JP6669066B2 - 無線通信ネットワークにおけるグループ間通信方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明はピアツーピア（以下「Ｐ２Ｐ」と記す。）で相互に無線接続可能な端末（Ｐ２Ｐ端末）を含む無線通信ネットワークおよびその通信技術に関する。

近年、広帯域化、セキュリティ強化等の観点から、端末間通信方式としてのＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔが注目されている。それ以前のＷｉ−Ｆｉネットワークが特定のデバイスをアクセスポイント（ＡＰ）としたインフラストラクチャモードで動作するのに対して、Ｗｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔに準拠したネットワークでは、特定のデバイスではなく任意のＰ２Ｐ端末がグループオーナ（Group Owner）となることで、そのグループ内での通信を可能にする（非特許文献１）。グループオーナはグループのアクセスポイントとして動作するＰ２Ｐ端末であり、当該グループの親として、他のＰ２Ｐ端末を子（クライアント）とするグループを形成することができる。

このように形成されたＰ２Ｐグループ内においては、インターネット等に接続することなく端末間でデータの共有およびデータの高速転送が可能となり、特にＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔでは強固なセキュリティプロトコルがサポートされたことで従来のアドホックモード（ＩＢＳＳ:Independent Basic Service Setなど）に比べて高いセキュリティを実現することができる。

Ｗｉ−Ｆｉピアツーピア技術仕様バージョン１．１（Wi-Fi Alliance Technical Committee PSP Task Group, Wi-Fi Peer-to-Peer (P2P) Technical Specification Version 1.1）

しかしながら、上述した無線Ｐ２Ｐネットワークでは、各グループが独立に形成され動作するために、データ共有がグループ内に限定される。また、一般に、一つのグループの最大端末数には物理的な上限がある。上述したＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔを安価な無線ＬＡＮデバイスを用いて実現する場合、そのグループの台数はデバイスがサポートする上限の５台〜１０台程度に制限される。このようなグループサイズの制限は、メッセージの共有を一つのグループ内の端末だけに限定することとなり、複数のグループを含むより大きなネットワークでの情報共有を阻害する。上述した無線Ｐ２Ｐネットワークでは、たとえば、緊急性を有する災害情報、交通情報、ＳＯＳ信号あるいは音声信号などを局所的なグループを超えて通知することができない。

そこで、本発明の目的は、グループ間の情報伝達を可能にする通信方法およびシステムを提供することにある。

本発明による通信方法は、ピアツーピアグループを形成することができる複数のノードを含む無線通信ネットワークにおける通信方法であって、第１グループのアクセスポイントとして動作するオーナノードが、当該第１グループ内の各クライアントノードで発見された隣接グループ数あるいは隣接ノード数に基づいて、一つあるいは複数のクライアントノードをデリバリノードとして選択し、前記デリバリノードが前記第１グループから離脱して近隣に存在する第２グループに接続し、前記デリバリノードと前記第２グループのオーナノードとの間で情報を転送する、ことを特徴とする。
本発明による無線端末は、無線通信ネットワークにおいて他の無線端末とピアツーピアグループを形成することができる無線端末であって、第１グループのアクセスポイントとして動作する場合、当該第１グループ内の各クライアントノードで発見された隣接グループ数あるいは隣接ノード数に基づいて、一つあるいは複数の無線端末をデリバリノードとして選択する選択手段と、前記デリバリノードを離脱させ、前記デリバリノードが近隣に存在する第２グループに接続した後で前記第１グループに再接続するように制御する接続制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明による無線端末は、無線通信ネットワークにおいて他の無線端末とピアツーピアグループを形成することができる無線端末であって、前記無線端末が第１グループのクライアントノードとして動作する場合、当該第１グループのアクセスポイントとして動作するオーナノードへ発見された隣接ノード情報を通知し、前記オーナノードにより前記第１グループのクライアントノードから収集した隣接ノード情報の隣接グループ数あるいは隣接ノード数に基づいて当該無線端末がデリバリノードとして指定されると、前記オーナノードとの接続を切断し、近隣に存在する第２グループのオーナノードに接続する接続制御手段と、前記第２グループのオーナノードとの間で情報を転送する制御手段と、前記第１グループの情報と前記第２グループの情報とを格納する情報格納手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、デリバリノードを介してグループ間情報共有が可能となる。

図１は本発明の第１実施形態によるグループ間通信システムの一例を示すネットワーク構成図である。 図２は図１に示すグループ間通信システムの動作を示すフローチャートである。 図３は第１実施形態によるノードの機能的構成を示すブロック図である。 図４は本発明の第２実施形態によるグループ間通信システムの一例を示す概略的なネットワーク構成図である。 図５は図４に示すグループ間通信システムの動作を示すシーケンス図である。 図６Ａはデリバリノードの選択方法の第１例を示すフローチャートである。 図６Ｂはデリバリノードの選択方法の第２例を示すフローチャートである。 図７は本発明の第３実施形態によるグループ間通信システムの一例を示す概略的なネットワーク構成図である。 図８は図７に示すグループ間通信システムの動作を示すシーケンス図である。 図９は本発明の第４実施形態によるグループ間通信システムの一例を示す概略的なネットワーク構成図である。 図１０は図９に示すグループ間通信システムの動作を示すシーケンス図である。 図１１は本発明の第５実施形態によるグループ間通信システムの一例を示す概略的なネットワーク構成図である。 図１２は本発明の第６実施形態によるグループ間通信システムの一例を示す概略的なネットワーク構成図である。 図１３は図１２に示すグループ間通信システムの動作を示すフローチャートである。 図１４は本発明の一実施例によるノードの機能的構成を示すブロック図である。 図１５は本実施例におけるＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔ接続ケースを示すフローチャートである。 図１６は本実施例におけるデバイス発見動作を示す模式的なシーケンス図である。 図１７は本実施例における既存グループに対するデバイス発見動作を示す模式的なシーケンス図である。 図１８は本実施例におけるノード間のグループオーナネゴシエーション動作を示す模式的なシーケンス図である。 図１９は本実施例における既存グループに対する接続動作を示す模式的なシーケンス図である。 図２０は本実施例におけるパーシステントＧＯに対する接続動作を示す模式的なシーケンス図である。 図２１Ａは本実施例におけるクライアント主導のグループ離脱動作を示す模式的なシーケンス図である。 図２１Ｂは本実施例におけるグループオーナ主導のグループ離脱動作を示す模式的なシーケンス図である。

＜実施形態の概要＞
本発明の実施形態によれば、Ｐ２Ｐグループ内の一つあるいは複数のクライアントノードをデリバリノードとして指定し、当該デリバリノードが自ノードの属するグループから離脱して近隣に存在する他のグループに参加する。これによって、デリバリノードを介して、元のグループで共有されたメッセージを他のグループへ転送し、異なるグループ間での情報共有が可能となる。たとえば、緊急性を有する災害情報、交通情報、ＳＯＳ信号あるいは音声信号などを局所的なグループを超えて広く転送することができる。

デリバリノードは情報転送の効率の観点から選択することが望ましい。たとえば、各クライアントノードが発見した隣接グループもしくはノード数に基づいて、グループオーナとの距離に基づいて、あるいはこれらの組み合わせに基づいて、デリバリノードを選択することができる。特に、隣接グループ数が多いクライアントノードをデリバリノードとすれば、それだけ速く広範囲に情報を伝播させることができる。その他に、デリバリノードは、ランダムに選択されてもよいし、グループに参加した時間的な順序（新しい／古い）、通信量、あるいは通信の終了タイミング等に依存して選択されてもよい。

デリバリノードが複数の隣接グループに参加して情報を転送する場合、既に転送したグループへ同じメッセージを重複転送する可能性がある。この重複転送を回避するために、各デリバリノードが過去に参加した全てのグループの履歴を保持することが望ましい。

また、デリバリノードが離脱して元のグループに戻ってくるまでの時間間隔を設定することもできる。その間、離脱したデリバリノードは近隣のグループに順次参加してメッセージを転送すると共に近隣のグループの情報を取得し、タイムアウトしてから元のグループに戻ってくる。

グループのメンバ数制限は、グループの上位に仮想的なアプリケーショングループを構成することで緩和することができる。上述したようなグループ間通信が可能となれば、複数のグループを含む上位グループの制約の下で、グループの構成メンバ（ノード）の組み替えルールを決めるもできる。たとえば、上位アプリケーショングループに登録されたノードであれば、デリバリノードに指定されても一定時間後に復帰するように制御し、それ以外のノードはそのような制御をしない、あるいはそもそもデリバリノードとして指定しない、というルールを決めることができる。

次に、上述した複数の実施形態の各々について、図面を参照しながらより詳細に説明する。

１．第１実施形態
本発明の第１実施形態によれば、グループ内のクライアントノードからデリバリノードが選択され、当該デリバリノードが定期的に離脱して近隣に存在する他のグループに参加することで、他のグループへの情報配送を行う。

１．１）システム構成および動作
図１に示すように、本実施形態によるシステムは複数のノード（ここでは、７台のノードＮ１０〜Ｎ１６）が２つのグループＧ１およびＧ２を構成しているものとする。グループＧ１はノードＮ１０が親（グループオーナ）となって形成され、ノードＮ１１〜Ｎ１４がその子（クライアント）である。グループＧ２はノードＮ１５がグループオーナとなって形成され、ノードＮ１６がそのクライアントである。ここでは、グループＧ１でメッセージＭＳＧ１が、グループＧ２でメッセージＭＳＧ２がそれぞれ共有されているものとする。

上述した構成を有するシステムにおいて、グループＧ１からグループＧ２への情報配送動作について説明する。なお、これは一例であり、任意のグループから近隣のグループへのグループ間通信が同様に実行可能である。

図２に示すように、グループＧ１において、一つ以上のクライアントノードがデリバリノードとなる（動作Ｓ１０１）。以下、グループＧ１のメンバであるクライアントノードＮ１３がデリバリノードになったものとする。

デリバリノードとしてのノードＮ１３は、グループオーナ（以下、ＧＯと略記する。）であるノードＮ１０から所定の手順で離脱し、隣接グループＧ２のＧＯノードＮ１５にクライアントとして接続する。これにより、デリバリノードＮ１３は、グループＧ１で共有したメッセージＭＳＧ１をグループＧ２のＧＯノードＮ１５へ転送することができる（動作Ｓ１０２）。このメッセージＭＳＧ１の転送は、グループＧ２への参加手順で用いられる信号を利用してもよい。なお、ＧＯノードＮ１５は自身のグループＧ２のクライアントノードＮ１６へメッセージＭＳＧ１を転送する。

ところで、隣接グループＧ２のメンバ数が上限に達していれば、デリバリノードＮ１３は当該グループＧ２に参加できないことになる。これではデリバリノードの利点が大きく減少するので、各グループのＧＯノードは、サポートするノード数の上限を当該システムのグループ最大ノード数から１だけ引いた数に設定することが望ましい。デリバリノードは情報配信が終了するとすぐに離脱するので、各グループでデリバリノードを受け入れる可能性が大幅に向上する。他の方法として、各グループのＧＯノードは、当該グループ内で通信を行っていないノード、参加後の経過時間が比較的短いノードなど優先度が相対的に低いクライアントノードを一時的に離脱させて、デリバリノードを優先的に受け入れるように制御してもよい。

メッセージＭＳＧ１のＧＯノードＮ１５への配送が終了すると、デリバリノードＮ１３はＧＯノードＮ１５を離脱して元のグループＧ１へ再接続する（動作Ｓ１０３）。ただし、後述するように、必ずしも全てのデリバリノードが元のグループＧ１に復帰する必要はない。

１．２）ノード構成
図１におけるノードＮ１０〜Ｎ１６は基本的に同じ機能的構成を有しており、以下、ノードの機能的構成について図３を参照しながら説明する。ここで、ノードは、Ｐ２Ｐグループを構成する機能を有する無線端末、たとえば当該機能を搭載した携帯情報端末、携帯電話端末等の移動局および通信端末を含むものとする。

図３において、ノードＮは、無線通信部２０１、ユーザ制御部２０２、情報記憶部２０３、プログラム格納部２０４、およびノードの制御部２０５を有する。無線通信部２０１は、後述するＰ２Ｐ通信が可能であり、それに加えて移動通信システムの無線基地局あるいは無線ＬＡＮ基地局と通信可能であってもよい。また、無線通信部２０１は、近隣に存在するノードからブロードキャストされるビーコンをスキャンすることで、他のＰ２Ｐグループの存在およびその他無線ＬＡＮの存在を検知することができる。

ユーザ制御部２０２は、Ｐ２Ｐグループ形成、参加および離脱等の所定の手順を管理するＰ２Ｐ自動接続機能を有し、通信アプリケーションに代わって、無線通信部２０１を制御する。なお、通信アプリケーションにより同様の制御を行うことも可能である。情報記憶部２０３は、後述するように、自ノードが接続しているグループ内で共有されたメッセージ、他のグループから参加したデリバリノードにより取得されたメッセージ、あるいはデリバリノードとして機能する場合のグループ履歴等の情報を格納する。

プログラム格納部２０４は、ノードとして機能するためのプログラムの他に、通信アプリケーション等を格納し、制御部２０５がこれらのプログラムおよびアプリケーションを実行することでＰ２Ｐノード動作を制御する。さらに、後述するように、所定のアプリケーションの実行がユーザ制御部３０２によるグループ形成等の動作を制約することもできる。

さらに、ノードＮには、自局の地理的位置を検出する位置検出器、通信量を監視する通信量モニタなどが設けられてもよい。位置検出器は自局の位置をある程度特定できればよく、たとえば固定基地局からの信号を利用して位置検出してもよいし、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信機を用いてもよい。

１．３）効果
上述したように、本発明の第１実施形態によれば、グループ内でデリバリノードを適宜指定することによりグループ間通信が可能となり、グループメンバ数の制限を超えてＰ２Ｐネットワークの広範囲配置を達成することができる。特に、元のグループで共有されたメッセージを他のグループへ拡散させることができるので、異なるグループ間での情報共有が可能となる。たとえば、緊急性を有する交通情報を走行中の多数の車両間で共有したり、災害関連のメッセージを多数のスマートフォン等の間で共有したりすることが容易に達成される。

２．第２実施形態
本発明の第２実施形態によれば、グループ内の各クライアントノードで発見された隣接グループ数もしくはノード数に基づいて、デリバリノードが選択される。選択されたデリバリノードは、定期的にあるいは所定の条件を満たしたときに、元のグループを離脱し、近隣に存在する他のグループに参加することで、元のグループで共有された情報を他のグループへ転送することができる。

２．１）システム構成
図４に示すように、本実施形態によるシステムは複数のノード（ここでは、５台のノードＮ１０〜Ｎ１４）が一つのグループＧ１を構成し、ノードＮ１０が親（グループオーナ）、ノードＮ１１〜Ｎ１４がその子（クライアント）であるものとする。また、グループＧ１の各メンバノードの情報格納部３０３にはメッセージＭＳＧ１が格納されているものとする。

以下、説明を簡略化するために、一例として、グループＧ１の近隣には複数のグループＧ２−Ｇ５が存在し、クライアントノードＮ１３、Ｎ１４がそれぞれＤｅｖｉｃｅ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ処理のためにプローブ要求を送出し、グループＧ３、Ｇ４およびＧ５からのプローブ応答３０２、３０３および３０４をそれぞれ検知し、クライアントノードＮ１４がグループＧ２からのプローブ応答３０１を検知する場合を説明する。

２．２）動作
図５に示すように、グループＧ１に属するクライアントノードＮ１１〜Ｎ１４の各々は、送信したプローブ要求に対して近隣に存在するグループノードからプローブ応答を受信すると（動作Ｓ４０１）、当該プローブ応答により発見されたグループオーナの情報を隣接ノード情報としてＧＯノードＮ１０へ通知する（動作Ｓ４０２）。

ＧＯノードＮ１０の制御部２０５は、各クライアントノードから通知された隣接ノード情報から得られる隣接ノード数に基づいてデリバリノードを選択する（動作Ｓ４０３）。発見された隣接ノード数が最も多いクライアントノードがデリバリノードとして選択されるものとすると、クライアントノードＮ１３がデリバリノードとして選択され、ＧＯノードＮ１０はノードＮ１３に対して切り離し指示を通知する（動作Ｓ４０４）。ノードＮ１３の離脱は、ＧＯノードＮ１０による当該ノードＮ１３の切り離しでもよいし、ノードＮ１３による自身の切り離しでもよい。なお、選択されるデリバリノードが一つとは限らない。ＧＯノードＮ１０の制御部２０５は、複数のクライアントノードの隣接ノード数を降順にソートし、隣接ノード数が多い方から２以上のクライアントノードをデリバリノードとして選択することもできる。この場合も、選択された各デリバリノードの動作は、以下に述べるとおりである。

デリバリノードに指定されると、ノードＮ１３の制御部２０５はユーザ制御部２０２に指示してＧＯノードＮ１０との切断手順を実行させる（動作Ｓ４０５）。こうしてグループＧ１を離脱したノードＮ１３は発見した隣接グループに参加する手順を開始する。グループＧ３への参加を例示すると、ノードＮ１３はグループＧ３のＧＯノードに対して接続要求を送信する（動作Ｓ４０６）。それに対して許可応答があると（動作Ｓ４０７）、ノードＮ１３は、グループＧ３のクライアントとして、グループＧ３のＧＯノードに対してグループＧ１の共有情報を転送し、グループＧ３のＧＯノードが当該共有情報を配下のクライアントノードへ配付する（動作Ｓ４０８）。デリバリノードＮ１３からグループＧ３への情報転送は、クライアントからグループオーナへのデータ送信として実行してもよいし、動作Ｓ４０６における接続要求メッセージを利用して送信することも可能である。また、グループＧ３のＧＯノードからグループＧ３の共有情報を受信して情報記憶部２０３に格納することもできる（動作Ｓ４０９）。

なお、デリバリノードの参加可能性を高めるために、各グループのＧＯノードは、サポートするノード数の上限を当該システムのグループ最大ノード数から１だけ引いた数に設定することができる。あるいは、各グループのＧＯノードは、当該グループ内で優先度が相対的に低いクライアントノードを一時的に離脱させ、デリバリノードを優先的に受け入れてもよい。

こうして情報転送が終了すると、デリバリノードＮ１３の制御部２０５はユーザ制御部２０２に指示してグループＧ３のＧＯノードとの切断手順を実行させる（動作Ｓ４１０）。あるいは、情報転送が終了した時にグループＧ３のＧＯノードから切断手順を開始してもよい。こうしてグループＧ３を離脱したデリバリノードＮ１３は元のグループＧ１のＧＯノードＮ１０に対して接続要求を送信し（動作Ｓ４１１）、それに対して許可応答があると（動作Ｓ４１２）、グループＧ１のクライアントに復帰し、グループＧ１のＧＯノードＮ１０に対してグループＧ３の共有情報を転送し、グループＧ１のＧＯノードＮ１０が当該共有情報を配下のクライアントノードへ配付することができる（動作Ｓ４１３）。

２．３）デリバリノード選択基準
図６Ａに示すように、ＧＯノードは、各クライアントノードで発見された隣接グループ／ノード数に基づいてデリバリノードとなるクライアントノードを選択することができる。すなわち、ＧＯノードＮ１０は、全てのクライアントノードＮ１１−Ｎ１４の各々から隣接グループ／ノード情報を収集し（動作Ｓ５０１）、そのなかで隣接グループ／ノード数が最も多いクライアントノードをデリバリノードとして選択する（動作Ｓ５０２）。続いて、ＧＯノードＮ１０は、デリバリノードとして選択されたクライアントノードに対して切り離し指示を通知する（動作Ｓ５０３）。

２．４）デリバリノード選択基準の変形例
図６Ｂに示すように、ＧＯノードは、上述した隣接グループ／ノード数に加えて、各クライアントノードのＧＯノードからの距離に基づいて、デリバリノードとなるクライアントノードを選択してもよい。たとえば、上述したように、ＧＯノードＮ１０が全てのクライアントノードＮ１１−Ｎ１４の各々から隣接グループ／ノード情報を収集し（動作Ｓ５１１）、そのなかで隣接グループ／ノード数が多い順に１以上のクライアントノードをデリバリノード候補として選択すると（動作Ｓ５１２）、ＧＯノードＮ１０は位置検出器による位置情報を用いて各デリバリノード候補のＧＯノードＮ１０からの距離を計算し（動作Ｓ５１３）、その距離が最も遠い候補をデリバリノードとして決定する（動作Ｓ５１４）。以下、ＧＯノードＮ１０は、デリバリノードとして選択されたクライアントノードに対して切り離し指示を通知する（動作Ｓ５１５）。

２．５）デリバリノード選択基準のその他変形例
上述した隣接ノード数に基づくデリバリノードの選択だけでなく、ＧＯノードＮ１０からの距離に基づいてデリバリノードを選択することもできる。すなわち、ＧＯノードＮ１０は位置検出器による位置情報を用いて各クライアントノードのＧＯノードＮ１０からの距離を計算し、その距離が最も遠いクライアントノードをデリバリノードとして選択してもよい。

また、上述した隣接グループ／ノード数、ＧＯとの距離、クライアントノードが参加した時点を示すタイムスタンプ、あるいはこれらの組み合わせに基づいて、デリバリノードを選択することもできる。また、クライアントノードからランダムにデリバリノードを選択してもよいし、上述した種々の選択基準により選択されたデリバリノード候補からランダムに選択することもできる。

２．６）デリバリノードの離脱タイミング
ＧＯノードＮ１０は、たとえば次の条件をトリガとしてデリバリノードを切り離すことができる。
・デリバリノードとなるべきクライアントノードが新たな隣接グループを発見したとき
・一定時間を計測するタイマがタイムアウトしたとき（定期的な離脱）
・デリバリノードとして参加したクライアントノードのコンテンツ配信が終了したとき

２．７）効果
上述したように、本発明の第２実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果に加えて、デリバリノードが情報転送の効率の観点から選択されるので、異なるグループ間で迅速な情報共有が可能となる。上述したように、グループ内の各クライアントノードで発見された隣接ノード数に基づいてデリバリノードを選択することで、速く広範囲に情報を伝播させることができる。

３．第３実施形態
本発明の第３実施形態によれば、デリバリノードが複数の隣接グループに参加して情報を転送する場合、過去に参加し情報配送した全てのグループの履歴を保持することで、既に配送したグループへの重複配送の可能性を低減できる。
きる。

３．１）システム構成
図７に示すように、本実施形態によるシステムは複数のノード（ここでは、５台のノードＮ１０〜Ｎ１４）が一つのグループＧ１を構成し、ノードＮ１０が親（グループオーナ）、ノードＮ１１〜Ｎ１４がその子（クライアント）であるものとする。また、グループＧ１の各メンバノードの情報格納部３０３にはメッセージＭＳＧ１が格納されているものとする。

以下、説明を簡略化するために、一例として、グループＧ１の近隣には複数のグループＧ２−Ｇ５が存在し、クライアントノードＮ１３がグループＧ３、Ｇ４およびＧ５からのビーコン３０２、３０３および３０４をそれぞれ検知し、クライアントノードＮ１４がグループＧ２およびＧ３からのビーコン３０１および３０２をそれぞれ検知する場合を説明する。

３．２）動作
図８に示すように、グループＧ１のＧＯノードＮ１０は、上記第２実施形態で述べたように、クライアントノードＮ１１〜Ｎ１４から少なくとも１つのデリバリノードを選択し（動作Ｓ６００）、選択された各デリバリノードへデリバリノード指定を行う（動作Ｓ６０１）。ここでは、図７に示すように、ノードＮ１３およびＮ１４がデリバリノードとして選択されたものとする。デリバリノードに指定されたノードＮ１３およびＮ１４は、ＧＯノードＮ１０からの離脱手順を実行し（動作Ｓ６０２）、それぞれ配送履歴を参照して隣接グループへ参加し、情報転送を実行した後に配送履歴を更新する。

たとえば、デリバリノードＮ１３は、まず、情報格納部２０３に格納された配送履歴を参照してグループＧ３のＧＯノードが配送済みか否かを判断する（動作Ｓ６０３ａ）。未配送であれば、グループＧ３のクライアントとなり、情報の配送を行った後でグループＧ３から離脱し、配送履歴を更新する（動作Ｓ６０３ｂ）。

続いて、デリバリノードＮ１３は、情報格納部２０３に格納された配送履歴を参照してグループＧ４のＧＯノードが配送済みか否かを判断する（動作Ｓ６０４ａ）。未配送であれば、グループＧ４のクライアントとなり、情報の配送を行った後でグループＧ４から離脱し、配送履歴を更新する（動作Ｓ６０４ｂ）。以下同様に、発見した隣接グループ毎に、配送履歴を参照しながら情報配送および履歴更新を繰り返し、その都度、配送履歴を更新する。こうして、隣接グループへの情報配送が終了すると、元のグループＧ１へ復帰する（動作Ｓ６０５）。

３．３）効果
上述したように、本発明の第３実施形態によれば、上述した第１および第２実施形態の効果に加えて、一つのデリバリノードが複数の隣接グループへ情報を配送する場合、当該デリバリノードが配送履歴を参照することで、既に配送したグループに対する重複配送の可能性を低減できる。

４．第４実施形態
本発明の第４実施形態によれば、デリバリノードが離脱して元のグループに戻ってくるまでの期間あるいは接続すべき隣接グループ数を設定することで、デリバリノードによる情報配送を行う時間を確保し、あるいは確実な情報配送を可能とし、デリバリノードを確実に復帰させることができる。

４．１）システム構成
図９に示すように、本実施形態によるシステムは複数のノード（ここでは、５台のノードＮ１０〜Ｎ１４）が一つのグループＧ１を構成し、ノードＮ１０が親（グループオーナ）、ノードＮ１１〜Ｎ１４がその子（クライアント）であるものとする。各ノードにはタイマ機能が設けられ、デリバリノードの配送期間を規定するタイマが設定される。また、グループＧ１の各メンバノードの情報格納部２０３にはメッセージＭＳＧ１が格納されているものとする。

以下、説明を簡略化するために、一例として、グループＧ１の近隣には複数のグループＧ３−Ｇ５が存在し、クライアントノードＮ１３がグループＧ３、Ｇ４およびＧ５からのビーコンをそれぞれ検知し、デリバリノードとして各グループへ情報を配送する場合を説明する。

４．２）動作
図１０に示すように、グループＧ１のＧＯノードＮ１０は、上記第２実施形態で述べたように、クライアントノードＮ１１〜Ｎ１４から少なくとも１つのデリバリノードを選択し（動作Ｓ７００）、選択された各デリバリノードへ切り離し指示を行う（動作Ｓ７０１）。ここでは、図９に示すように、ノードＮ１３がデリバリノードとして選択されたものとする。デリバリノードに指定されたノードＮ１３は、ＧＯノードＮ１０から離脱すると（動作Ｓ７０２）、所定の情報配送時間が設定されたタイマをスタートさせ（動作Ｓ７０３）、タイムアウトするまで元のグループＧ１に戻らないようにする。すなわち、デリバリノードＮ１３は、タイムアウトするまで、発見した隣接グループＧ３、Ｇ４、Ｇ５への情報配送を順次実行する。その際、第３実施形態と同様に、デリバリノードＮ１３は、配送履歴を参照して隣接グループへ参加し、情報転送を実行した後に配送履歴を更新するように動作してもよい。

タイマがタイムアウトすると（動作Ｓ７０４）、デリバリノードＮ１３は隣接グループへの情報配送を終了してから元のグループＧ１へ復帰し（動作Ｓ７０５）、隣接グループへの参加時に当該隣接グループから取得し蓄積した情報をＧＯノードＮ１０へ転送し（動作Ｓ７０６）、ＧＯノードＮ１０の情報記憶部２０３に格納される（動作Ｓ７０７）。

なお、ＧＯノードＮ１０はデリバリノードのタイマ設定を行わないように制御することもできる。より詳しくは、元のグループに戻ってくるべきデリバリノードであればタイマ設定を行い、それ以外のノードであればタイマ設定を行わない。あるいは、デリバリノードの制御部２０５が自局の復帰タイマを設定するか否かを決定してもよい。たとえば、後述するように、ＧＯノードＮ１０と同じグループ設定アプリケーションが起動していれば復帰タイマを設定し、起動していなければタイマ設定をしない。

また、本実施形態では、デリバリノードＮ１３の情報配送動作をタイマで管理したが、配送する隣接グループの数で管理してもよい。たとえば、配送すべき隣接グループ数を指定し、指定された数の隣接グループに接続した後で復帰することもできる。あるいは、デリバリノードは、指定された数の隣接グループに接続するまで復帰しないように管理することもできる。

４．３）効果
上述したように、本発明の第４実施形態によれば、上述した第１〜第３実施形態の効果に加えて、デリバリノードが離脱して元のグループに戻ってくるまでの期間あるいは接続すべき隣接グループ数を設定することでデリバリノードによる情報配送の確実性を高め、復帰すべきデリバリノードを確実に復帰させることができる。

５．第５実施形態
本発明の第５実施形態によれば、グループの上位にアプリケーショングループを構成し、この上位アプリケーショングループ内においてデリバリノードの離脱および参加動作のルールを設定する。

図１１に示すように、本実施形態によるシステムは複数のノードが３つのグループＧ１〜Ｇ３を構成し、グループＧ１はノードＮ１０が親（グループオーナ）、ノードＮ１１〜Ｎ１３がその子（クライアント）であり、グループＧ２はノードＮ１４が親（グループオーナ）、ノードＮ１５〜Ｎ１７がその子（クライアント）であるものとする。さらに、ノードＮ１０〜Ｎ１６には所定アプリケーションが設定されてアプリケーショングループＧａｐを構成し、ノードＮ１７およびグループＧ３はアプリケーショングループＧａｐに属さないものとする。

アプリケーションのグループはユーザがマニュアル入力するものであるから、そのメンバ数がグループの所定メンバ数制限を超える場合がある。従って、上述したようなグループ間通信が可能となれば、グループのメンバ数制限を超えて一つの上位グループを構成することが可能となる。この場合、アプリケーショングループＧａｐを設定するアプリケーションの制約に従って、グループ間でノードの組み替えルールを決定することができる。たとえば、上位アプリケーショングループに登録されたノードＮ１０〜Ｎ１６に対しては、グループ間で交互に行き来することができ、デリバリノードに指定されても一定時間後に復帰するようにタイマ設定され、それ以外のノードＮ１７に対してはタイマ設定されない（あるいはそもそもデリバリノードとして指定されない）ように制御される。

上述したように、本発明の第５実施形態によれば、複数のグループを包含する上位のアプリケーショングループにおいて、ユーザがアプリケーションの制約を設定することにより、ノードのグループ離脱、参加およびグループ間移行のルールをユーザの要望に合わせて設定することができる。

６．第６実施形態
上述したように、デリバリノードは、隣接グループへ情報を配送した後で元のグループに復帰することができるが、本発明はこれに限定されるものではない。特に緊急情報を拡散させる場合には、以下に述べる本発明の第６実施形態のように、できるだけ多くの隣接グループへ情報を転送することを優先させることも可能である。

図１２に示すように、本実施形態によるシステムは複数のノードＮ１０〜Ｎ１９が４つのグループＧ１〜Ｇ４を構成しているものとする。グループＧ１はノードＮ１０が親（グループオーナ）、ノードＮ１１〜Ｎ１３がその子（クライアント）であり、グループＧ２はノードＮ１４が親（グループオーナ）、ノードＮ１５〜Ｎ１７がその子（クライアント）であり、さらにグループＧ３はノードＮ１８が、グループＧ４はノードＮ１９がそれぞれグループオーナである、とする。

なお、デリバリノードの参加可能性を高めるために、各グループのＧＯノードは、当該グループ内で優先度が相対的に低いクライアントノードを一時的に離脱させ、デリバリノードを優先的に受け入れるように動作するものとする。上述したように、各グループのメンバ数を常にシステムの上限より少なくなるように維持してもよい。以下、グループＧ１内で共有されたメッセージＭＳＧ１が他のグループへ配送される場合を一例として説明する。

図１３に示すように、グループＧ１において、１つ以上のクライアントノードがデリバリノードとなる（動作Ｓ８０１）。ここでは、グループＧ１の１つのクライアントノードＮ１２がデリバリノードになったものとする。

デリバリノードとしてのノードＮ１２は、既に述べたように、ＧＯノードＮ１０から離脱して隣接グループＧ２のＧＯノードＮ１４に参加し、これによりメッセージＭＳＧ１をグループＧ２のＧＯノードＮ１４へ転送する（動作Ｓ８０２）。デリバリノードＮ１２は優先的に参加できるので、デリバリノードＮ１２からの情報配送は高い確率で成功する。

メッセージＭＳＧ１のＧＯノードＮ１４への配送が終了し、グループＧ２でのメッセージＭＳＧ１の共有が完了すると、今度はグループＧ２のＧＯノードＮ１４がグループＧ２に一つ以上のクライアントノードをデリバリノードとして選択する（動作Ｓ８０３）。ここでは、グループＧ２の２つのクライアントノードＮ１６およびＮ１７がデリバリノードになったものとする。

デリバリノードとしてのノードＮ１６およびＮ１７は、既に述べたように、ＧＯノードＮ１４をそれぞれ離脱して隣接グループＧ３およびＧ４にそれぞれ参加し、これによりメッセージＭＳＧ１をグループＧ３およびＧ４へそれぞれ配送する（動作Ｓ８０４）。以下、下流のグループにおいて同様の情報配送が繰り返され、広範囲のＰ２Ｐネットワークに同じ情報ＭＳＧ１が迅速に拡散していく。

７．実施例
次に、上述した本発明の第１〜第６実施形態によるシステムをＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔに準拠したＰ２Ｐネットワークに適用した場合を本発明の一実施例として詳細に説明する。基本的な構成要素および機能は上述したとおりであるから、以下、それらの構成要素および機能をＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔで実現する場合を例示する。

７．１）ノード構成
図１４に示すように、本実施例によるノード（無線端末）は、Ｗｉ−Ｆｉ通信を行うためのＷｉ−Ｆｉデバイス９０１、Ｗｉ−Ｆｉ接続制御部９０２、アプリケーション部９０３およびＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔに従って自動接続を行うＷＦＤ自動接続制御部９０４を有する。ここで、ＷＦＤ自動接続制御部９０４は図３におけるユーザ制御部２０２に対応する。なお、図３において説明した情報記憶部２０３は図１４に図示されていないが、本実施例のノードには設けられている。

本実施例によるノードは、ＷＦＤ自動接続制御部９０４がＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔのコマンドを既存の通信アプリケーションに代わって制御するので、既存のアプリケーションを修正することなく、Ｗｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔに従った制御を自動化することができる。たとえば、無線端末同士が近づいた時に自動的に一つのグループを構築し、グループ内で端末間通信を実現することができる。また、既に構築されたグループに新しい端末が近づいた時には構築済みのグループに自動的に参加することができる。さらに、構築済みのグループ同士が近づいても各グループ構成が変化することなく維持される。

７．２）Ｗｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔの接続および離脱フロー
図１５に示すように、端末間でグループを形成する場合（ＣＡＳＥ１）、まず、Device Discovery処理により近隣のＰ２Ｐノードを探索し、Ｐ２Ｐノードが発見されるとGO Negotiation処理によりいずれか一方がグループオーナ（ＧＯ）、他方がクライアントとなって接続する。続いて、WPS Provision Phase-1（認証フェーズ）およびPhase-2（暗号化フェーズ）が順次実行される。

既存ＧＯに接続する場合（ＣＡＳＥ２）、まず、Device Discovery処理により近隣のＰ２Ｐノードを探索し、発見されたＰ２ＰノードがＧＯであれば、Provision Discovery処理により当該ＧＯに接続し、続いて、WPS Provision Phase-1（認証フェーズ）およびPhase-2（暗号化フェーズ）が順次実行される。

PersistentＧＯに接続する場合（ＣＡＳＥ３）、まず、Device Discovery処理により近隣のＰ２Ｐノードを探索し、発見されたＰ２ＰノードがPersistentＧＯであれば、Invitation処理により当該PersistentＧＯに接続し、続いて、WPS Provision Phase-1（認証フェーズ）およびPhase-2（暗号化フェーズ）が順次実行される。

図１６に例示するように、Device Discovery動作が実行される。すなわち、各ノードにおけるＷｉ−Ｆｉ接続制御部は、ＷＦＤ自動接続制御部から検索要求を受けると、隣接ノード検索を開始し、Search状態とListen状態とを交互に繰り返す。Search状態では、所定のチャネルを順次切り替えながらProbe Requestを送出し、それに対する応答Probe Responseを待つ。Listen状態では、他ノードからのProbe Requestを待ち、Probe Requestを受信すれば、それに対する応答Probe Responseを返す。ノードＮ１がグループのクライアントであれば、ノードＮ１のＷｉ−Ｆｉ接続制御部がノードＮ２からProbe Responseを受信すれば、当該隣接ノードＮ２の情報を隣接ノード情報として自グループのグループオーナへ通知する。

図１７に例示するように、既存ＧＯに対するDevice Discovery動作が実行される。ノードＮ２をグループオーナとするグループが既に構築されている場合、ノードＮ１からのProbe Requestに対して、ＧＯノードＮ２がProbe Responseを返す。その際、ＧＯノードＮ２からのProbe ResponseのP2P Device Info Attributeには、当該グループに属するクライアントのリスト（ここでは、ノードＮ２とＮ３の情報）が含まれる。

図１８に例示するように、端末間でグループを形成する際のGO Negotiation動作が実行される。ノード間でGO Negotiation Request、GO Negotiation ResponseおよびGO Negotiation Confirmationをやりとりすることで、一方のノードがＧＯとなり、ビーコンをブロードキャストし始める。

図１９に例示するように、既存ＧＯに接続するためのProvision Discovery動作が実行される。ノードＮ１からのノードＮ２に対するProvision Discovery Requestに対して、ＧＯノードＮ２がノードＮ１に対するProvision Discovery Responseを返すことでノードＮ１がノードＮ２に接続される。

図２０に例示するように、Persistent-ＧＯに接続するためのInvitation動作が実行される。ノードＮ１からのノードＮ２に対するInvitation Requestに対して、Persistent-ＧＯノードＮ２がノードＮ１に対するInvitation Responseを返すことでノードＮ１がノードＮ２に接続される。

図２１Ａに示すように、クライアント主導の離脱では、クライアントノードＮ１がDeauthenticationあるいはDisassociation IndicationをＧＯノードＮ２へ送信することで、離脱可能である。逆に、図２１Ｂに示すように、グループオーナ主導の離脱では、ＧＯノードＮ２がクライアントノードＮ１へDeauthenticationあるいはDisassociation Indicationを送信することでクライアントを離脱させることができる。

以上述べたＷｉ−Ｆｉ接続および離脱フローにより、上述した本発明の第１〜第６実施形態による情報共有方法をＷｉ−Ｆｉ Ｐ２Ｐネットワークにおいて実現することができる。
（付記）
以下、出願当初の請求項１４〜２６、２８および３０と同一内容を付記１４〜２６、２８および３０として追加する。
（付記１４）
ピアツーピアグループを形成することができる複数のノードを含む無線通信ネットワークにおける通信システムであって、
一つのグループのアクセスポイントとして動作するオーナノードが当該グループ内の一つあるいは複数のクライアントノードをデリバリノードとして選択し、
前記デリバリノードが前記グループから離脱して近隣に存在する他のグループに接続し、
前記デリバリノードと前記他のグループのオーナノードとの間で情報を転送する、
ことを特徴とする通信システム。
（付記１５）
前記グループのオーナノードが各クライアントノードで発見された隣接グループ数あるいは隣接ノード数に基づいて前記デリバリノードを選択する、ことを特徴とする付記１４に記載の通信システム。
（付記１６）
前記グループのオーナノードが自ノードと各クライアントノードとの間の距離に基づいて前記デリバリノードを選択することを特徴とする付記１４または１５に記載の通信システム。
（付記１７）
前記デリバリノードは過去に参加したグループの履歴を保持し、他のグループに参加する際に前記履歴を参照することを特徴とする付記１４−１６のいずれか１項に記載の通信システム。
（付記１８）
前記デリバリノードが前記グループで共有された情報を前記他のグループのオーナノードへ転送することを特徴とする付記１４−１７のいずれか１項に記載の通信システム。
（付記１９）
前記デリバリノードが前記他のグループのオーナノードとの間で情報転送を終了すると、前記第２グループを離脱して前記第１グループに再接続する、ことを特徴とする付記１４−１８のいずれか１項に記載の通信システム。
（付記２０）
前記デリバリノードが前記グループからの離脱を定期的に実行することを特徴とする付記１９に記載の通信システム。
（付記２１）
前記デリバリノードは前記グループから離脱したときにスタートする所定時間のタイマを有し、前記タイマがタイムアウトするまで前記グループに再接続しないことを特徴とする付記１９または２０に記載の通信システム。
（付記２２）
前記タイマがタイムアウトするまで前記デリバリノードが近隣に存在するグループに順次接続し、タイムアウトしてから前記第１グループに復帰することを特徴とする付記２１に記載の通信システム。
（付記２３）
前記デリバリノードは、前記グループから離脱後、所定数のグループに接続するまで前記グループに再接続しないことを特徴とする付記１９または２０に記載の通信システム。
（付記２４）
前記デリバリノードは、前記所定数のグループに接続した後、前記第１グループに復帰することを特徴とする付記２３に記載の通信システム。
（付記２５）
前記デリバリノードが前記他のグループで共有された情報を前記グループのオーナノードへ転送することを特徴とする付記１８−２４のいずれか１項に記載の通信システム。
（付記２６）
前記複数のノードがアプリケーションにより動作する場合、前記アプリケーションにより複数のグループを含む上位グループが形成され、前記複数のグループ内のノードの帰属関係が前記アプリケーションの制約により決定されることを特徴とする付記１４−２５のいずれか１項に記載の通信システム。
（付記２８）
無線通信ネットワークにおいて他の無線端末とピアツーピアグループを形成することができる無線端末の通信制御方法であって、
一つのグループのアクセスポイントとして動作する場合、当該グループ内の一つあるいは複数の無線端末をデリバリノードとして選択し、
前記デリバリノードを当該グループから離脱させ、
前記デリバリノードが近隣に存在する他のグループに接続した後で当該グループに再接続するように制御する、
ことを特徴とする無線端末の通信制御方法。
（付記３０）
無線通信ネットワークにおいて他の無線端末とピアツーピアグループを形成することができる無線端末の通信制御方法であって、
一つのグループのクライアントノードとして動作する場合、当該グループのアクセスポイントとして動作するオーナノードからデリバリノードとして指定されると、前記オーナノードとの接続を切断し、
前記切断後に近隣に存在する他のグループのオーナノードに接続し、
前記他のグループのオーナノードとの間で情報を転送し、
前記他のグループの情報を格納する、
ことを特徴とする無線端末の通信制御方法。

本発明はグループを動的に形成可能な複数のノード（無線端末）からなるＰ２Ｐネットワークにおいて実現可能である。

Ｇ１〜Ｇ５ グループ
ＧＯ グループオーナ
Ｎ ノード
ＭＳＧ メッセージ
２０１ 無線通信部
２０２ ユーザ制御部
２０３ 情報記憶部
２０４ プログラム格納部
２０５ 制御部
３０１〜３０４ プローブ応答、ビーコン

Claims (15)

1. ピアツーピアグループを形成することができる複数のノードを含む無線通信ネットワークにおける通信方法であって、
   第１グループのアクセスポイントとして動作するオーナノードが、当該第１グループ内の各クライアントノードで発見された隣接グループ数あるいは隣接ノード数に基づいて、一つあるいは複数のクライアントノードをデリバリノードとして選択し、
   前記デリバリノードが前記第１グループから離脱して近隣に存在する第２グループに接続し、
   前記デリバリノードと前記第２グループのオーナノードとの間で情報を転送する、
   ことを特徴とする通信方法。
2. 前記デリバリノードは、前記各クライアントノードで発見された隣接グループ数あるいは隣接ノード数が多い順に選択されることを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
3. 前記デリバリノードは、前記第１グループのオーナノードからの距離に基づいて選択されることを特徴とする請求項１または２に記載の通信方法。
4. 前記デリバリノードは過去に参加したグループの履歴を保持し、他のグループに参加する際に前記履歴を参照することを特徴とする請求項１−３のいずれか１項にに記載の通信方法。
5. 前記デリバリノードが前記第１グループで共有された情報を前記第２グループのオーナノードへ転送することを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の通信方法。
6. 前記デリバリノードが前記第２グループのオーナノードとの間で情報転送を終了すると、前記第２グループを離脱して前記第１グループに再接続する、ことを特徴とする請求項１−５のいずれか１項に記載の通信方法。
7. 前記デリバリノードが前記第１グループからの離脱を定期的に実行することを特徴とする請求項６に記載の通信方法。
8. 前記デリバリノードは前記第１グループから離脱したときにスタートする所定時間のタイマを有し、前記タイマがタイムアウトするまで前記第１グループに再接続しないことを特徴とする請求項６または７に記載の通信方法。
9. 前記タイマがタイムアウトするまで前記デリバリノードが近隣に存在するグループに順次接続し、タイムアウトしてから前記第１グループに復帰することを特徴とする請求項８に記載の通信方法。
10. 前記デリバリノードは、前記第１グループから離脱後、所定数のグループに接続するまで前記第１グループに再接続しないことを特徴とする請求項６または７に記載の通信方法。
11. 前記デリバリノードは、前記所定数のグループに接続した後、前記第１グループに復帰することを特徴とする請求項１０に記載の通信方法。
12. 前記デリバリノードが前記第２グループで共有された情報を前記第１グループのオーナノードへ転送することを特徴とする請求項６−１１のいずれか１項に記載の通信方法。
13. 前記複数のノードがアプリケーションにより動作する場合、前記アプリケーションにより複数のグループを含む上位グループが形成され、前記複数のグループ内のノードの帰属関係が前記アプリケーションの制約により決定されることを特徴とする請求項１−１２のいずれか１項に記載の通信方法。
14. 無線通信ネットワークにおいて他の無線端末とピアツーピアグループを形成することができる無線端末であって、
    第１グループのアクセスポイントとして動作する場合、当該第１グループ内の各クライアントノードで発見された隣接グループ数あるいは隣接ノード数に基づいて、一つあるいは複数の無線端末をデリバリノードとして選択する選択手段と、
    前記デリバリノードを離脱させ、前記デリバリノードが近隣に存在する第２グループに接続した後で前記第１グループに再接続するように制御する接続制御手段と、
    を有することを特徴とする無線端末。
15. 無線通信ネットワークにおいて他の無線端末とピアツーピアグループを形成することができる無線端末であって、
    前記無線端末が第１グループのクライアントノードとして動作する場合、当該第１グループのアクセスポイントとして動作するオーナノードへ発見された隣接ノード情報を通知し、前記オーナノードにより前記第１グループのクライアントノードから収集した隣接ノード情報の隣接グループ数あるいは隣接ノード数に基づいて当該無線端末がデリバリノードとして指定されると、前記オーナノードとの接続を切断し、近隣に存在する第２グループのオーナノードに接続する接続制御手段と、
    前記第２グループのオーナノードとの間で情報を転送する制御手段と、
    前記第１グループの情報と前記第２グループの情報とを格納する情報格納手段と、
    を有することを特徴とする無線端末。

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