JPWO2016024400A1 - 無線通信ネットワークにおける無線端末、通信方法および通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】グループ内で効率的に近隣端末を探索できる方法、システムおよび無線端末を提供することにある。【解決手段】ピアツーピアグループを形成することができる複数の端末（Ｎ１０〜Ｎ１３）を含む無線通信ネットワークにおける通信システムにおいて、一つのグループ（Ｇ１）のアクセスポイントとして動作するオーナ端末（Ｎ１０）が当該グループの一部のクライアント端末（Ｎ１２）を探索端末に指定し、探索端末が近隣に存在する端末（Ｎ１４、Ｎ１５）を探索する。【選択図】図１

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。

上述したＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔによれば、端末間でグループを形成する場合、各Ｐ２Ｐ端末は、まず、Search状態とListen状態とを交互に繰り返して近隣のＰ２Ｐ端末を探索するDevice Discovery処理を実行する。すなわち、Search状態において、所定のチャネル(チャネル＃１、＃６、＃１１)を順次切り替えながら探索要求（Probe Request）を送出し、それに対する応答（Probe Response）を待つ。Listen状態では、他の端末からの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。この探索処理では、それぞれの端末がSearch状態とListen状態とをランダムな時間で切り替えるために、同一チャネルで一方の端末がSearch状態のProbe Requestを送出し、他方がListen状態で当該探索要求に対する応答Probe Responseを返すことができれば、これらの端末間で接続処理を開始することができる。

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、Ｐ２Ｐグループ内のクライアント端末は、当該グループ内では単一のチャネルを使用して相互に通信を行っている。このために、当該使用チャネル以外での探索処理を行うことができない場合、グループオーナは当該グループの近隣に存在する端末あるいはグループを知ることができない。

また、グループ内の端末が使用チャネル以外のチャネルで探索処理を行うことができる場合、当該探索処理を実行している間、グループ内通信が不可能となり、結果的にグループ内での通信性能を低下させる。また、上述したように、探索処理では、チャネル切替、Search状態とListen状態との切替を実行するので、クライアント端末が頻繁に探索処理を実行することはバッテリ消耗を早めることとなる。

そこで、本発明の目的は、グループ内で効率的に近隣端末を探索できる方法、システムおよび無線端末を提供することにある。

本発明による通信システムは、ピアツーピアグループを形成することができる複数の端末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端末が当該グループの一部のクライアント端末を探索端末に指定し、前記探索端末が近隣に存在する端末を探索する、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、当該第１のグループ内の一つあるいは複数の他の無線端末を探索端末として動作させるための探索指定を行う探索指定手段を有することを特徴とする。さらに、第２のグループのクライアントとして動作する場合、当該第２のグループのアクセスポイントとして動作するオーナ端末から探索端末の指定を受けると、近隣に存在する端末の探索動作を実行する探索制御手段を更に有することもできる。
本発明による通信システムの制御方法は、ピアツーピアグループを形成することができる複数の端末を含む無線通信ネットワークにおける通信システムの制御方法であって、一つのグループのアクセスポイントとして動作するオーナ端末が当該グループの一部のクライアント端末を探索端末に指定し、前記探索端末が近隣に存在する端末を探索する、ことを特徴とする。
本発明による無線端末の制御方法は、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の制御方法であって、制御手段が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端末として動作させ、選択手段が当該グループ内の一つあるいは複数の他の無線端末を選択し、指定手段が前記選択された他の無線端末を探索端末に指定する、ことを特徴とする。
本発明による無線端末の制御方法は、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の制御方法であって、制御手段が一つのグループのクライアント端末として動作させ、探索制御手段が、前記グループのアクセスポイントとして動作するオーナ端末から探索端末に指定されると、近隣に存在する端末の探索動作を実行する、ことを特徴とする。

本発明によれば、探索端末を指定することによりグループ内でより効率的に近隣端末の探索が可能となる。

図１は本発明の第１実施形態による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は第１実施形態による無線端末の機能的構成を示すブロック図である。 図３は本発明の第２実施形態による通信システムの動作を示すフローチャートである。 図４は第２実施形態による通信システムの動作を示すシーケンス図である。 図５は本発明の第３実施形態による通信システムの動作を説明するための概略的なネットワーク構成図である。 図６は第３実施形態による無線端末の機能的構成を示すブロック図である。 図７は第３実施形態による通信システムの動作を説明するための概略的なネットワーク構成図である。 図８は第３実施形態による探索端末の探索動作の一例を示すシーケンス図である。 図９Ａは第３実施形態による通信システムにおける探索端末の指定方法の一例を示すフローチャートである。 図９Ｂは第３実施形態による通信システムにおける探索端末の指定方法の他の例を示すフローチャートである。 図１０は本発明の第４実施形態による通信システムの動作を説明するための概略的なネットワーク構成図である。 図１１は第４実施形態による通信システムの探索指定スケジューリング方法の一例を示すフローチャートである。 図１２は第４実施形態による通信システムの動作を示すシーケンス図である。 図１３は本発明の一実施例による端末の機能的構成を示すブロック図である。 図１４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１５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１６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１７は本実施例における端末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１８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１９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２０Ａ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２０Ｂ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端末を指定し、指定された端末に他の端末を探索する役割が委任される。すなわち、指定されたクライアント端末が近隣に存在する端末を探索し、その他のクライアント端末は探索動作を実行しない。全てのクライアント端末ではなく一部のクライアント端末を探索端末に指定することにより、グループ内通信の性能低下を抑制でき、グループ内でより効率的に近隣端末の探索が可能となる。さらに、探索動作を行う端末を限定することで、グループ全体の消費電力を低減できる。なお、指定された探索端末は、自身の属するグループから離脱してチャネル探索（システムの全チャネル探索あるいは所定の複数チャネル探索）を実行してもよいし、離脱せずに実行してもよい。また、指定された探索端末は、指定されたときだけでなく、指定された時間間隔あるいは所定周期で探索動作を実行してもよい。

探索端末が発見した他の端末情報をグループオーナへ通知することで、当該グループ内で他の端末情報を共有することができる。探索端末が自身の属するグループを離脱した場合は、元のグループに再接続することで他の端末の情報をグループオーナへ通知することができる。

また、予め選択された複数のクライアント端末から探索端末を順次指定してもよい。たとえば、選択された複数のクライアント端末から、公平性を考慮した所定の手順で一つずつ探索端末に指定する。あるいは、複数の選択された端末を二つのサブグループに分割して、それぞれのサブグループに対して、異なる時間配分および／または異なる手順で、探索端末を指定してもよい。以下、本発明の実施形態について、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、グループ内の任意のあるいは特定されたクライアント端末を探索端末に指定し、指定された探索端末だけが近隣に存在する他の端末の探索動作を実行する。探索端末は、発見された端末情報を自身が属するグループオーナに通知する。

１．１）システム構成および動作
図１に示すように、複数のＰ２Ｐ端末（ここでは、４台の端末Ｎ１０〜Ｎ１３）がグループＧ１を構成し、その親（グループオーナ）が端末Ｎ１０、クライアントが端末Ｎ１１〜Ｎ１３であるとする。以下、グループオーナ端末Ｎ１０が一つクライアント端末Ｎ１２を探索端末に指定した場合を例示する（動作Ｓ１０１）。

探索端末としての端末Ｎ１２は、グループＧ１の動作チャネル以外のチャネルを含む所定のチャネルあるいは全チャネルで探索要求を送信し（動作Ｓ１０２）、他の端末から当該探索要求に対する応答を受信することで、当該他の端末の存在を発見する。全チャネル探索では、グループを構成する端末Ｎ１４だけでなく、グループ未形成の端末Ｎ１５も発見することができる。この探索動作は探索端末Ｎ１２のみが実行し、その他のクライアント端末Ｎ１３およびＮ１１はチャネル探索を実行せずに通常のクライアントとして動作する。図１では、他のグループＧ２に属する端末Ｎ１４とグループを構成してない端末Ｎ１５から応答を受信したとする。なお、他のグループオーナ端末からビーコンを受信すれば、当該他のグループの存在を知ることもできる。

探索端末Ｎ１２は、受信した応答に含まれる他の端末の情報をグループオーナ端末Ｎ１０へ通知する（動作Ｓ１０３）。こうして、グループオーナ端末Ｎ１０はグループＧ１の近隣に存在する端末あるいはグループの情報を得ることができる。探索端末Ｎ１２以外のクライアント端末Ｎ１１およびＮ１３は、探索動作を実行しないので、バッテリ消費が抑制され、かつグループＧ１内の通信を実行可能である。

１．２）端末構成
図１における端末Ｎ１０〜Ｎ１５は基本的に同じ機能的構成を有している。以下、端末Ｎ１０〜Ｎ１５のいずれかを示す端末Ｎの機能的構成について図２を参照しながら説明する。ここで、端末は、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２において、端末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、および端末の制御部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、近隣に存在する端末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端末の探索、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、自端末が接続しているグループ内で共有されたメッセージ、探索端末により取得されたメッセージ、あるいは探索端末として機能する場合の履歴情報等を格納する。

プログラム格納部２０４は、端末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、探索端末制御プログラム等を格納し、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端末としての動作、グループオーナあるいはクライアントとしての動作、探索端末としての動作を制御する。グループオーナとなった端末では、制御部２０５がグループオーナとしての制御を実行すると共に、所定手順により探索端末を選択し、探索端末に探索指示信号を送信し、探索端末から他の端末情報の取得および格納を行う。探索端末となったクライアント端末では、制御部２０５が探索端末としての制御を実行し、他の端末の探索、他の端末からの情報取得、取得した情報のグループオーナへの通知等を順次実行する。

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、グループ内の一つあるいは一部のクライアント端末を探索端末に指定し、当該探索端末だけが近隣に存在する他の端末の探索動作を実行することで、他のクライアント端末のグループ内通信を維持することができ、グループ全体として通信性能の低下を抑制できる。さらに、探索動作を実行する端末が限定されるので、グループ全体として消費電力を低減させることができる。さらに、探索端末は、発見された近隣の端末情報をグループオーナ端末に通知することで、グループオーナは探索端末を通してグループ近隣の端末情報を取得することができる。

２．第２実施形態
本発明の第２実施形態によれば、グループ内の一部のクライアント端末を探索端末に指定することで、当該探索端末が当該グループを一旦離脱して探索動作を実行し、その後再接続して、発見された他の端末の情報を元のグループに通知する。本実施形態によるシステム構成および端末Ｎの構成は図１および図２に示す第１実施形態と同様であるから、以下、本実施形態による端末の動作とシステム全体の動作について詳細に説明する。

２．１）探索端末の動作
図３において、Ｐ２ＰグループＧ１が構成された後、グループオーナ端末Ｎ１０が一以上のクライアントを探索端末に指定したとする（動作Ｓ３０１）。

指定された探索端末は、制御部２０５の制御の下で、ユーザ制御部２０２によりグループオーナ端末Ｎ１０から所定の手順で離脱し、全チャネルの探索を実行する（動作Ｓ３０２）。探索動作により近隣の端末の情報を取得すると、ユーザ制御部２０２により無線通信号２０１を通してグループオーナ端末Ｎ１０に再接続する（動作Ｓ３０３）。続いて、制御部２０５は、取得した近隣端末の情報を無線通信部２０１を通してグループオーナ端末Ｎ１０へ通知する（動作Ｓ３０４）。

２．２）システム動作
図４において、端末Ｎ１０がグループＧ１のオーナとなり、グループＧ１内のクライアント端末から探索端末を所定の手順により選択し（動作Ｓ４０１）、一つのクライアント端末Ｎ１２に対して探索指示信号を送信する（動作Ｓ４０２）。この探索指示信号を受信すると、端末Ｎ１２はグループオーナ端末Ｎ１０との接続を切断する手順を実行し（動作Ｓ４０３）、切断が完了すると、所定の複数チャネル探索あるいは全チャネル探索を開始する（動作Ｓ４０４）。チャネル探索において、探索端末Ｎ１２はチャネルを順次切替ながらプローブ要求を送信し、それに対する応答を待つ（動作Ｓ４０５）。プローブ応答があれば、その送信元である端末の情報を格納する。

こうして、近隣に存在する端末からプローブ応答を受信すると、探索端末Ｎ１２は、グループＧ１への再接続要求をグループオーナ端末Ｎ１０に対して送信し（動作Ｓ４０６）、グループオーナ端末Ｎ１０から接続許可応答があれば（動作Ｓ４０７）、当該グループＧ１のクライアントとして再接続する。こうしてグループＧ１のクライアントになると、探索より得られた近隣端末情報をグループオーナ端末Ｎ１０へ通知する（動作Ｓ４０８）。近隣端末情報は、グループメンバにＵＤＰブロードキャスト等により通知してもよいし、各メンバにソケット(Socket)で接続して通知してもよい。

２．３）効果
上述したように、本発明の第２実施形態によれば、探索端末がグループを一旦離脱して探索動作を実行し、その後、元のグループに再接続して、他の端末情報を通知する。グループを離脱して探索を実行することで、探索端末はクライアント端末としての制約なしに十分な探索動作を実行でき、グループオーナ端末は探索に関する制御が軽減されるという利点がある。

３．第３実施形態
本発明の第３実施形態によれば、グループ内の全てあるいは一部のクライアント端末を所定の順序で探索端末に指定し、当該探索端末だけが近隣に存在する他の端末の探索動作を実行する。上述したように、探索を実行する端末はバッテリ消費が大きくなり、また探索中にグループ内の通信ができなくなる。したがって、探索端末の指定順序は公平性の観点から決定されることが望ましいが、グループの近隣を十分な精度で効率的に探索することも必要である。そこで、公平性を担保し十分な近隣探索を可能にするために、本実施形態では、指定手順として、ラウンドロビン方式、ランダム方式、端末の近隣状況、バッテリ状態等を考慮した指定方式、あるいはそれらの組み合わせを用いることができる。

３．１）システム構成
図５に示すように、複数のＰ２Ｐ端末Ｎ１０〜Ｎ１ｍがグループＧを構成し、そのグループオーナが端末Ｎ１０、クライアントがｍ（ｍは１以上の整数）個の端末Ｎ１１〜Ｎ１ｍであるとする。グループオーナ端末Ｎ１０は、上述したような探索端末の指定順序を予め定めているが、ここではＮ１１->Ｎ１２->Ｎ１３->・・・->Ｎ１ｍ->Ｎ１１->・・・というようにラウンドロビン方式で決定し、探索指示信号を順次送信するものとする。探索端末に指定された端末Ｎ１ｓ（ｓ＝１、・・・ｍ）は、上述したように、近隣に存在する他の端末の探索動作を実行し、発見された端末情報をグループオーナ端末Ｎ１０に通知する。

３．２）端末構成
図５における端末Ｎ１０〜Ｎ１ｍは基本的に同じ機能的構成を有しており、以下、端末Ｎ１０〜Ｎ１ｍのいずれかを示す端末Ｎの機能的構成について図６を参照しながら説明する。ここで、端末は、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６において、端末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２０４ａ、および端末の制御部２０５ａを有する。無線通信部２０１、ユーザ制御部２０２および情報記憶部２０３については、第１実施形態において説明した通りであるから、詳細な説明は省略する。

プログラム格納部２０４ａは、端末として機能するためのプログラムと、Ｐ２Ｐ端末としての動作、グループオーナあるいはクライアントとしての動作および探索端末としての動作を制御する探索端末制御プログラムと、グループオーナとなった端末が探索端末を指定する順序を決定する探索端末指定スケジューラプログラムと、を格納する。

グループオーナとなった端末の制御部２０５ａは、グループオーナとしての制御を実行すると共に探索端末指定スケジューラを実行し、予め定められた指定手順に従ってクライアント端末に対して探索指示信号を順次送信し、探索端末から他の端末情報の取得および格納を行う。探索端末となったクライアントの制御部２０５ａは、探索端末としての制御を実行し、他の端末の探索、他の端末からの情報取得、取得した情報のグループオーナへの通知等を順次実行する。以下、図７および図８を参照しながら、グループオーナ端末および探索端末の動作について説明する。

３．３）システム動作
図７に示すように、端末Ｎ１０〜Ｎ１３がグループＧ１を構成し、そのグループオーナが端末Ｎ１０、クライアントが端末Ｎ１１〜Ｎ１３であるとする。グループオーナ端末Ｎ１０は、探索端末の指定順序をＮ１２->Ｎ１３->Ｎ１１->Ｎ１２->・・・というようにラウンドロビン方式で順次決定するものとする。

まず、グループオーナ端末Ｎ１０は、クライアント端末Ｎ１２だけに探索端末指定を行い（動作Ｓ５０１）、これに応じて端末Ｎ１２は、探索端末としてチャネル探索を開始する（動作Ｓ５０２）。当該探索に対して他の端末から応答があれば、端末Ｎ１２は当該他の端末の情報をグループオーナ端末Ｎ１０へ通知し（動作Ｓ５０３）、探索端末から元のクライアント端末へ戻る。

探索指定した端末Ｎ１２から他の端末情報を受信したグループオーナ端末Ｎ１０は、続いて、クライアント端末Ｎ１３だけに探索端末指定を行い（動作Ｓ５０４）、これに応じて端末Ｎ１３は、探索端末としてチャネル探索を開始する（動作Ｓ５０５）。当該探索に対して他の端末から応答があれば、端末Ｎ１３は当該他の端末の情報をグループオーナ端末Ｎ１０へ通知し（動作Ｓ５０６）、探索端末から元のクライアント端末へ戻る。端末Ｎ１１についても同様に、探索端末指定、探索、通知が順次実行され、以下、ラウンドロビン方式でクライアント端末が探索端末に順次指定され同様の動作が実行される。

３．４）探索シーケンス
次に、図８を参照しながら、探索端末に指定された端末の探索シーケンスの一例について説明する。図８において、グループオーナ端末Ｎ１０は、探索端末の指定スケジューリングを行い（動作Ｓ６００）、スケジューリングにより順次指定された探索端末が探索シーケンスＳ７００、Ｓ７００ａ・・・を順次実行する。探索シーケンスＳ７００、Ｓ７００ａ・・・は、端末が異なるだけで基本的の動作は同じであるから、探索シーケンスＳ７００について説明する。

端末Ｎ１２の探索シーケンスＳ７００において、まず、グループオーナ端末Ｎ１０は、クライアント端末Ｎ１２を探索端末に指定し（動作Ｓ７０１）、これに応じて端末Ｎ１２は、グループオーナ端末Ｎ１０との接続を切断する手順を実行する（動作Ｓ７０２）。探索端末Ｎ１２は、所定の探索時間Ｔ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探索を実行してグループＧ１に戻らない。

タイマがタイムアウトすると（動作Ｓ７０４）、探索端末Ｎ１２はグループオーナ端末Ｎ１０と再接続し元のグループＧ１へ復帰する（動作Ｓ７０５）。再接続した端末Ｎ１２は、探索により発見された他の端末の情報をグループオーナ端末Ｎ１０へ転送し（動作Ｓ７０６）、グループオーナ端末Ｎ１０は他の端末情報を情報記憶部２０３に格納する。

このようにタイマ設定により探索を一定時間実行させることができると共に、探索端末を元のグループに確実に復帰させることができる。なお、グループオーナ端末Ｎ１０は探索端末のタイマ設定を行わないように制御することもできる。あるいは、探索端末の制御部２０５ａ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。

また、本実施形態では、探索端末の探索動作をタイマで管理したが、それに加えて、発見する近隣端末の数で管理することもできる。たとえば、近隣端末の数を指定し、指定された数の近隣端末を発見した後あるいは所定の探索時間Ｔの経過後に復帰することもできる。

３．５）探索端末の指定順序
グループオーナ端末Ｎ１０は、複数のクライアント端末の指定方式として、上述したラウンドロビン方式を用いることができるが、複数のクライアント端末の指定順序には種々の態様が考えられる。

図９Ａに例示すように、グループオーナ端末Ｎ１０は、複数のクライアント端末の各々から隣接グループ情報あるいは隣接端末情報を収集し（動作Ｓ８１０）、隣接グループ数／隣接端末数が多いクライアント端末を優先的に探索端末として指定することができる（動作Ｓ８１１）。あるいは、隣接グループ数／隣接端末数が多い順にラウンドロビン方式で順次指定してもよい。

図９Ｂに例示すように、グループオーナ端末Ｎ１０は、複数のクライアント端末の各々から処理容量、バッテリ残量等の端末性能情報を収集し（動作Ｓ８２０）、探索動作を実行するための処理能力、バッテリ残量等に余裕があるクライアント端末を優先的に探索端末として指定することができる（動作Ｓ８２１）。あるいは、処理能力、バッテリ残量などに余裕があるクライアント端末を順にラウンドロビンで探索端末に指定することもできる。

また、各クライアント端末が位置検出機能を有し、グループオーナ端末Ｎ１０が各クライアントの位置情報を取得できる場合には、グループオーナ端末Ｎ１０が過去の探索で発見された端末数が多いエリアを履歴情報として保持しておき、同じエリアあるいはその近くにあるクライアント端末を優先的に探索端末に指定してもよい。さらに、グループオーナ端末Ｎ１０からの距離に応じて、すなわちグループオーナから離れているクライアントから順に指定することもできる。また、クライアント端末が参加した時点を示すタイムスタンプを利用してグループＧ１に接続した新しい順あるいは古い順に探索端末として指定してもよい。

上述したように、処理能力、バッテリ残量、隣接グループ数／隣接端末数、グループオーナとの距離、クライアント端末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、探索端末の指定順序を決定することもできる。また、最も簡単な方法として、複数のクライアント端末の全てをランダムに探索端末として選択してもよい。

３．６）探索端末の指定タイミング
グループオーナ端末Ｎ１０は、たとえば次の条件をトリガとして探索端末を指定することができる。
・クライアント端末が新たな隣接端末あるいは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（定期的な指定）
・探索端末として復帰したクライアント端末の他の端末情報の通知が終了したとき

３．７）効果
上述したように、本発明の第３実施形態によれば、グループ内の複数クライアント端末のうちの一部を探索端末として所定の手順にて順次指定し、指定された探索端末だけが近隣に存在する他の端末の探索動作を実行することで、バッテリ消費およびグループ内通信に関する公平性を確保することができる。また、各クライアント端末の状態、周囲の状況等に関する情報に基づいて探索端末の指定手順を決定することで、より効率的な探索が可能となる。

４．第４実施形態
本発明の第４実施形態によれば、グループ内に一つ以上のクライアント端末を特定端末として予め選択しておき、選択された特定端末を探索端末に順次指定してもよい。たとえば、隣接端末の多い等の探索動作に有利な端末、処理能力、バッテリ容量あるいは残量などの端末性能に余裕がある端末、を特定端末として選択する。これにより、選択された特定端末を主な探索端末として指定することができ、特定端末以外の端末との公平性を考慮した探索スケジューリングが可能となる。

また、探索動作に有利な条件、あるいは処理能力、バッテリ残量等の端末性能に余裕がある等の一定の基準に従ってグループ内のクライアントを複数のサブグループに分割し、それぞれのサブグループに対して、異なる時間配分および／または指定手順により探索端末を指定することもできる。以下、特定端末とそれ以外の端末とからなる２つのサブグループの場合を一例として、第４実施形態について詳細に説明する。

４．１）システム構成
図１０に示すように、本実施形態によるシステムは、複数のＰ２Ｐ端末Ｎ１０〜Ｎ１ｍがグループＧを構成し、そのグループオーナが端末Ｎ１０、クライアントがｍ（ｍは１以上の整数）個の端末Ｎ１１〜Ｎ１ｍであるとする。グループオーナ端末Ｎ１０は、特定端末としてクライアント端末Ｎ１１よびＮ１２を予め選択し、すでに述べたような探索端末の指定順序を予め定めているものとする。ここではＮ１１->Ｎ１２->Ｎ１１->Ｎ１２->・・・というようにラウンドロビン方式で指定されるものとする。

さらに、本実施形態によれば、複数のクライアント端末を特定端末Ｎ１１およびＮ１２からなる第１サブグループとそれ以外のクライアント端末Ｎ１３〜Ｎ１ｍからなる第２サブグループとに分割し、第２サブグループ内でもラウンドロビン方式で探索端末指定が行われるものとする。ただし、後述するように、第１サブグループと第２サブグループとの間の探索割り当て時間は異なる。

探索端末に指定された端末Ｎ１ｓ（ｓ＝１、・・・ｍ）は、上述したように、近隣に存在する他の端末の探索動作を実行し、発見された端末情報をグループオーナ端末Ｎ１０に通知する。

４．２）探索指定スケジューリング制御
図１１に示すように、グループオーナ端末Ｎ１０は、複数のクライアント端末の各々から各クライアント端末の状態、端末性能、周囲の状況等に関する情報を収集する（動作Ｓ９０１）。グループオーナ端末Ｎ１０は、隣接グループ数／隣接端末数が所定値より多い端末、端末性能が所定値より高い端末および／またはバッテリ残量が所定値より大きい端末を特定端末として選択し、特定端末からなる第１サブグループと、特定端末以外のクライアント端末からなる第２サブグループとに区別する（動作Ｓ９０２）。

続いて、グループオーナ端末Ｎ１０は、特定端末からなる第１サブグループと特定端末以外の端末からなる第２サブグループとにそれぞれ異なる探索時間Ｔ１およびＴ２を割り当てる（動作Ｓ９０３）。探索時間Ｔ１とＴ２の比率は、特定端末の台数、バッテリ残量等の条件により決定すればよい。たとえば、第１サブグループの特定端末がバッテリ残量に余裕があり、かつ特定端末数が所定数より多ければ、探索時間Ｔ１をＴ２よりも長く設定し、特定端末数が所定数より少なければ、所定数より多い場合よりも探索時間Ｔ１を短くし、相対的に探索時間Ｔ２を長くする。

探索時間Ｔ１およびＴ２が割り当てられると、グループオーナ端末Ｎ１０は、第１サブグループでの探索指定と第２サブグループでの探索指定とをそれぞれ探索時間Ｔ１およびＴ２に従って繰り返し、探索端末を順次指定する（動作Ｓ９０４）。

なお、探索指定スケジューリングは、上述した例に限定されるものではなく、第３実施形態で述べた探索端末の指定順序等を適用することができる。また、３以上のサブグループに分割し、それぞれのサブグループに対して異なる時間配分および／または指定手順により探索端末を指定してもよい。

４．３）動作
図１２において、グループオーナ端末Ｎ１０は、特定端末を選択した後（動作Ｓ９１０）、上述した探索指定スケジューリングにより探索時間Ｔ１、Ｔ２および各サブグループでの指定手順を決定する（動作Ｓ９１１）、以下、第１サブグループおよび第２サブグループにおいてそれぞれ探索時間Ｔ１およびＴ２と指定手順とに従って、指定された探索端末が探索シーケンスを順次実行する。すなわち、探索時間Ｔ２の間は、第２サブグループの端末Ｎ１３〜Ｎ１ｍがたとえばラウンドロビン方式により順次探索端末に指定され、探索時間Ｔ２経過後で探索時間Ｔ１の間は、第１サブグループの端末Ｎ１１およびＮ１２が交互に探索端末に指定される。なお、各探索端末の探索シーケンスは、図８における探索シーケンスＳ７００と同様であるから説明は省略する。

４．４）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、たとえば隣接端末の多い等の探索動作に有利な端末、バッテリ容量あるいは残量に余裕がある端末等を特定端末として選択し、この特定端末を主な探索端末として指定することができる。これにより、効率的な探索が可能となると共に、特定端末以外の端末との公平性を考慮した探索スケジューリングが可能となる。

５．実施例
次に、上述した本発明の第１〜第４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。

５．１）端末構成
図１３に示すように、本実施例による端末（無線端末）は、Ｗｉ−Ｆｉ通信を行うためのＷｉ−Ｆｉデバイス１００１、Ｗｉ−Ｆｉ接続制御部１００２、アプリケーション部１００３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１００４を有する。ここで、ＷＦＤ自動接続制御部１００４は図２および図６におけるユーザ制御部２０２および制御部２０５（図６の制御部２０５ａ）に対応する。なお、図２において説明した情報記憶部２０３は図１３に図示されていないが、本実施例の端末には設けられている。

本実施例による端末は、ＷＦＤ自動接続制御部１００４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。

５．２）Ｗｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔの接続および離脱フロー
図１４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端末を探索し、Ｐ２Ｐ端末が発見されると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端末を探索し、発見されたＰ２Ｐ端末が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端末を探索し、発見されたＰ２Ｐ端末が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１５に例示するように、Device Discovery動作が実行される。すなわち、各端末における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、隣接端末検索を開始し、Search状態とListen状態とを交互に繰り返す。Search状態では、所定の複数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、他端末からの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。端末Ｎ１がグループのクライアントであれば、端末Ｎ１のＷｉ−Ｆｉ接続制御部が端末Ｎ２からProbe Responseを受信すれば、当該隣接端末Ｎ２の情報を隣接端末情報として自グループのグループオーナへ通知する。

図１６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。端末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、端末Ｎ１からのProbe Requestに対して、ＧＯ端末Ｎ２がProbe Responseを返す。その際、ＧＯ端末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、端末Ｎ２とＮ３の情報）が含まれる。

図１７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。端末間でGO Negotiation Request、GO Negotiation ResponseおよびGO Negotiation Confirmationをやりとりすることで、一方の端末がＧＯとなり、ビーコンをブロードキャストし始める。

図１８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。端末Ｎ１からの端末Ｎ２に対するProvision Discovery Requestに対して、ＧＯ端末Ｎ２が端末Ｎ１に対するProvision Discovery Responseを返すことで端末Ｎ１が端末Ｎ２に接続される。

図１９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。端末Ｎ１からの端末Ｎ２に対するInvitation Requestに対して、Persistent-ＧＯ端末Ｎ２が端末Ｎ１に対するInvitation Responseを返すことで端末Ｎ１が端末Ｎ２に接続される。

図２０Ａに示すように、クライアント主導の離脱では、クライアント端末Ｎ１がDeauthenticationあるいはDisassociation IndicationをＧＯ端末Ｎ２へ送信することで、離脱可能である。逆に、図２０Ｂに示すように、グループオーナ主導の離脱では、ＧＯ端末Ｎ２がクライアント端末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４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。

本発明はグループを動的に形成可能な複数の端末（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。

Ｇ、Ｇ１〜Ｇ２ グループ
ＧＯ グループオーナ
Ｎ、Ｎ１０〜Ｎ１ｍ 端末
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

Claims (25)

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端末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端末が当該グループの一部のクライアント端末を探索端末に指定し、
   前記探索端末が近隣に存在する端末を探索する、
   ことを特徴とする通信システム。
2. 前記探索端末が前記グループから離脱して前記探索を実行した後、前記グループに再接続することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記探索端末が前記探索により発見された他の端末に関する情報を前記グループ内の端末で共有することを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
4. 前記探索端末が前記無線通信ネットワークの全チャネル探索を実行することを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の通信システム。
5. 前記探索端末が前記無線通信ネットワークの特定の複数チャネルの探索を実行することを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の通信システム。
6. 前記オーナ端末が、前記グループの各クライアント端末の端末情報に基づいて、前記探索端末に指定するクライアント端末を決定することを特徴とする請求項１−５のいずれか１項に記載の通信システム。
7. 前記端末情報は前記クライアント端末の近隣に存在する端末に関する情報および／または前記クライアント端末の性能に関する情報であることを特徴とする請求項６に記載の通信システム。
8. 前記オーナ端末が、前記複数のクライアント端末から予めサブグループとして複数のクライアント端末を選択し、前記サブグループから前記探索端末を順次指定することを特徴とする請求項１−７のいずれか１項に記載の通信システム。
9. 前記オーナ端末が、前記サブグループ以外のクライアント端末を少なくとも一つの別のサブグループとして区別し、前記サブグループと前記別のサブグループとの間で前記探索端末の指定手順および／または探索時間が異なることを特徴とする請求項８に記載の通信システム。
10. 前記オーナ端末が、前記クライアント端末をラウンドロビン方式で前記探索端末に順次指定することを特徴とする請求項１−９のいずれか１項に記載の通信システム。
11. 前記オーナ端末が、前記クライアント端末をランダム方式で前記探索端末に順次指定することを特徴とする請求項１−９のいずれか１項に記載の通信システム。
12. 前記オーナ端末が、前記クライアント端末の近隣に存在する端末に関する情報および／または前記クライアント端末の性能に関する情報に基づいて、近隣端末数が多いクライアント端末および／または性能に余裕のあるクライアント端末を優先的に前記探索端末に指定することを特徴とする請求項１−９のいずれか１項に記載の通信システム。
13. 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、当該第１のグループ内の一つあるいは複数の他の無線端末を探索端末として動作させるための探索指定を行う探索指定手段を有することを特徴とする無線端末。
14. 第２のグループのクライアントとして動作する場合、当該第２のグループのアクセスポイントとして動作するオーナ端末から探索端末の指定を受けると、近隣に存在する端末の探索動作を実行する探索制御手段を更に有することを特徴とする請求項１３に記載の無線端末。
15. 前記探索制御手段が、前記第２のグループから離脱して前記探索を実行した後、前記第２の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請求項１４に記載の無線端末。
16. 前記探索制御手段が前記探索により発見された他の端末に関する情報を前記第２のグループ内の他の無線端末と共有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の無線端末。
17. 前記探索制御手段により実行される探索は前記無線通信ネットワークの全チャネル探索であることを特徴とする請求項１４−１６のいずれか１項に記載の無線端末。
18. 前記探索制御手段により実行される探索は前記無線通信ネットワークの特定の複数チャネルの探索であることを特徴とする請求項１４−１６のいずれか１項に記載の無線端末。
19. 前記探索指定手段が、前記第１のグループの他の無線端末に関する端末情報に基づいて前記探索端末に指定する他の無線端末を選択することを特徴とする請求項１３−１８のいずれか１項に記載の無線端末。
20. 前記端末情報は前記他の無線端末の近隣に存在する端末に関する情報および／または前記他の無線端末の性能に関する情報であることを特徴とする請求項１９に記載の無線端末。
21. 前記探索指定手段が、前記複数の他の無線端末からサブグループとして複数の他の無線端末を予め選択し、前記サブグループから前記探索端末を順次指定することを特徴とする請求項１３−２０のいずれか１項に記載の無線端末。
22. 前記探索指定手段が、前記サブグループ以外の他の無線端末を少なくとも一つの別のサブグループとして区別し、前記サブグループと前記別のサブグループとの間で前記探索端末の指定手順および／または探索時間が異なることを特徴とする請求項２１に記載の無線端末。
23. ピアツーピアグループを形成することができる複数の端末を含む無線通信ネットワークにおける通信システムの制御方法であって、
    一つのグループのアクセスポイントとして動作するオーナ端末が当該グループの一部のクライアント端末を探索端末に指定し、
    前記探索端末が近隣に存在する端末を探索する、
    ことを特徴とする制御方法。
24. 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制御方法であって、
    制御手段が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端末として動作させ、
    選択手段が当該グループ内の一つあるいは複数の他の無線端末を選択し、
    指定手段が前記選択された他の無線端末を探索端末に指定する、
    ことを特徴とする無線端末の制御方法。
25. 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制御方法であって、
    制御手段が一つのグループのクライアント端末として動作させ、
    探索制御手段が、前記グループのアクセスポイントとして動作するオーナ端末から探索端末に指定されると、近隣に存在する端末の探索動作を実行する、
    ことを特徴とする無線端末の制御方法。

Images