バージョンのプロトコルを有効化し、前記第2バージョンのプロトコルを無効化する制御手段とを有し、
    前記制御手段は、前記第1方式において第1および第2バージョンのプロトコルの1つが無効化されている場合、前記第2方式における無線接続のために前記第1および第2バージョンのプロトコルを有効化することを特徴とする通信装置。
  2. 記録媒体上に画像を記録する記録手段を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  3. 前記第2方式の無線接続を実行する場合、前記第2通信相手装置と前記通信装置の内、いずれがグループオーナとして動作するかを決定する役割決定処理を実行する実行手段を更に備えることを特徴とする請求項1または2に記載の通信装置。
  4. 前記第1バージョンのプロトコルは、IPv4であり、前記第2バージョンのプロトコルは、IPv6であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の通信装置。
  5. 前記第1方式が有効であるか否かを判定する第1判定手段と、
    前記第1判定手段において前記第1方式が有効であると判定された場合、前記第1および第2バージョンのプロトコルの両者を有効化するモードで動作しているか否かを判定する第2判定手段を更に有し、
    前記モードで動作していると判定された場合、前記制御手段は、前記第2方式における無線接続のために前記第1バージョンのプロトコルを有効化し、前記第2バージョンのプロトコルを無効化することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の通信装置。
  6. 外部装置を介して第1通信相手装置と無線接続する第1方式の無線接続と前記外部装置を介さずに第2通信相手装置と直接的に無線接続する第2方式の無線接続とを並行して使用可能な通信装置において実行されるプログラムであって、
    前記第1方式における無線接続のために第1バージョンのプロトコルと第2バージョンのプロトコルの両者が有効化される場合、前記第2方式における無線接続のために前記第1バージョンのプロトコルを有効化し、前記第2バージョンのプロトコルを無効化する制御手段として前記通信装置を動作させ
    前記制御手段は、前記第1方式において第1および第2バージョンのプロトコルの1つが無効化されている場合、前記第2方式における無線接続のために前記第1および第2バージョンのプロトコルを有効化することを特徴とするプログラム。
  7. 前記通信装置は、記録媒体上に画像を記録する記録手段を更に備えることを特徴とする請求項6に記載のプログラム。
  8. 前記第2方式の無線接続を実行する場合、前記第2通信相手装置と前記通信装置の内、いずれがグループオーナとして動作するかを決定する役割決定処理を実行する実行手段を更に備えることを特徴とする請求項6または7に記載のプログラム。
  9. 前記第1バージョンのプロトコルは、IPv4であり、前記第2バージョンのプロトコルは、IPv6であることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載のプログラム。
  10. 前記第1方式が有効であるか否かを判定する第1判定手段と、
    前記第1判定手段において前記第1方式が有効であると判定された場合、前記第1および第2バージョンのプロトコルの両者を有効化するモードで動作しているか否かを判定する第2判定手段として前記通信装置を更に動作させ、
    前記モードで動作していると判定された場合、前記制御手段は、前記第2方式における無線接続のために前記第1バージョンのプロトコルを有効化し、前記第2バージョンのプロトコルを無効化することを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載のプログラム。
  11. 外部装置を介して第1通信相手装置と無線接続する第1方式の無線接続と前記外部装置を介さずに第2通信相手装置と直接的に無線接続する第2方式の無線接続とを並行して使用可能な通信装置において実行される制御方法であって、
    前記第1方式における無線接続のために第1バージョンのプロトコルと第2バージョンのプロトコルの両者が有効化される場合、前記第2方式における無線接続のために前記第1バージョンのプロトコルを有効化し、前記第2バージョンのプロトコルを無効化する制御ステップを実行し、
    前記制御ステップは、前記第1方式において第1および第2バージョンのプロトコルの1つが無効化されている場合、前記第2方式における無線接続のために前記第1および第2バージョンのプロトコルを有効化することを特徴とする制御方法。
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