JPWO2014199537A1 - 無線通信装置、無線通信方法、および無線通信制御プログラム - Google Patents

Abstract

無線通信装置同士がＷｉＧｉｇを用いて直接通信する際、いずれかの無線通信装置がアクションフレームを送信できる無線通信装置。無線通信装置（１００）は、ＷｉＧｉｇを用いた通信を行う無線通信装置であって、探索用信号を用いて他の無線通信装置を探索する機器探索部（１４２）と、探索された他の無線通信装置の中から無線通信装置（１００）の通信相手が指定された場合、帯域のスケジュール情報を含む一時ビーコンを送信する帯域管理部（１４３）と、一時ビーコンの送信後、指定された他の無線通信装置とグループを形成するためのアクションフレームを送信するグループ形成部（１４４）と、を具備する。

Description

本発明は、他の無線通信装置との間で無線通信を行う、無線通信装置、無線通信方法、および無線通信制御プログラムに関する。

現在、Ｗｉ−Ｆｉを用いた通信（以下、「Ｗｉ−Ｆｉ通信」という）において、２つの無線通信装置がアクセスポイントを介せずに直接通信するためのプロトコルであるＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔ（Ｗｉ−Ｆｉ Ｐ２Ｐともいう）が知られている。Ｗｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔは、例えば特許文献１に開示されているように、以下の手順により２つの無線通信装置を通信可能にする。

まず、２つの無線通信装置は、ビーコンの送受信によりお互いを探索する（Find Phase）。次に、２つの無線通信装置は、Ｇｒｏｕｐ Ｏｗｎｅｒ（以下、「ＧＯ」という）とＣｌｉｅｎｔ（以下、「ＣＬ」という）というロールを決定してグループを形成するための情報交換を行い、ＷＰＳ（Wi-Fi Protected Setup）を実行して認証鍵を共有する（Group Formation Procedure）。次に、ＧＯになった無線通信装置（以下、適宜「ＧＯ」という）とＣＬになった無線通信装置（以下、適宜「ＣＬ」という）は、ＷＰＡ（Wi-Fi Protected Access）を実行し、ＧＯが形成したグループにＣＬが参加する（Operational Phase）。これにより、ＧＯとＣＬの間でデータ通信が可能となる。

このＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔの仕組みは、非特許文献１に示される無線通信の標準規格であるＷｉＧｉｇ（Wireless Gigabit）あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａｄを用いた通信（以下、「ＷｉＧｉｇ通信」という）にも適用可能である。ＷｉＧｉｇ通信は、ミリ波に属する６０ＧＨｚの電波帯を使用することで、Ｗｉ−Ｆｉ通信に比べ、大容量のデータを高速に送受信できる。なお、以下では、ＷｉＧｉｇ通信において無線通信装置同士が直接通信することを、「ＷｉＧｉｇ Ｐ２Ｐ」という。

米国特許第８０３６６３９号明細書

ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ａｄ−２０１２

しかしながら、ＷｉＧｉｇでは、ビーコンやProbeなど特定のフレームを除き、フレームの送信は基本的にはビーコン間隔内のスケジュールに従って送ることが規定されている。スケジュールは、ビーコンまたはAnnounce frameに含まれるスケジュール情報によって通知されると決められているので、２つの無線通信装置のどちらかがスケジュール情報を含むビーコン等を送信して帯域を管理しなければ、グループ形成のトリガであるアクションフレームをもう一方の無線通信装置へ送信できない。よって、現状では、ＷｉＧｉｇ通信にＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔを適用したとしても、２つの無線通信装置はいずれも、機器探索が終了した後、グループ形成されるまでの間はスケジュール情報を送信しないため、帯域の管理ができず、上記アクションフレームを送信できない、という課題がある。その結果、２つの無線通信装置は、グループ形成、ＷＰＳ、ＷＰＡと進むことができず、データ通信を実行できない。

本発明の目的は、無線通信装置同士がＷｉＧｉｇを用いて直接通信する場合において、いずれかの無線通信装置がアクションフレームを送信できる無線通信装置、無線通信方法、および無線通信制御プログラムを提供することである。

本発明の一態様に係る無線通信装置は、ＷｉＧｉｇを用いた通信を行う無線通信装置であって、探索用信号を用いて他の無線通信装置を探索する探索部と、探索された他の無線通信装置の中から前記無線通信装置の通信相手が指定された場合、帯域のスケジュール情報を含む一時的信号を送信する帯域管理部と、前記一時的信号の送信後に前記通信相手とグループを形成するためのアクションフレームを送信するグループ形成部と、を具備する構成を採る。

本発明の一態様に係る無線通信方法は、ＷｉＧｉｇを用いた通信を行う無線通信方法であって、探索用信号を用いて他の無線通信装置を探索するステップと、探索された他の無線通信装置の中から無線通信装置の通信相手が指定された場合、帯域のスケジュール情報を含む一時的信号を送信するステップと、前記一時的信号の送信後に前記通信相手とグループを形成するためのアクションフレームを送信するステップと、を有する。

本発明の一態様に係る無線通信制御プログラムは、ＷｉＧｉｇを用いた通信を行う無線通信装置のコンピュータに実行させる無線通信制御プログラムであって、探索用信号を用いて他の無線通信装置を探索する処理と、探索された他の無線通信装置の中から前記無線通信装置の通信相手が指定された場合、帯域のスケジュール情報を含む一時的信号を送信する処理と、前記一時的信号の送信後に前記通信相手とグループを形成するためのアクションフレームを送信する処理と、を実行させる。

本発明は、無線通信装置同士がＷｉＧｉｇを用いて直接通信する場合において、いずれかの無線通信装置がアクションフレームを送信できる。

本実施の形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図 本実施の形態に係る無線通信システムの動作例を示すシーケンスチャート 本実施の形態に係る無線通信装置が一時的に送信するビーコンの構成例を示す図 本実施の形態に係る無線通信装置が一時的に送信するビーコンにおける帯域割り当ての例を示す図 本実施の形態に係る無線通信システムの動作の変形例を示すシーケンスチャート 本実施の形態に係る無線通信装置が一時的に送信するアナウンスフレームの構成例を示す図 本実施の形態に係るソフトウェアを用いた構成例を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

＜無線通信装置１００の構成＞
まず、本発明の実施の形態に係る無線通信装置の構成例について、図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態の無線通信装置１００の構成例を示す図である。

図１において、無線通信装置１００は、操作部１０、表示部１１、通信部１２、記憶部１３、および演算部１４を有する。

操作部１０は、例えば、キーボード、マウス、ハードウェアのボタン、タッチパネルなどの、ユーザの操作を受け付ける入力用デバイスである。

表示部１１は、例えば、液晶ディスプレイなどの表示用デバイスである。

通信部１２は、無線通信装置１００と他の無線通信装置（例えば、後述する無線通信装置２００）との間で、ＷｉＧｉｇ通信を実現するためのインターフェースである。また、通信部１２は、無線通信装置１００と他の無線通信装置との間で、ＷＰＡ（ＷＰＡ２も含む）を実現するためのインターフェースでもある。ＷＰＡ２とは、Ｗｉ−Ｆｉアライアンスが定めた無線ＬＡＮの暗号化方式の規格であり、ＷＰＡより強力な暗号に対応している。

記憶部１３は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリなどの不揮発性の記憶媒体である。記憶部１３は、オペレーティングシステムおよびアプリケーションなどのソフトウェア、ならびに、パラメータとしての各種情報を記憶している。なお、上記ソフトウェアは、演算部１４の作業用メモリにロードされ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で演算処理されることで、起動、動作する。

また、記憶部１３は、装置情報１３１および設定情報１３２を記憶する。装置情報１３１は、無線通信装置１００を識別可能な固有の情報（例えば、ＭＡＣアドレス、ＳＳＩＤ等）、および、無線通信装置１００の無線通信の能力を示す能力情報（ＷｉＧｉｇで定められたCapability情報）を含む。この装置情報１３１は、例えば、ユーザが無線設定用アプリケーションを起動してパラメータごとに値を入力することで作成される、あるいは、無線デバイスのドライバまたはミドルウェアなどのソフトウェアをインストールすることで、記憶部１３に保存される。設定情報１３２は、ＷＰＡを実行するための認証鍵の情報である。この設定情報１３２は、例えば、無線通信装置１００と他の無線通信装置との接続過程において、ＷＰＳが実行されることで作成される。

演算部１４は、例えば、電源、マザーボード、ＣＰＵ、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）などの記録媒体、およびＲＡＭ（Random Access Memory）などの作業用メモリなどで構成される。

そして、演算部１４は、設定開始部１４１、機器探索部１４２、帯域管理部１４３、グループ形成部１４４、および接続制御部１４５を有する。これら各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。各部の詳細は後述する。

なお、演算部１４は、ＳｏＣ（System on a Chip）のように、１つの半導体チップ上に集積した集積回路で構成してもよい。その場合、演算部１４の各部は、個別に１チップ化してもよいし、複数で１チップ化してもよい。集積回路は、集積度の違いにより、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＩＣ（Integrated Circuit）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、またはウルトラＬＳＩ等とすることができる。また、集積回路は、専用回路または汎用プロセッサにより実現するものであってもよい。また、集積回路は、その製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、または、内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なコンフィギュラブル・プロセッサとしてもよい。さらに、演算部１４の各部は、半導体技術の進歩または派生する別技術に応じて、ＬＳＩに置き換わる他の集積回路化の技術（例えばバイオ技術）により集積化されたものにより実現してもよい。

以下、演算部１４が備える各部について、それぞれ説明する。

設定開始部１４１は、操作部１０から設定開始要求を入力する。なお、操作部１０は、ユーザから、他の無線通信装置との設定の開始を要求する操作を受け付けると、設定開始要求を生成し、設定開始部１４１へ出力する。ここでいう設定とは、無線通信装置１００が他の無線通信装置との間でＷｉＧｉｇ Ｐ２Ｐを実行するための設定である。ＷｉＧｉｇ Ｐ２Ｐとは、上述したとおり、ＷｉＧｉｇ通信において無線通信装置同士が直接通信することである。

そして、設定開始部１４１は、設定開始要求を入力すると、記憶部１３から装置情報１３１および設定情報１３２を読み出す。そして、設定開始部１４１は、読み出した装置情報１３１および設定情報１３２を機器探索部１４２へ出力する。

機器探索部１４２（探索部の一例）は、設定開始部１４１から装置情報１３１および設定情報１３２を入力すると、周辺に存在する他の無線通信装置の探索を開始する。

すなわち、まず、機器探索部１４２は、入力した装置情報１３１および設定情報１３２に基づいて、探索用ビーコン、Probe Requestなどのフレーム（探索用信号の一例）を生成する。探索用ビーコンおよびProbe Requestは、無線通信装置１００を識別可能な固有の情報（例えば、ＭＡＣアドレス、ＳＳＩＤ等）と、無線通信装置１００の無線通信の能力を示す能力情報（ＷｉＧｉｇで定められたCapability情報）とを含む。

次に、機器探索部１４２は、生成した探索用ビーコン、Probe Requestを、通信部１２を介して、他の無線通信装置へ送信する。また、機器探索部１４２は、他の無線通信装置が生成した探索用ビーコン、Probe Responseを、通信部１２を介して受信する。なお、機器探索部１４２が受信する探索用ビーコン、Probe Responseは、他の無線通信装置を識別可能な固有の情報と、他の無線通信装置の無線通信の能力を示す能力情報とを含む。

そして、機器探索部１４２は、他の無線通信装置から受信した探索用ビーコンまたはProbe Responseに基づいて探索結果情報を生成し、表示部１１へ出力する。他の無線通信装置を１以上探索できた場合、探索結果情報は、探索できた他の無線通信装置を示す。一方で、他の無線通信装置を１つも探索できなかった場合、探索結果情報は、１つも探索できなかった旨を示す。探索結果情報は、表示部１１に表示される。

また、機器探索部１４２は、他の無線通信装置を１以上探索できた場合、その無線通信装置ごとに、探索用ビーコンまたはProbe Responseに基づいて、装置情報を生成する。この装置情報は、装置情報１３１と同様に、探索できた他の無線通信装置を識別可能な固有の情報、および、その無線通信装置の無線通信の能力を示す能力情報を含む。なお、このように他の無線通信装置について生成される装置情報は、無線通信装置１００についての装置情報１３１と区別するため、以下、「通信相手装置情報」という。

また、機器探索部１４２は、探索できた他の無線通信装置ごとに、装置情報１３１と通信相手装置情報に基づいて、無線通信装置１００と通信相手装置それぞれのロール（どちらがＧＯとなり、どちらがＣＬとなるか）を判定する。この判定は、ＷｉＧｉｇで規定されている方法を適用する。そして、機器探索部１４２は、判定ごとに、その判定の結果を示す情報（以下、「ロール判定結果」という）を生成する。

なお、機器探索の時点でロールの判定を行わない場合がある。その場合、機器探索部１４２は、ロール判定結果を、機器探索の時点で生成せず、グループ形成の時点で生成する。

その後、機器探索部１４２は、操作部１０から通信相手指示を入力する。通信相手指示とは、探索結果情報が示す無線通信装置を指定するユーザ操作を受け付けた場合に操作部１０により生成される情報であり、指定された無線通信装置を示す情報である。

そして、機器探索部１４２は、通信相手指示で指定された無線通信装置についての通信相手装置情報、通信相手指示で指定された無線通信装置と無線通信装置１００についてのロール判定結果、装置情報１３１、および設定情報１３２を、帯域管理部１４３へ出力する。

帯域管理部１４３は、機器探索部１４２から、通信相手装置情報、ロール判定結果、装置情報１３１、および設定情報１３２を入力すると、入力したロール判定結果に関わらず、仮のＧＯとして帯域の管理（例えば、帯域のスケジュール情報を含む一時ビーコンを生成し、送信すること）を開始する。すなわち、帯域管理部１４３は、一時的に送信されるビーコン（以下、「一時ビーコン」という。一時的信号の一例）を生成する。そして、帯域管理部１４３は、生成した一時ビーコンを、通信部１２を介して、通信相手装置（ユーザに指定された他の無線通信装置のこと）への送信を開始する。一時ビーコンは、上記探索用ビーコンと構成が異なる。一時ビーコンの詳細は後述する。

そして、帯域管理部１４３は、一時ビーコンの送信の開始後、通信相手装置情報、ロール判定結果、装置情報１３１、および設定情報１３２を、グループ形成部１４４へ出力する。

グループ形成部１４４は、操作部１０からグループ形成開始指示を入力する。グループ形成開始指示とは、先に指定された通信相手装置と無線通信装置１００との間でグループの形成を開始する操作をユーザから受け付けた場合に操作部１０により生成される情報であり、グループの形成の開始の指示を示す情報である。

そして、グループ形成部１４４は、操作部１０からグループ形成開始指示を入力すると、帯域管理部１４３から入力した通信相手装置情報、装置情報１３１、および設定情報１３２に基づいて、グループ形成処理を開始する。グループ形成処理は、無線通信装置１００が通信相手装置へGroup Owner Negotiation Requestフレーム（アクションフレームの一例）を送信することで開始される。よって、まず始めに、グループ形成部１４４は、通信部１２を介して、Group Owner Negotiation Requestフレームの送信を行う。その後、無線通信装置１００と通信相手装置との間では、グループ形成に関する情報、および、ＷＰＳを行うための情報（以下、「ＷＰＳ情報」という）の送受信が行われる。

そして、グループ形成部１４４は、グループ形成処理を開始すると（例えば、Group Owner Negotiation Requestフレームの送信後）、一時ビーコンの送信を停止する。

なお、装置間においてGroup Owner Negotiation Request、response、confirmの３種類のメッセージの送受信が完了した場合、一時ビーコンの送信が停止されるようにしてもよい。

または、Group Owner Negotiation Request以外の必要なアクションフレームの送受信の間は、一時ビーコンが送信され続けるようにしてもよい。この場合、必要なアクションフレームの送受信が完了した後、一時ビーコンの送信が停止される。

そして、グループ形成部１４４は、帯域管理部１４３から入力したロール判定結果に基づいて、無線通信装置１００および通信相手装置のロールを変更する。例えば、無線通信装置１００が仮のＧＯとして動作していた場合、無線通信装置１００はＣＬに変更される。これ以降は、ＧＯとなった無線通信装置がビーコンを送信することになる。

なお、帯域管理部１４３からロール判定結果が入力されず、Group Owner Negotiation Request、response、confirmの３種類のメッセージの送受信の完了後、グループ形成部１４４がロール判定結果を生成する場合、グループ形成部１４４は、生成したロール判定結果を利用してロール変更を行う。

そして、グループ形成部１４４は、通信相手装置から受信したＷＰＳ情報に基づいてＷＰＳ（認証鍵共有）を実行する。

そして、グループ形成部１４４は、ＷＰＳが完了すると、その旨を示すグループ形成完了通知を生成し、表示部１１へ出力する。これにより、表示部１１には、グループ形成が完了した旨が表示される。このようにして、グループ形成処理は終了する。

そして、グループ形成部１４４は、装置情報１３１、設定情報１３２、および通信相手装置情報を接続制御部１４５へ出力する。

接続制御部１４５は、操作部１０から接続要求を入力する。接続要求は、先に指定された通信相手装置への接続を要求する操作をユーザから受け付けた場合に操作部１０により生成される情報であり、通信相手装置への接続の要求を示す情報である。

そして、接続制御部１４５は、操作部１０から接続要求を入力すると、グループ形成部１４４から入力した装置情報１３１、設定情報１３２、および通信相手装置情報に基づいて、ＷＰＡ（接続認証）を実行する。これにより、暗号化通信が可能になる。なお、上述したとおり、ＷＰＡの代わりにＷＰＡ２であってもよい。

そして、グループ形成部１４４は、ＷＰＳが完了すると、その旨を示す接続完了通知を生成し、表示部１１へ出力する。これにより、表示部１１には、通信相手装置との接続が完了した旨が表示される。このようにして、無線通信装置１００と通信相手装置とは、ＷｉＧｉｇ Ｐ２Ｐによるデータ通信が可能となる。

以上で、演算部１４が備える各部についての説明を終える。

＜他の無線通信装置の構成＞
以下、無線通信装置１００とＷｉＧｉｇ Ｐ２Ｐを行う他の無線通信装置（通信相手装置）は、「無線通信装置２００」という。無線通信装置２００は、図１に示す無線通信装置１００と同じ構成である。すなわち、無線通信装置２００は、操作部２０、表示部２１、通信部２２、記憶部２３、演算部２４を有する。これら各機能部は、順に、無線通信装置１００の、操作部１０、表示部１１、通信部１２、記憶部１３、演算部１４と同一の機能を有する。また、演算部２４は、演算部１４が有する各機能部と同一の構成（設定開始部２４１、機器探索部２４２、帯域管理部２４３、グループ形成部２４４、接続制御部２４５）を有する。また、記憶部２３は、記憶部１３が有する情報と同種の情報（装置情報２３１、設定情報２３２）を有する。装置情報２３１は、無線通信装置２００を識別可能な固有の情報（例えば、ＭＡＣアドレス、ＳＳＩＤ等）、および、無線通信装置２００の無線通信の能力を示す情報（Capability情報）を含む。

無線通信装置１００および無線通信装置２００の適用先は、スマートフォン、タブレット、パソコン、ブルーレイディスクレコーダ、テレビ、ゲーム機、音楽プレイヤ、ドングル、アクセスポイント、ルータ、などが挙げられる。なお、ドングルは、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）やＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）（登録商標）やＭＨＬ（Mobile High-definition Link）などのインターフェースにより所定の装置に着脱可能なデバイスである。

＜通信システムの動作＞
以下、本実施の形態に係る通信システム、すなわち無線通信装置１００と無線通信装置２００の間で行われる接続処理の動作例を、図２を用いて説明する。図２は、無線通信装置１００と無線通信装置２００で行う接続処理の動作の一例を示すシーケンスチャートである。

以下に説明する接続処理は、例えば、ユーザ２名がそれぞれ所有する２台の無線通信装置の間でＷｉＧｉｇ Ｐ２Ｐにより動画または静止画などのデータの送受信を行う場合、または、家庭内のテレビとスマートフォンの間でＷｉＧｉｇ Ｐ２Ｐにより動画または静止画などのデータの送受信を行う場合である。

ステップＳ１００において、無線通信装置１００と無線通信装置２００の接続前のロールは、未決定である。すなわち、無線通信装置１００、２００は、ＣＬでもＧＯでもなく、ロールが未決定のＳＴＡである。

ステップＳ１０１において、操作部１０は、ユーザの操作を基に設定開始要求を生成し、演算部１４へ送信する。同様に、操作部２０は、ユーザの操作を基に設定開始要求を生成し、演算部２４へ送信する。

ここでいうユーザの操作は、例えば、以下の手順である。まず、ユーザは、無線通信装置１００と無線通信装置２００を無線通信可能な状態となるように向き合わせる。次に、ユーザは、無線通信装置１００、２００において、ＷｉＧｉｇ通信を行うためのアプリケーションを起動する。そして、ユーザは、無線通信装置１００、２００において、起動したアプリケーションの設定画面からＷｉＧｉｇ通信用のデバイスおよびソフトウェアを起動するためのメニューを選択する。これにより、無線通信装置１００、２００は、ＷｉＧｉｇ Ｐ２Ｐでの接続の設定を指示されることになり、上述した設定開始要求を生成する。なお、上記アプリケーションの起動は、無線通信装置１００または２００のいずれかのみであってもよい。

そして、演算部１４の設定開始部１４１は、操作部１０から設定開始要求を入力すると、記憶部１３から装置情報１３１および設定情報１３２を読み出す。そして、設定開始部１４１は、装置情報１３１および設定情報１３２を、機器探索部１４２へ出力する。同様に、演算部２４の設定開始部２４１は、操作部２０から設定開始要求を入力すると、記憶部２３から装置情報２３１および設定情報２３２を読み出す。そして、設定開始部２４１は、装置情報２３１および設定情報２３２を、機器探索部２４２へ出力する。

ステップＳ１０２において、機器探索部１４２は、装置情報１３１および設定情報１３２を入力すると、周辺に存在する他の無線通信装置の探索を開始する。同様に、機器探索部２４２は、装置情報２３１および設定情報２３２を入力すると、周辺に存在する他の無線通信装置の探索を開始する。

すなわち、まず、機器探索部１４２、２４２は、それぞれ、上述したとおり、入力した装置情報１３１、２３１および設定情報１３２、２３２に基づいて、探索用ビーコン、Probe Requestなどのフレームを生成する。次に、機器探索部１４２、２４２は、それぞれ、生成した探索用ビーコン、Probe Requestを、通信部１２、２２を介して他の無線通信装置へ送信する。また、機器探索部１４２、２４２は、それぞれ、他の無線通信装置が生成した探索用ビーコン、Probe Responseを、通信部１２、２２を介して他の無線通信装置から受信する。

ここでは、機器探索部１４２は、通信部１２を介して、無線通信装置２００から、探索用ビーコン、Probe Responseを受信する。一方、機器探索部２４２は、通信部２２を介して、無線通信装置１００から、探索用ビーコン、Probe Responseを受信する。そして、探索の結果、例えば、機器探索部１４２は少なくとも無線通信装置２００の探索に成功し、機器探索部２４２は少なくとも無線通信装置１００の探索に成功したとする。

ステップＳ１０３において、機器探索部１４２は、上述したとおり、他の無線通信装置から受信した探索用ビーコンまたはProbe Responseに基づいて探索結果情報を生成し、表示部１１へ出力する。同様に、機器探索部２４２は、他の無線通信装置から受信した探索用ビーコンまたはProbe Responseに基づいて探索結果情報を生成し、表示部２１へ出力する。

ここでは、機器探索部１４２が生成した探索結果情報は少なくとも無線通信装置２００を示す情報であり、機器探索部２４２が生成した探索結果情報は少なくとも無線通信装置１００を示す情報である。

また、ステップＳ１０３において、機器探索部１４２は、上述したとおり、他の無線通信装置から受信した探索用ビーコンまたはProbe Responseに基づいて、通信相手装置情報を生成する。同様に、機器探索部２４２は、他の無線通信装置から受信した探索用ビーコンまたはProbe Responseに基づいて、通信相手装置情報を生成する。この通信相手装置情報は、探索できた他の無線通信装置ごとに生成される。

ここでは、機器探索部１４２が生成した通信相手装置情報は少なくとも無線通信装置２００を示す情報であり、機器探索部２４２が生成した通信相手装置情報は少なくとも無線通信装置１００を示す情報である。

また、ステップＳ１０３において、機器探索部１４２は、上述したとおり、装置情報１３１と通信相手装置情報に基づいて、無線通信装置１００と通信相手装置それぞれのロールを判定し、ロール判定結果を生成する。同様に、機器探索部２４２は、装置情報２３１と通信相手装置情報に基づいて、無線通信装置２００と通信相手装置それぞれのロールを判定し、ロール判定結果を生成する。判定は、探索できた通信相手装置ごとに行われる。また、ロール判定結果は、判定ごとに生成される。

ここでは、例として、機器探索部１４２が生成したロール判定結果はＣＬ、機器探索部２４２が生成したロール判定結果はＧＯであるとする。すなわち、無線通信装置１００のロールがＣＬ、無線通信装置２００のロールがＧＯに決定される。

なお、上述したように、機器探索の時点でロールの判定を行わない場合、機器探索部１４２は、ロール判定結果を、機器探索の時点で生成せず、グループ形成の時点で生成する。

ステップＳ１０４において、表示部１１、２１は、それぞれ、探索結果情報が示す探索結果を表示する。

ここでは、表示部１１、２１は、それぞれ、探索できた無線通信装置を表示する。すなわち、表示部１１は少なくとも無線通信装置２００を表示し、表示部２１は少なくとも無線通信装置１００を表示する。なお、探索結果情報が複数の無線通信装置を示す場合、表示部１１、２１は、それぞれ、複数の無線通信装置のリストを表示する。

なお、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４まで（図中のＰ１）は、「Find Phase」という。

ステップＳ１０５において、操作部１０は、ユーザから、通信相手として無線通信装置２００を指定する操作を受け付ける。なお、ここでは、無線通信装置１００の操作部１０において無線通信装置２００を指定する操作を受け付ける例としたが、無線通信装置２００の操作部２０において無線通信装置１００を指定する操作を受け付けてもよい。

ステップＳ１０６において、操作部１０は、無線通信装置２００が指定された旨を示す通信相手指示を生成し、演算部１４へ出力する。

そして、演算部１４の機器探索部１４２は、通信相手指示に基づいて、無線通信装置２００についての通信相手装置情報と、無線通信装置２００と無線通信装置１００についてのロール判定結果とを特定する。次に、機器探索部１４２は、通信相手装置情報、ロール判定結果、装置情報１３１、および設定情報１３２を、帯域管理部１４３へ出力する。

ステップＳ１０７において、帯域管理部１４３は、機器探索部１４２から、通信相手装置情報、ロール判定結果、装置情報１３１、および設定情報１３２を入力すると、入力したロール判定結果に関わらず、仮のＧＯとして帯域の管理を開始する。

ステップＳ１０８において、帯域管理部１４３は、一時ビーコンを生成し、通信部１２を介して、無線通信装置２００へ送信を開始する。これにより、無線通信装置１００から無線通信装置２００へのアクションフレーム（例えば、Group Owner Negotiation Request）の送信が可能となる。一時ビーコンの詳細は後述する。

そして、帯域管理部１４３は、一時ビーコンの送信の開始後、通信相手装置情報、ロール判定結果、装置情報１３１、および設定情報１３２を、グループ形成部１４４へ出力する。

ステップＳ１０９において、操作部１０は、ユーザから、無線通信装置２００と無線通信装置１００との間でグループの形成を開始する操作を受け付けると、グループ形成開始指示を生成し、グループ形成部１４４へ出力する。

そして、グループ形成部１４４は、操作部１０からグループ形成開始指示を入力すると、グループ形成処理を開始する。グループ形成処理は、帯域管理部１４３から入力した通信相手装置情報、装置情報１３１、および設定情報１３２に基づいて行われる。

ステップＳ１１０において、グループ形成部１４４は、Group Owner Negotiation Requestフレーム（GO nego req）を、通信部１２を介して無線通信装置２００へ送信する。この送信により、グループ形成処理が開始される。また、この送信により、グループ形成部１４４は、一時ビーコンの送信を停止するように通信部１２を制御する。この制御により、グループ形成処理開始後に一時ビーコンが送信され続ける無駄を省くことができる。

なお、上述したように、装置間においてGroup Owner Negotiation Request、response、confirmの３種類のメッセージの送受信が完了した場合、一時ビーコンの送信が停止されるようにしてもよい。

または、上述したように、Group Owner Negotiation Request以外の必要なアクションフレームの送受信の間は一時ビーコンが送信され続けるようにし、必要なアクションフレームの送受信が完了した後、一時ビーコンの送信が停止されるようにしてもよい。

ステップＳ１１１において、無線通信装置２００の通信部２２は、無線通信装置１００からGO nego reqを受信すると、それに対する応答としてGroup Owner Negotiation Responseフレーム（GO nego res）を、通信部２２を介して無線通信装置１００へ送信する。

ステップＳ１１２において、演算部２４（設定開始部２４１）は、GO nego reqを受信した場合、無線通信装置１００とグループ形成を開始する旨を示す情報（以下、「グループ形成開始通知」という）を生成し、表示部２１へ出力する。

ステップＳ１１３において、表示部２１は、グループ形成開始通知を受信すると、無線通信装置１００とグループ形成を許可するか否かをユーザに選択させる表示を行う。

ステップＳ１１４において、操作部２０は、ユーザがグループ形成を許可するか否かを選択する操作を受け付けると、その選択結果を示す情報（以下、「グループ形成選択結果」という）を生成し、演算部２４へ出力する。

ここでは、操作部２０が、ユーザから、無線通信装置１００とのグループ形成を許可する操作を受け付けたとする。よって、グループ形成選択結果は、無線通信装置１００とのグループ形成が許可された旨を示す。

ステップＳ１１５において、演算部２４のグループ形成部２４４は、操作部２０からのグループ形成選択結果を含むGO nego reqを、通信部２２を介して無線通信装置１００へ送信する。その後、無線通信装置１００と無線通信装置２００との間で、グループ形成に関する情報およびＷＰＳ情報の送受信が行われる（例えば、図中のGO nego res、GO nego cfm（Group Owner Negotiation Confirmationフレーム））。

なお、グループ形成処理に係る装置間の送受信は、ステップＳ１１０〜Ｓ１１５に示すものに限定されない。

ステップＳ１１６において、グループ形成部１４４は、帯域管理部１４３から入力したロール判定結果に基づいて、無線通信装置１００のロールを変更する。一方、グループ形成部２４４は、機器探索部２４２からロール判定結果を取得し、それに基づいて、無線通信装置２００のロールを変更する。

なお、上述したように、帯域管理部１４３からロール判定結果が入力されず、Group Owner Negotiation Request、response、confirmの３種類のメッセージの送受信の完了後、グループ形成部１４４がロール判定結果を生成する場合、グループ形成部１４４は、生成したロール判定結果を利用してロール変更を行う。

すなわち、仮のＧＯとして動作していた無線通信装置１００は、ロール判定結果が示す本来のロールであるＣＬに変更される。一方、無線通信装置２００は、ロール判定結果が示す本来のロールであるＧＯに変更される。これにより、無線通信装置２００がビーコンの送信を開始する。

ステップＳ１１７において、グループ形成部１４４、２４４は、ＷＰＳ情報に基づいてＷＰＳ（認証鍵共有）を実行する。ＷＰＳについては、公知であるので、ここでの説明は省略する。

ステップＳ１１８において、グループ形成部１４４は、ＷＰＳが完了すると、その旨を示すグループ形成完了通知を生成し、表示部１１へ出力する。同様に、グループ形成部２４４は、ＷＰＳが完了すると、その旨を示すグループ形成完了通知を生成し、表示部２１へ出力する。これにより、表示部１１、２１には、グループ形成が完了した旨が表示される。このようにして、グループ形成処理は終了する。

そして、グループ形成部１４４は、装置情報１３１、設定情報１３２、および通信相手装置情報を接続制御部１４５へ出力する。同様に、グループ形成部２４４は、装置情報２３１、設定情報２３２、および通信相手装置情報を接続制御部２４５へ出力する。

なお、ステップＳ１０９〜Ｓ１１８まで（図中のＰ２）は、「Group Formation Procedure」という。

ステップＳ１１９において、操作部１０は、ユーザから、無線通信装置２００への接続を要求する操作を受け付けると、接続要求を生成し、演算部１４へ出力する。なお、ここでは、無線通信装置１００の操作部１０において無線通信装置２００への接続を要求する操作を受け付ける例を挙げたが、無線通信装置２００の操作部２０において無線通信装置１００への接続を要求する操作を受け付けてもよい。

ステップＳ１２０において、演算部１４の接続制御部１４５は、操作部１０から接続要求を入力すると、グループ形成部１４４から入力した装置情報１３１、設定情報１３２、および通信相手装置情報に基づいて、無線通信装置２００との間でＷＰＡ（接続認証）を実行する。ＷＰＡについては、公知であるので、ここでの説明は省略する。これにより、暗号化通信が可能な状態となる。

ステップＳ１２１において、グループ形成部１４４は、ＷＰＳが完了すると、その旨を示す接続完了通知を生成し、表示部１１へ出力する。同様に、グループ形成部２４４は、ＷＰＳが完了すると、その旨を示す接続完了通知を生成し、表示部２１へ出力する。これにより、表示部１１、２１には、通信相手装置との接続が完了した旨が表示される。このようにして、無線通信装置１００と通信相手装置とは、ＷｉＧｉｇ Ｐ２Ｐによるデータ通信が可能となる。

なお、ステップＳ１１９〜Ｓ１２１まで（図中のＰ３）は、「Operation Phase」という。

＜一時ビーコンの構成＞
上述したとおり、本実施の形態では、グループ形成を開始する際、通信相手の指定を受け付けた方の無線通信装置が一時ビーコンを送信する。一時ビーコンには、帯域を管理するためのスケジュール情報が付加される。以下、一時ビーコンの構成について、図３、図４を用いて説明する。なお、これらの図はＷｉＧｉｇ規格に準拠したものである。

図３Ａは、一時ビーコンのフレームフォーマットの一例を示す図である。図３Ａにおいて、スケジュール情報は、Bodyに付加される。

図３Ｂは、図３Ａに示すBodyに含まれるパラメータを示す図である。図３Ｂに示す各パラメータのうち、スケジュール情報は、DMG ParametersとExtended Scheduleである。

図３Ｃは、DMG Parametersのフォーマットを示す図である。図３Ｃに示す「CBAP Only」には、帯域（Beacon Interval）がCBAP（Contention-Based Access Periods）のみで構成されているかを示すパラメータが記載される。CBAPは、どの無線通信装置でも送受信できるベストエフォートな帯域である。帯域がCBAPのみの構成である場合、CBAP Onlyには「true」が記載される。一方、帯域がCBAPのみの構成ではない場合、すなわちSP（専有帯域）を含む場合、CBAP Onlyには「false」が記載される。CBAP Onlyが「false」の場合には、Extended Scheduleを付加して詳細なスケジュールを指定する。

図３Ｄは、Extended Scheduleのフォーマットを示す図である。図３Ｃに示すCBAP Onlyがfalseである場合、帯域（Beacon Interval）の詳細は、図３Ｄに示す複数のESE（Extended Schedule Element）によって示される。すなわち、図３Ｄに示すフォーマットは、帯域においてどのような種類のブロックがどのように配置されているかを示している。図３Ｄでは、ブロックの種類の数の分だけ、「Allocation」というエレメントが追加される。

図３Ｅは、各Allocation エレメントのフォーマットを示す図である。図３Ｅに示す各フィールドの意味は、下記のとおりである。
Allocation control：CBAP、SP等の区別など
BF Control：電波がビームフォーミングしているかなど
Source AID、Destination AID：どの無線通信装置とどの無線通信装置のリンクか
Allocation Start：ブロックの開始タイミング（μs）
Allocation block duration：ブロック１個の幅
Number of block：１つのBeacon Intervalに含まれるブロックの数
Allocation block period： ブロック間の幅（時間）

図３Ｆは、図３Ｂの Beacon Interval Control field のフォーマットを示す図である。Discovery Modeは探索用ビーコンを示すためのフィールドであるが、ネットワーク形成前にビーコンを送信する場合にTrueにすると規定されているため、一時ビーコンにおいてもDiscovery ModeをTrueとする。従って、形式的には探索用ビーコンと同じものを一時ビーコンとして利用することができる。

また、他のビーコンと区別するために、一時ビーコンであることを明示的に示す一時ビーコン（Temporaly Beacon)フラグを設けてもよい。一時ビーコンフラグは、好ましくはＷｉＧｉｇ規格でReservedとされている部分を使用して定義する。例えば、図３ＦのReservedとなっているB44〜B47のうち、B44を一時ビーコンフラグとする。あるいは、図３ＣのDMG Parametersフィールドを拡張してもよく、最後のReserved部分の1bitを一時ビーコンフラグとするか、最初のBSS Typeフィールド(2bit)でReservedとされている値0を、一時ビーコンに割り当てるものとしてもよい。

図４は、Beacon Intervalの構成例をそれぞれ示す図である。図４Ａは、図３のCBAP Onlyがtrueである場合の構成である。この場合、Beacon IntervalのDTIは、CBAPのみで構成されている。一方、図４Ｂは、図３のCBAP Onlyがfalseである場合の構成である。この場合、Beacon IntervalのDTI（Data Transfer Interval）は、CBAPとSPとで構成されている。

以上説明した構成の一時ビーコンを送信することによって、帯域に、CBAP、SPなどがどのように割り当てられているかを、各無線通信装置が認識することができる。よって、本実施の形態は、帯域が管理された状態で、アクションフレーム（例えば、Group Owner Negotiation Requestフレーム）の送信が可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、無線通信装置同士がＷｉＧｉｇ Ｐ２Ｐを行う場合、以下のように動作することを特徴とする。すなわち、通信相手の探索後、ユーザから通信相手の指定を受け付けた無線通信装置が、通信相手の探索時に予め決定したロールに関わらず、仮のＧＯとして帯域管理を行い、通信相手として指定された無線通信装置へ一時ビーコンを送信する。これにより、いずれかの無線通信装置は、グループ形成を開始するために必要なGroup Owner Negotiation Requestフレームを他の無線通信装置へ送信できる。その結果、２つの無線通信装置は、グループ形成、ＷＰＳ、ＷＰＡと進むことができ、データ通信を実行できる。

＜実施の形態の変形例＞
以上、本実施の形態について説明したが、上記実施の形態は一例であり、種々の変形が可能である。以下、変形例について説明する。

変形例１について説明する。上記実施の形態において、機器探索時におけるロールの判定は必須でなくてもよい。すなわち、ロール未決定の無線通信装置１００または２００のいずれかが、一時ビーコンの生成、送信を行えばよい。また、無線通信装置１００または２００のいずれかは、一時ビーコンの生成、送信の際、仮のＧＯにならなくてもよい。また、上記実施の形態では、一例として、機器探索時におけるロールの判定結果が、無線通信装置１００がＣＬ、無線通信装置２００がＧＯである場合について説明したが、ロールは逆であってもよい。その場合のシーケンスを、図５に示す。図５は、一例として、機器探索時のロールの判定結果が、無線通信装置１００がＧＯ、無線通信装置２００がＣＬである場合を示す。なお、この図５では、ステップＳ１１６において、無線通信装置１００がＧＯ、無線通信装置２００がＣＬとなる。

変形例２について説明する。上記実施の形態では、一時ビーコンにより帯域管理する例としたが、アナウンスフレーム（一時的信号の一例）で帯域管理してもよい。図６Ａは、アナウンスフレームのフォーマットを示す図である。図６Ａにおいて、スケジュール情報は、Frame Bodyに付加される。

図６Ｂは、図６Ａに示すFrame Bodyに含まれるパラメータを示す図である。図６Ｂに示すLast（ベンダー独自領域）に、Extended Scheduleが記載される。すなわち、図６Ｃに示すように、Extended Scheduleに帯域のスケジュール情報が記載される。

以上説明した構成のアナウンスフレームを送信することによって、一時ビーコンの送信の場合と同様に帯域管理を行うことができる。

変形例３について説明する。上記実施の形態では、グループ形成の際に用いるアクションフレームの一例として、Group Owner Negotiation Request、Group Owner Negotiation Response、Group Owner Negotiation Confirmationを説明したが（図２のＳ１１０、Ｓ１１１、Ｓ１１５参照）、本発明に適用できるアクションフレームは、これらに限定されない。例えば、アクションフレームは、ＷＰＳ情報の交換に用いられるProvision Discovery Request、Provision Discovery Response、サービス情報の交換に用いられるService Discovery Request、Service Discovery Response、所定グループに属しているＣＬへの問い合わせに用いられるGroup Discoverability Request、Group Discoverability Response、所定グループへの招待に用いられるP2P Invitation Request、P2P Invitation Responseなどであってもよい。すなわち、これらのアクションフレームを送信するにあたり、通信相手の指定を受け付けた無線通信装置は、仮のＧＯとして帯域管理を行い、一時ビーコンを送信する。

変形例４について説明する。上記実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はハードウェアとの連係においてソフトウェアでも実現することも可能である。図７は、この構成例を示す。なお、以下では、無線通信装置１００を例に挙げて説明するが、無線通信装置２００にも図７の構成を適用できる。

図７の構成例１は、無線通信装置１００が、ＷｉＧｉｇ通信を可能とする通信デバイス４００と接続可能な構成である。無線通信装置１００は、ミドルウェア１０１およびドライバ１０２を備えており、ミドルウェア１０１に通信設定制御部１４０を備えている。この通信設定制御部１４０は、図１に示す演算部１４が備える各部を含む。すなわち、構成例１では、演算部１４の各部はミドルウェア１０１として実現される。通信設定制御部１４０は、ドライバ１０２を介して、通信デバイス４００の通信部４０１を制御し、ＷｉＧｉｇ通信を行う。なお、ミドルウェア１０１は、アプリケーションであってもよい。また、通信設定制御部１４０は、ドライバ１０２に備えてもよい。

図７の構成例２は、無線通信装置１００が、ＷｉＧｉｇ通信を可能とする通信デバイス４００と接続可能な構成である。ただし、構成例２の通信設定制御部１４０は、通信デバイス４００側に備えられている点が構成例１と異なる。通信設定制御部１４０は、ドライバ１０２を介してミドルウェア１０１からの要求を受け、通信部４０１を制御して、ＷｉＧｉｇ通信を行う。なお、ミドルウェア１０１は、アプリケーションであってもよい。

以上説明したように、本開示の無線通信装置は、ＷｉＧｉｇを用いた通信を行う無線通信装置であって、探索用信号を用いて他の無線通信装置を探索する探索部と、探索された他の無線通信装置の中から前記無線通信装置の通信相手が指定された場合、帯域のスケジュール情報を含む一時的信号を送信する帯域管理部と、前記一時的信号の送信後に前記通信相手とグループを形成するためのアクションフレームを送信するグループ形成部と、を具備する。

また、本開示の無線通信装置において、前記グループ形成部は、前記アクションフレームの送信後、前記一時的信号の送信を停止する。

また、本開示の無線通信装置において、前記帯域のスケジュール情報を含む一時的信号には、通常のビーコンと区別をつけるために、一時的なビーコンであることを示すフラグを含む。

また、本開示の無線通信方法は、ＷｉＧｉｇを用いた通信を行う無線通信方法であって、探索用信号を用いて他の無線通信装置を探索するステップと、探索された他の無線通信装置の中から前記無線通信装置の通信相手が指定された場合、帯域のスケジュール情報を含む一時的信号を送信するステップと、前記一時的信号の送信後に前記通信相手とグループを形成するためのアクションフレームを送信するステップと、を有する。

また、本開示の無線通信制御プログラムは、ＷｉＧｉｇを用いた通信を行う無線通信装置のコンピュータに実行させる無線通信制御プログラムであって、探索用信号を用いて他の無線通信装置を探索する処理と、探索された他の無線通信装置の中から前記無線通信装置の通信相手が指定された場合、帯域のスケジュール情報を含む一時的信号を送信する処理と、前記一時的信号の送信後に前記通信相手とグループを形成するためのアクションフレームを送信する処理と、を実行させる。

２０１３年６月１４日出願の特願２０１３−１２５６５７の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明は、他の無線通信装置との間で無線通信を行う無線通信装置、無線通信方法、および無線通信制御プログラムとして有用である。

１０ 操作部
１１ 表示部
１２ 通信部
１３ 記憶部
１４ 演算部
１００ 無線通信装置
１３１ 装置情報
１３２ 設定情報
１４１ 設定開始部
１４２ 機器探索部
１４３ 帯域管理部
１４４ グループ形成部
１４５ 接続制御部

Claims (5)

1. ＷｉＧｉｇを用いた通信を行う無線通信装置であって、
   探索用信号を用いて他の無線通信装置を探索する探索部と、
   探索された他の無線通信装置の中から前記無線通信装置の通信相手が指定された場合、帯域のスケジュール情報を含む一時的信号を送信する帯域管理部と、
   前記一時的信号の送信後に前記通信相手とグループを形成するためのアクションフレームを送信するグループ形成部と、
   を具備する、無線通信装置。
2. 前記グループ形成部は、
   前記アクションフレームの送信後、前記一時的信号の送信を停止する、
   請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記帯域のスケジュール情報を含む一時的信号には、通常のビーコンと区別をつけるために、一時的なビーコンであることを示すフラグを含む、
   請求項１記載の無線通信装置。
4. ＷｉＧｉｇを用いた通信を行う無線通信方法であって、
   探索用信号を用いて他の無線通信装置を探索するステップと、
   探索された他の無線通信装置の中から無線通信装置の通信相手が指定された場合、帯域のスケジュール情報を含む一時的信号を送信するステップと、
   前記一時的信号の送信後に前記通信相手とグループを形成するためのアクションフレームを送信するステップと、
   を有する、無線通信方法。
5. ＷｉＧｉｇを用いた通信を行う無線通信装置のコンピュータに実行させる無線通信制御プログラムであって、
   探索用信号を用いて他の無線通信装置を探索する処理と、
   探索された他の無線通信装置の中から前記無線通信装置の通信相手が指定された場合、帯域のスケジュール情報を含む一時的信号を送信する処理と、
   前記一時的信号の送信後に前記通信相手とグループを形成するためのアクションフレームを送信する処理と、
   を実行させる、無線通信制御プログラム。

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