JP6230942B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の装置が自律的に協調する無線通信装置に関する。

近年も進化が続いている無線ＬＡＮの技術規格８０２．１１では、ＣＳＭＡ／ＣＡと呼ばれる自律分散的な時分割制御方式が主流となっている。ＣＳＭＡ／ＣＡでは、通信の衝突を事前に回避（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｅ）するためにメディアの通信状況を検知し、使用中でないのなら送信動作という仕組み（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ）になっており、通信を確立するために各々の無線通信装置が自律的に制御を行うという設計思想で構成されている。

特に重要なメカニズムとして、他の無線通信装置において通信が終了した直後に、同時に複数の無線通信装置が通信を開始してしまう状況を回避するために、乱数を使ったランダムの待ち時間を設けるバックオフ制御の仕組みを備える。同じ乱数の空間であれば待ち時間の期待値は一定になるため、各無線通信装置には平等な通信機会が与えられる。しかし、無線通信装置の数に応じて通信リソースは等分配されるため、例えば無線通信装置が１０台あれば１０分の１の通信帯域しか得られない。すなわち、無線通信装置の数が増えることにより、特定の無線通信装置が必要な通信機会を得ることが出来ず、通信品質に影響を与えてしまうおそれがある。

このような状況を解決するため、８０２．１１ｅの規格（ＥＤＣＡ）では、このバックオフの待ち時間を優先度に応じて不平等な長さ（待ち時間が短いほうが優先）にすることで「Ｑｏｓ制御」を実現している（通信技術のＱｏｓとは、一般的に特定のリソースの配分を不平等にする技術のことをさす、すなわち、通信機会の不平等化）。

また、基地局装置から割り当てられた送信可能期間にしたがって時分割で通信を行う通信装置において、送信可能期間の全部を自装置で利用する通信モードと、送信可能期間の一部を他の通信装置で利用する通信モードと、を選択して通信を行う通信装置が開示されている（特許文献１）。

特開２０１０−２１８９４号公報

しかしながら、ＥＤＣＡでは、複数の無線通信装置が自己の判断のみで優先度を設定し、このバックオフ制御の待ち時間を不用意に短くした場合、無線通信装置の数によっては衝突が頻発し、バックオフ制御の衝突回避の効果を低下させてしまう問題が生ずる。これは、自律分散制御ゆえに各無線通信装置が自己の環境の状況を無視したことによる弊害といえる。

また、特許文献１における技術においても、送信可能期間の一部を他の通信装置で利用する通信モードでは、自機の送信可能期間よりも短い送信フレームを生成して送信する処理を行うだけである。すなわち、自機の無線通信装置に与えられた送信権を他の特定の無線通信装置に対して与えるような処理を行うものではない。したがって、複数の無線通信装置においてそれぞれが行おうとする通信の優先度に応じた送信権を融通し合うことはできなかった。

本発明の１つの態様は、通信権の相互委譲を行う無線通信装置であって、他の無線通信装置との間で通信権の相互委譲を行うための相互委譲を行う無線通信装置のグループにおける無線通信装置それぞれの送信機会の相対的な優先度を記憶する記憶部と、通信権を得たタイミングで、前記優先度に応じて通信権を委譲する委譲先となる無線通信装置を決定して前記委譲先となる無線通信装置を通知する委譲通知制御信号を送信する委譲通知送信手段と、委譲通知制御信号を受信すると、委譲された通信権を用いてデータ送信を行うデータ送信手段と、を備えることを特徴とする無線通信装置である。これにより、通信権の相互委譲を前提とした無線通信装置群を構築し、その中で優先度の高い無線機器による通信には優先的に通信機会を割り当てることが可能になる。

ここで、前記優先度を通知するための委譲要求制御信号を送信する委譲要求送信手段と、を更に備え、委譲要求制御信号を受信すると、当該委譲要求制御信号に含まれる前記通信権の相互委譲を受けるために自機が希望する希望優先度を用いて前記記憶部に記憶されている前記優先度を更新することが好適である。これにより、相互委譲を委譲しあう無線通信装置間で随時優先度を更新でき、自律的に決めた優先度に基づいて送信順序を決めることが可能になる。

また、前記委譲要求送信手段は、無線通信装置のグループを示すグループ識別子を含む前記委譲要求制御信号を送信し、委譲要求制御信号を受信すると、当該委譲要求制御信号に含まれるグループ識別子が自機のグループ識別子と一致していれば、前記記憶部に記憶されている前記優先度の更新を行うことが好適である。これにより、複数の通信権の相互委譲を前提とした無線通信装置群を構築し、同じグループ識別子を持つ無線通信装置の間で通信権の相互委譲を行うことが可能になる。

また、前記通信権を得る頻度が減ると、前記相互委譲を行う無線通信装置の台数を増やす信号を送信することが好適である。これにより、相互委譲にまだ加わっていない無線通信装置に対し、相互委譲に加わるように依頼でき、相互委譲できる通信機会を増やすことが可能になる。

本発明によれば、複数の無線通信装置がメディアを共有する通信システムにおいて、特定の無線通信装置を優先的に通信させ、特定の無線通信装置に通信させないようにすることができる。すなわち、多くの無線通信装置が接続する通信システムにおいて、他の無線通信装置と協調しつつ、ＣＳＭＡ／ＣＡを前提とした自律分散型の優先制御を実現することができる。

本発明の実施の形態における無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態における無線通信装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態における委譲パケットの構成を示す図である。 本発明の実施の形態における委譲リクエストの構成を示す図である。 本発明の実施の形態におけるリクエストテーブルの構成を示す図である。 本発明の実施の形態における委譲リクエスト受信処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態における無線通信装置間での優先度の共有及び送信権の委譲を説明する図である。 本発明の実施の形態におけるリクエストテーブルの登録例を説明する図である。 本発明の実施の形態におけるリクエストテーブルの更新方法を説明する図である。 本発明の実施の形態における優先度変更処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態における委譲パケット送信処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態におけるデータ送信処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態におけるデータ送信の方法を説明する図である。 本発明の実施の形態における通信方法を説明するタイミングチャートである。

［第１の実施の形態］
＜無線通信システムの構成＞
本発明の実施の形態における無線通信システムは、図１に示すように、複数の無線通信装置を含んで構成される。無線通信システムは、複数の無線通信装置が相互に搬送波を送受信できる通信空間（メディア）内に複数の無線通信装置が配置されて構成される。無線通信装置は、コントローラ１０、センサー１２、コンピュータ（ＰＣ）１４、モバイル端末１６等を含む。また、これらの無線通信装置は、アクセスポイント１８を介して外部の通信網（インターネット等）と通信が可能に接続される。

ここで、本実施の形態では、以下の通信環境を想定する。（１）全ての無線通信装置は相互に通信しあえる環境であるとする。（２）無線通信装置であるコントローラ１０、センサー１２、コンピュータ（ＰＣ）１４、モバイル端末１６、アクセスポイント１８は無線通信網に接続され、通信の衝突が起こり得る程度に台数が多い環境であるとする。（３）アクセスポイント１８は、他の外部通信網（ネットワーク）と繋がる特別な無線通信装置であるが、他の無線通信装置と区別する必要はない。（４）無線通信における伝送方法（周波数帯、変調方式）は問わない（ＯＳＩ参照モデルの物理層の仕様は任意である）。（５）無線通信装置のネットワーク構成（トポロジー構成）は問わない（ＯＳＩ参照モデルのネットワーク層の仕様は任意である）。（６）本実施の形態における制御方法に対応した無線通信装置のみを含む環境か、未対応の無線通信装置を含む混合環境かは問わない。

本実施の形態における無線通信装置は、図２に示すように、アプリケーション制御部２０、伝送部２２、受信制御部２４、送信制御部２６を含んで構成される。

アプリケーション制御部２０は、送信するデータの優先度設定や送信すべきデータを送信制御部２６へ送る処理を行う。また、アプリケーション制御部２０は、他の無線通信装置から送信されたデータを受信制御部２４から受け取り、データに対して処理を行う。アプリケーション制御部２０は、ＯＳＩ参照モデルにおけるアプリケーション層に相当する。

伝送部２２は、送信制御部２６から通信の対象となる情報（データ）を受けて、当該情報に対して符号化処理や変調処理を施し、当該情報を通信空間に送信する。また、通信空間から情報を受信して、受信制御部２４に転送する。伝送部２２は、ＯＳＩ参照モデルにおける物理層に相当する。なお、通信空間は、多元的に搬送波のエネルギーが飛び交う空間である。

受信制御部２４は、他の無線通信装置から情報（データ）を受信する。また、送信制御部２６は、他の無線通信装置への情報（データ）を伝送する前に通信のアクセス制御（メディアアクセス制御）を行う。

送信制御部２６は、図２に示すように、委譲制御系通信部２６ａ、データ系通信部２６ｂ、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２６ｃを含んで構成される。

委譲制御系通信部２６ａは、送信制御部２６において本実施の形態の通信権の委譲制御の実処理を行う。具体的には、委譲リクエスト（委譲要求制御信号）や委譲パケット（委譲通知制御信号）の生成及び送信の処理等を行う。委譲制御系通信部２６ａは、記憶部３０、委譲リクエスト処理部３２、委譲パケット処理部３４を含んで構成される。

記憶部３０は、受信した委譲リクエストの情報、希望する優先度、保持及び管理するリクエストテーブル、委譲パケットの到来フラグを記憶する。なお、無線通信装置は自らが送信した委譲リクエストを受信することもあり、そのときは、リクエストテーブルの中に自らの委譲リクエストの内容を記憶する。委譲リクエスト処理部３２は、受信した委譲リクエストを処理してリクエストテーブルを更新する。また、委譲リクエスト処理部３２は、優先度変更を受けて、自らが送信する委譲リクエストを生成する。また、委譲パケット処理部３４は、リクエストテーブルに基づいて委譲パケットを生成する。生成された委譲リクエスト及び委譲パケットは、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２６ｃへ送られ、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２６ｃ及び伝送部２２を介して通信空間に送出される（ＣＳＭＡ／ＣＡ手順）。

データ系通信部２６ｂは、送信制御部２６において生成された情報（データ）を伝送部２２に送り、情報（データ）の通信を制御する。データ系通信部２６ｂは、データ送信部を含み、委譲パケットによって通信権の委譲を受けた場合にデータスタックに蓄積されているデータの送信制御を行う。このとき、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２６ｃを介さずに情報（データ）を伝送部２２へ送り、伝送部２２から情報（データ）を通信空間に送出する（非ＣＳＭＡ／ＣＡ手順）。

ＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２６ｃは、ＣＳＭＡ／ＣＡ手順に則って情報（データ）の送信を制御する。なお、ＣＳＭＡ／ＣＡ手順で使用されるＣＷ（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｗｉｎｄｏｗ）値は、デフォルト値か共通値を用い、記憶部３０に記憶されている。

ここで、委譲パケット、委譲リクエスト、リクエストテーブル、及び委譲パケットの到来フラグについて説明する。委譲パケットとは、他の無線通信装置に自らの無線通信装置に与えられた送信権（送信機会）を委譲するための信号である。このため、委譲パケットは、図３に示すように、委譲パケットであることを示す情報（例えば、フラグ）と、委譲先の無線通信装置を特定するための情報（例えば、委譲先の無線通信装置のＭＡＣアドレス）を含んで構成される。委譲リクエストは、無線通信装置における自らの優先度（希望優先度）を他の無線通信装置にアナウンスするための信号である。このため、委譲リクエストは、図４に示すように、委譲リクエストであることを示す情報（例えば、フラグ）と、リクエストを出す無線通信装置を特定するための情報（例えば、リクエスト元の無線通信装置のＭＡＣアドレス）と、希望優先度を含んで構成される。無線通信装置は、起動時又はアプリケーション制御部２０からの指示にしたがって、自機の優先度を変えたいときは委譲リクエストを生成してＣＳＭＡ／ＣＡ手順にて送信する。委譲リクエストは、定期的に送信してもよいし、所定のイベントが発生した際に不定期に送信してもよい。希望優先度は、送信元である各無線通信装置が希望する優先度として扱われ、委譲リクエストの送信時点では絶対的な優先権が得られるかは確定しない。リクエストテーブルは、図５に示すように、送信権（送信機会）を相互委譲する無線通信装置群の優先度を管理するための管理データベースである。リクエストテーブルは、自己又は他の無線通信装置から送信された委譲リクエストを受信して、受信した委譲リクエストに含まれる優先度の情報を用いて生成及び更新される。委譲パケットの到来フラグは、委譲パケットを受信したことを示す情報（フラグ）である。この到来フラグは、データ系通信部２６ｂのデータ送信部において委譲パケットの受信を把握するために使用される。

＜通信方法＞
次に、無線通信装置において実行される、委譲リクエスト受信処理、優先度変更処理、委譲パケット送信処理、データ送信処理について説明する。

これらの処理は、各無線通信処理内において並列処理される。すなわち、委譲リクエストを受信してリクエストテーブルを更新する委譲リクエスト受信処理、委譲リクエストを生成して送信する優先度変更処理、委譲パケットを生成して送信する委譲パケット送信処理、及び送信権の委譲に伴ってデータ送信を行うデータ送信処理は並列に常時実行されている。

（１）委譲リクエスト受信処理
最初に、プロトコルに則して相互委譲を行う無線通信装置群（以降、委譲グループという）内において優先度の共有を行う委譲リクエスト受信処理について説明する。委譲リクエスト受信処理において、無線通信装置は、委譲リクエストを受信したときに記憶部３０に記憶されているリクエストテーブルを更新する。委譲リクエスト受信処理は、図６のフローチャートに沿って実行される。この委譲リクエスト受信処理を実行することによって、無線通信装置は委譲リクエスト受信手段として機能する。

ここで、ＭＡＣ層での「送信」は基本的にブロードキャストとして扱われるので、「委譲リクエスト」や「委譲パケット」を委譲グループ内の全無線通信装置が受信することが前提である。

ステップＳ１０では、委譲リクエストの受信処理が行われる。無線通信装置では、同一の委譲グループに含まれる他の無線通信装置から送信された委譲リクエストを受信したか否かが判定される。委譲リクエストは、伝送部２２を介して、無線通信装置の受信制御部２４において受信される。委譲リクエストを受信した場合、受信された委譲リクエストは受信制御部２４から委譲制御系通信部２６ａに転送され、処理がステップＳ１２に移行される。委譲リクエストが受信されないときは、ステップＳ１０を繰り返す。

例えば、図７（ａ）に示すように、同一の委譲グループ内に４つの無線通信装置が含まれる場合、中心に示した無線通信装置が自機であるとすると、他の３つの無線通信装置から委譲リクエストが受信される。これらの委譲リクエストにはそれぞれ希望優先度が含まれる。希望優先度とは、委譲リクエストに含められている優先度の値を意味する。図７（ａ）の例では、希望優先度はそれぞれ５、６、４である。

なお、本実施の形態では、希望優先度のとり得る範囲は０〜１０の値の範囲としている。ただし、希望優先度の範囲はこれに限定されるものではなく、送信機会（送信権）を得るための優先度を相対的に決定できるように同一の委譲グループに含まれる無線通信装置間において取り決められている範囲であればよい。

また、自機である無線通信装置が委譲リクエストを送信した場合、その委譲リクエストを自機である無線通信装置自体が受信することもある。図７（ａ）の例では、自機からの委譲リクエストには希望優先度として５が設定されている。

ステップＳ１２では、希望優先度から実際の優先度の算出が行われる。実際の優先度とは、同一の委譲グループに含まれる各無線通信装置から受信した委譲リクエストを相対値化した値を意味する。

委譲制御系通信部２６ａは、受信制御部２４から委譲リクエストを受けると、委譲リクエストに含まれる希望優先度を読み出し、それに基づいて実際の優先度を算出する。実際の優先度を算出するプロトコルとして、同一の委譲グループに属する無線通信装置は優先度のとり得る範囲や算出式を共有しており、受信した委譲リクエストから得られた希望優先度に算出式を適用して実際の優先度を算出する。

例えば、算出式は、各無線通信装置の希望優先度を同一の委譲グループに属するすべての無線通信装置の希望優先度の総和で除算した相対値とすることが好適である。図７（ａ）の例では、自機の無線通信装置の希望優先度が５、他の３つの無線通信装置の希望優先度が５、６、４であるので、自機の無線通信装置の実際の優先度は５／（５＋５＋６＋４）＝５／２０＝０．２５、他の３つの無線通信装置の希望優先度も同様に０．２５、０．３、０．２となる。

ただし、実際の優先度の算出式は、これに限定されるものではない。例えば、希望優先度が大きくなるほど非線形に実際の優先度が高くなるようにしてもよいし、希望優先度が大きくなるほど指数関数的に実際の優先度が高くなるようにしてもよい。

ステップＳ１４では、算出された実際の優先度に基づいてリクエストテーブルが更新される。すなわち、委譲制御系通信部２６ａは、ステップＳ１２において算出された実際の優先度によって記憶部３０に記憶されているリクエストテーブルを更新する。

上記例に基づいてリクエストテーブルを更新した場合、図８に示すように、自機である無線通信装置（装置Ａ）及び３つの他の無線通信装置（装置Ｂ、Ｃ、Ｄ）に対して０．２５、０．２５、０．３、０．２という実際の優先度が登録される。

なお、無線通信装置は、通信空間への出入りが頻繁であるため、リクエストテーブルにない無線通信装置から委譲リクエストを受信したときは新規にレコードをリクエストテーブルに追加し、一定期間委譲リクエストの受信がなければその無線通信装置のレコードをリクエストテーブルから削除してもよい。

また、新たに委譲リクエストを受信した場合、その委譲リクエストに含まれる希望優先度に応じてリクエストテーブルを随時更新する。例えば、装置Ｂから委譲リクエストを受信し、その委譲リクエストに含まれる希望優先度が１０であった場合、図９に示すように、装置Ａ〜Ｄに対するリクエストテーブルが更新される。すなわち、装置Ａに対する実際の優先度は５／（５＋１０＋６＋４）＝５／２５＝０．２とされる。同様に、装置Ｂ〜Ｄに対する実際の優先度は、それぞれ０．４、０．２４、０．１６とされる。

ステップＳ１６では、リクエストテーブルの更新処理が終了したか否かが判定される。終了していれば処理を終了し、そうでなければステップＳ１０に処理を戻す。例えば、無線通信装置がシャットダウンされたときに処理を終了する。

このようにして、各無線通信装置においてリクエストテーブルに各無線通信装置からリクエストされた実際の優先度が登録される。このとき、同一の委譲グループに属する無線通信装置において希望優先度の設定、実際の優先度の算出式等のプロトコルを予め共有しておくことによって、各無線通信装置から委譲リクエストをブロードキャストし、各無線通信装置において受信することで、同一の委譲グループに属するすべての無線通信装置において共通の実際の優先度を共有することができる。

（２）優先度変更処理
次に、優先度変更処理について説明する。優先度変更処理は、図１０のフローチャートに沿って実行される。この優先度変更処理を実行することによって、無線通信装置は委譲要求送信手段として機能する。

ステップＳ２０では、自機の無線通信装置において優先度が変更されたか否かが判定される。無線通信装置の委譲制御系通信部２６ａでは、アプリケーション制御部２０の優先度変更の指示、送信しようとするデータの種別、サイズ、既にデータ系通信部２６ｂのデータスタックに蓄積されているデータの容量、装置の処理負荷状況等に応じて希望優先度を随時更新する。希望優先度は、記憶部３０に記憶される。そして、希望優先度が変更された場合にはステップＳ２２に処理が移行され、変更されていない場合にはステップＳ２０の処理を繰り返す。

ステップＳ２２では、希望優先度の読み出しが行われる。委譲制御系通信部２６ａは、記憶部３０に記憶されている自機の希望優先度を読み出す。

ステップＳ２４では、希望優先度を含む委譲リクエストが生成される。委譲制御系通信部２６ａの委譲リクエスト処理部３２は、図４に示したように、ステップＳ２２で読み出された希望優先度に自機のＭＡＣアドレス及び委譲リクエストを示すフラグを付加して委譲リクエストを生成する。

ステップＳ２６では、委譲リクエストの送信が行われる。委譲リクエスト処理部３２は、ステップＳ２４において生成された委譲リクエストをＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２６ｃに送り、伝送部２２を介して、ＣＳＭＡ／ＣＡ手順に則って通信空間に委譲リクエストをブロードキャストする。

ステップＳ２８では、優先度変更処理が終了したか否かが判定される。優先度変更処理が終了していれば処理を終了し、そうでなければステップＳ２０に処理を戻す。例えば、無線通信装置がシャットダウンされたときに処理を終了する。

このようにして、自機の無線通信装置の状況に応じて送信権を取得するための希望優先度の変更が行われ、その希望優先度を含む委譲リクエストの生成及び送信が行われる。同一の委譲グループに属する無線通信装置は、委譲リクエストを受信することによって、上記委譲リクエスト受信処理で説明したようにリクエストテーブルを更新する。

（３）委譲パケット送信処理
次に、委譲パケット送信処理について説明する。委譲パケット送信処理では、無線通信装置は、リクエストテーブルに登録されている実際の優先度に基づいて送信権（送信機会）を与える無線通信装置を決定し、委譲パケットを生成して当該無線通信装置に送信する。委譲パケットは、定期的に送信してもよいし、何らかのイベントが発生した際等に不定期に送信してもよい。委譲パケット送信処理は、図１１のフローチャートに沿って実行される。この委譲パケット送信処理を実行することによって、無線通信装置は委譲通知送信手段として機能する。

ステップＳ３０では、送信権が取得されたか否かが判定される。各無線通信装置は、ＣＳＭＡ／ＣＡ手順に則ってキャリアセンス（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ）を行い、現在通信を行っている他の無線通信装置があるか否かを確認する。そして、通信を行っている無線通信装置が存在しなければ、ＣＳＭＡ／ＣＡ手順に則って衝突回避を行いつつ、自機に対して通信空間における送信権（送信機会）を得る。ここで、送信権（送信機会）を取得することができればステップＳ３２に処理を移行させ、取得することができなければステップＳ３０の処理を繰り返す。

ステップＳ３２では、リクエストテーブルから実際の優先度の読み出しが行われる。委譲制御系通信部２６ａの委譲パケット処理部３４は、記憶部３０に記憶されているリクエストテーブルから各無線通信装置に関連付けられている実際の優先度を読み出す。

ステップＳ３４では、送信権（送信機会）を委譲する無線通信装置が決定される。委譲パケット処理部３４は、ステップＳ３４で読み出された各無線通信装置の実際の優先度に基づいて自機に与えられた送信権（送信機会）を委譲する無線通信装置を決定する。

委譲先となる無線通信装置は、各無線通信装置の実際の優先度に応じて乱数閾値を設定し、次いで乱数を発生させ、その乱数値に合致する乱数閾値が設定されている無線通信装置を送信権（送信機会）の委譲先として決定する。

ここで、実際の優先度は同一の委譲グループに属する無線通信装置間の相対的な優先度であるので、その値の割合に応じて乱数の発生範囲を分割して乱数閾値を設定する。例えば、図８のリクエストテーブルの登録例では、４つの無線通信装置（装置Ａ〜Ｄ）の実際の優先度は０．２５、０．２５、０．３、０．２であるので、０〜１の乱数発生範囲であれば無線通信装置（装置Ａ〜Ｄ）の乱数閾値は０以上０．２５未満、０．２５以上０．５未満、０．５以上０．８未満、０．８以上１．０未満に設定される。そして、委譲パケット処理部３４は、実際に０以上１未満の乱数値を発生させて、その乱数値が納まる乱数閾値が設定されている無線通信装置を委譲先として決定する。例えば、乱数値が０．３であれば装置Ｂが委譲先とされる。

なお、委譲先となる無線通信装置の決定方法は、上記方法に限定されるものではなく、リクエストテーブルに登録されている実際の優先度（無線通信装置間の優先度の相対値）に応じた確率で送信権（送信機会）が与えられるものであればよい。

また、リクエストテーブルに自機の無線通信装置に対する実際の優先度が登録されている場合、自機の無線通信装置が委譲先として決定される場合がある。この場合は、ＣＳＭＡ／ＣＡ手順において送信権（送信機会）が与えられたのと同様に、データ系通信部２６ｂから自機のデータスタックに蓄積されているデータを送信する処理を行えばよい。

ステップＳ３６では、委譲パケットが生成される。委譲パケット処理部３４は、ステップＳ３６において委譲先として決定された無線通信装置に対して送信する委譲パケットを生成する。委譲パケットは、図３に示したように、ステップＳ３６で決定された委譲先の無線通信装置のＭＡＣアドレスに委譲パケットであることを示すフラグを付加した情報である。

ステップＳ３８では、委譲パケットが送信される。委譲パケット処理部３４は、ステップＳ３６で生成された委譲パケットをＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２６ｃに送り、伝送部２２を介して、ＣＳＭＡ／ＣＡ手順に則って通信空間に委譲パケットをブロードキャストする。

ステップＳ４０では、委譲パケット送信処理が終了したか否かが判定される。委譲パケット送信処理が終了していれば処理を終了し、そうでなければステップＳ３０に処理を戻す。例えば、無線通信装置がシャットダウンされたときに処理を終了する。

このようにして、委譲先となる無線通信装置に対して送信権（送信機会）を委譲することを伝えるための委譲パケットが送信される。委譲先となる無線通信装置は、この委譲パケットを受信することによって委譲された送信権（送信機会）を利用してデータの送信を行う。

（４）データ送信処理
次に、データ送信処理について説明する。無線通信装置は、委譲先になる可能性のある同一の委譲グループに属する無線通信装置からの委譲パケットの送信を常に監視しており、自機宛の委譲パケットがあれば、委譲された送信権に基づいてデータパケットの送信を行う。データ送信処理は、図１２のフローチャートに沿って行われる。このデータ送信処理を実行することによって、無線通信装置はデータ送信手段として機能する。

ステップＳ５０では、委譲パケットの受信処理が行われる。無線通信装置では、同一の委譲グループに含まれる無線通信装置から送信された委譲パケットを受信したか否かが判定される。委譲パケットは、伝送部２２を介して、無線通信装置の受信制御部２４において受信される。委譲パケットを受信した場合、受信された委譲パケットは受信制御部２４から委譲制御系通信部２６ａに転送され、処理がステップＳ５２に移行される。委譲パケットが受信されないときは、ステップＳ５０を繰り返す。

ステップＳ５２では、受信された委譲パケットが自分宛であるか否かが判定される。委譲制御系通信部２６ａは、受信された委譲パケットからＭＡＣアドレスを読み出し、当該ＭＡＣアドレスで特定される無線通信装置が自機であるか否かが判定される。ＭＡＣアドレスが自機を示している、すなわち委譲パケットが自分宛である場合にはステップＳ５４に処理が移行され、自分宛でない場合にはステップＳ５８に処理が移行される。ステップＳ５８では、委譲パケットが破棄される。

ステップＳ５４では、送信するデータがあるか否かが判定される。委譲パケットが自分宛であった場合、データ系通信部２６ｂは、自機に与えられた送信権（送信機会）を利用して送信するデータが存在するか否かが判定される。データ系通信部２６ｂは、データスタックにデータが蓄積されていればステップＳ５６に処理が移行され、データが蓄積されていなければステップＳ５８に処理が移行される。ステップＳ５８では、委譲パケットが破棄される。

ステップＳ５６では、データパケットの送信が行われる。データ系通信部２６ｂは、委譲パケットによって委譲された送信権（送信機会）を利用したデータの送信処理を行う。データ系通信部２６ｂは、図１３に示すように、委譲元に与えられた送信権（送信機会）のデータ容量から委譲パケットの送信のために利用されたデータ容量を差し引いたデータ容量以下のデータパケットを生成する。データ系通信部２６ｂは、データスタックに蓄積されているデータを所定の優先順位にしたがって読み出し、読み出したデータに送信先となる装置（同一の委譲グループに属する無線通信装置に限定されない）を特定する情報（ＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス等）を付加してデータパケットに含める。そして、伝送部２２を介して、生成されたデータパケットを通信空間に送信する。

このとき、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御部２６ｃを介することなく、データパケットの送信を行うことが好適である。ＣＳＭＡ／ＣＡ手順ではデータの送信を開始する前に待ち時間を設け、待ち時間が経過した後にデータ送信を開始する手順とされているが、本ステップでは待ち時間を設けることなく直ちにデータパケットを送信する。委譲パケットの送信元の無線通信装置はＣＳＭＡ／ＣＡ手順に則って待ち時間が経過した後に委譲パケットの送信を行っているので、建前上は委譲元に与えられた送信権に基づいたデータ送信が行われているのと同じことになり、委譲を受けた委譲先の無線通信装置ではさらに待ち時間を設けることなくデータパケットを送信することができる。

このとき、委譲パケットのデータ容量をできるだけ小さくすることによって、委譲先の無線通信装置においてデータ送信に利用できるデータ容量が大きくなる。例えば、本実施の形態のように、委譲パケットに「委譲パケットを示すフラグ」と「委譲先のアドレス」の情報のみを含めることで、委譲先の無線通信装置で使用できるデータ容量が大きくできるので好適である。

ステップＳ６０では、データ送信処理が終了したか否かが判定される。データ送信処理が終了していれば処理を終了し、そうでなければステップＳ５０に処理を戻す。例えば、無線通信装置がシャットダウンされたときに処理を終了する。

無線通信装置は、上記の委譲リクエスト受信処理、優先度変更処理、委譲パケット送信処理及びデータ送信処理を行うことによって、他の無線通信装置に送信権（送信機会）を委譲し、又は他の無線通信装置から送信権（送信機会）の委譲を受ける。次に、無線通信装置の間で相互委譲が行われる動作を説明する。

図１４は、本発明の実施の形態における各無線通信装置における通信の状態を示すタイミングチャートである。図１の通信空間には、コンピュータ１４、モバイル端末１６及びアクセスポイント１８と共に、同一の委譲グループを構成するコントローラ１０（装置Ａ）及びセンサー１２（装置Ｂ〜Ｄ）が含まれる。

コントローラ１０及びセンサー１２は、それぞれ所定の周期で順番にキャリアセンスを行い、ＣＳＭＡ／ＣＡ手順に則って同一の通信空間に繋がるコンピュータ１４、モバイル端末１６及びアクセスポイント１８と衝突しないようなタイミングで送信権を得る。そして、送信権を得た場合には送信権の委譲先となる無線通信装置を決定し、その無線通信装置に委譲パケットを送信する。委譲パケットを受信した無線通信装置は、委譲パケットが自分宛であった場合にデータパケットを生成して通信空間を介してブロードキャストする。

例えば、図１４の例では、コントローラ１０は、２回目のキャリアセンスによって送信権を得て、委譲パケットを送信することによって送信権をセンサー１２（装置Ｃ）に委譲している。センサー１２（装置Ｃ）では、送信権の委譲を受けて、データパケットを送信している。他のタイミングにおいても、同様に、同一の委譲グループに含まれる無線通信装置間で送信権の委譲が行われている。

このように、無線通信装置は、上記の委譲リクエスト受信処理、優先度変更処理、委譲パケット送信処理及びデータ送信処理を行うことによって、他の無線通信装置に送信権（送信機会）を委譲し、また他の無線通信装置から送信権（送信機会）の委譲を受けて、通信空間における通信容量をより有効に利用することを可能としている。

［第２の実施の形態］
委譲グループに属する無線通信装置の数を増減させる制御を行ってもよい。具体的には、記憶部３０に「スリープ時間」を記憶させ、上記委譲リクエスト受信処理におけるステップＳ１０及び委譲パケット送信処理におけるステップＳ３０の前にスリープ時間だけ処理を待機するステップを設ける。ここで、「スリープ時間」とは、委譲グループへの各無線通信装置の参加の度合いを制御するパラメータである。このスリープ時間の値を調節することで、委譲グループ内において委譲に関係する無線通信装置を実質的に増減させることができる。

例えば、スリープ時間を０に設定した場合には、その無線通信装置は常に送信権の委譲に関係する状態となる。一方、スリープ時間を大きな値に設定するほど、その無線通信装置は委譲リクエストの受信や委譲パケットの送信を行わないスリープ状態である時間が長くなる。したがって、委譲グループに属する各無線通信装置のスリープ時間を調整することによって、送信権の委譲に参加する無線通信機器の数を実質的に調整することができる。

第１の実施の形態におけるプロトコルに対応した無線通信装置の数を増やすことで、当該プロトコルに未対応の無線通信装置の送信機会を相対的に低下させて、プロトコルに対応した無線通信装置の送信機会を増やすことができる。例えば、委譲グループに属する無線通信装置が通信権を得る頻度が減った場合、相互委譲を行う無線通信装置の台数を増やす信号をブロードキャスト送信し、これに応じて委譲グループに属する無線通信装置のスリープ時間をより短く設定する。これにより、委譲グループに属する無線通信装置の送信機会を増やすことができる。

［第３の実施の形態］
第１の実施の形態では、委譲パケット受信処理において委譲パケットを受信したときにのみデータスタックにあるアプリの送信データを送信する例を説明した。本実施の形態では、さらに、委譲パケット送信の後、委譲先の無線通信機器がデータパケットの送信を開始するか否かを監視し、委譲先が送信を開始しないことをもって、委譲パケットの破棄を検知するステップを設ける。委譲パケットが破棄されたなら、委譲元の無線通信機器が自機のデータスタックに蓄積されているデータを送信する。

［第４の実施の形態］
第１の実施の形態では、送信権を取得した際に、毎回送信権の委譲先を決定していた。本実施の形態では、送信権を取得した際に、自機に送信すべきデータがあれば、ある一定の割合で委譲せず、自機のデータを送信するようにしてもよい。これにより、送信すべきデータがデータスタックに蓄積されているにもかかわらず、委譲グループに属するために他の無線通信装置に送信権を委譲することになってデータ送信ができない状態となることを防ぐことができる。

［第５の実施の形態］
第１の実施の形態では、１つの通信空間に１つの委譲グループが存在する例について説明したが、複数の委譲グループが存在するようにしてもよい。

例えば、委譲リクエストを送信する際に、グループ識別子も含めて送信し、委譲リクエスト内のグループ識別子と自機のグループ識別子とが一致しているときのみ受信した委譲リクエストを処理してリクエストテーブルを登録又は更新するようにすればよい。

１０ コントローラ、１２ センサー、１４ コンピュータ、１６ モバイル端末、１８ アクセスポイント、２０ アプリケーション制御部、２２ 伝送部、２４ 受信制御部、２６ 送信制御部、２６ａ 委譲制御系通信部、２６ｂ データ系通信部、２６ｃ ＣＳＭＡ／ＣＡ制御部、３０ 記憶部、３２ 委譲リクエスト処理部、３４ 委譲パケット処理部。

Claims (4)

1. 通信権の相互委譲を行う無線通信装置であって、
   他の無線通信装置との間で通信権の相互委譲を行うための相互委譲を行う無線通信装置のグループにおける無線通信装置それぞれの送信機会の相対的な優先度を記憶する記憶部と、
   通信権を得たタイミングで、前記優先度に応じて通信権を委譲する委譲先となる無線通信装置を決定して前記委譲先となる無線通信装置を通知する委譲通知制御信号を送信する委譲通知送信手段と、
   委譲通知制御信号を受信すると、委譲された通信権を用いてデータ送信を行うデータ送信手段と、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記優先度を通知するための委譲要求制御信号を送信する委譲要求送信手段と、を更に備え、
   委譲要求制御信号を受信すると、当該委譲要求制御信号に含まれる前記通信権の相互委譲を受けるために自機が希望する希望優先度を用いて前記記憶部に記憶されている前記優先度を更新することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記委譲要求送信手段は、無線通信装置のグループを示すグループ識別子を含む前記委譲要求制御信号を送信し、
   委譲要求制御信号を受信すると、当該委譲要求制御信号に含まれるグループ識別子が自機のグループ識別子と一致していれば、前記記憶部に記憶されている前記優先度の更新を行うことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記通信権を得る頻度が減ると、前記相互委譲を行う無線通信装置の台数を増やす信号を送信することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の無線通信装置。