JPWO2016024401A1 - 無線通信ネットワークにおける通信方法、通信システム、無線端末および通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】グループを形成することなく端末間での情報共有を可能にする通信方法、通信システム、無線端末および無線制御方法を提供する。【解決手段】複数の端末（Ｎ１〜Ｎ３）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、異なるグループに所属する、もしくはグループに所属していない第一端末（Ｎ１）と第二端末（Ｎ２またはＮ３）が、近隣の端末もしくは他グループを探索するために送受される制御フレーム（１０１）に任意の情報を埋め込むことができ、前記制御フレームにより一方の端末の通知情報（ＭＳＧ）を他方の端末へ通知する。【選択図】図１

Description

本発明は相互に無線接続可能な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ピアツーピア（以下、Ｐ２Ｐと記す。）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。

後述するように、Ｗｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔに準拠したＰ２Ｐ端末間でグループを形成するには、まず、Device Discovery処理により近隣のＰ２Ｐ端末を探索することが必要である。Device Discovery処理では、各端末でSearch状態とListen状態とを交互に繰り返し、Search状態で所定のチャネルを順次切り替えながらProbe Request（プローブ要求）を送出し、それに対するProbe Response（プローブ応答）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Probe Responseを返す。このように、Probe Responseを受信することで他方の端末を発見することができる。

そして、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）を順次実行することでグループが形成される。

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、上述したように、Ｐ２Ｐ端末間でグループを形成するためには、他デバイスを発見するために双方の端末でチャネルを順次切り替えながらSearch状態とListen状態とを交互に繰り返すことに加えて、GO Negotiation処理、WPS Provision Phase-1 (認証フェーズ）、WPS Provision Phase-2（暗号化フェーズ）といった多数のパケットによるハンドシェークが行われるために、かなりの時間を要する。このために、ＳＯＳ信号などの緊急性を要するメッセージを共有するためにグループを構成することは、メッセージの緊急転送に適さない上に、メッセージの拡散範囲を制限することにもなる。

また、他のＰ２Ｐ端末のコンテンツリストは、グループを形成した後でなければ知ることができない。したがって、メッセージを共有するためにグループを形成しても、他方の端末が同じコンテンツを既に持っている可能性もあり、そのことをグループ形成後でなければ知ることができない。このように、相手端末が既に同じメッセージを有する場合、グループを形成しても無駄になり、結果的にシステムの非効率性を助長する。

また、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、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、グループを形成することなく端末間での情報共有を可能にする通信方法、通信システム、無線端末および通信制御方法を提供することにある。

本発明による通信方法は、複数の端末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、異なるグループに所属する、もしくはグループに所属していない第一端末と第二端末とが、近隣の端末もしくは他グループを探索するために送受される制御フレームに任意の情報を埋め込むことができ、前記制御フレームにより一方の端末の通知情報を他方の端末へ通知する、ことを特徴とする。
本発明による通信システムは、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、異なるグループに所属する、もしくはグループに所属していない第一端末と第二端末が、近隣の端末もしくは他グループを探索するために送受される制御フレームに任意の情報を埋め込むことができ、前記制御フレームにより一方の端末の通知情報を他方の端末へ通知する、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ける無線端末であって、当該無線端末が有するコンテンツを格納する第一格納手段と、当該無線端末が有する通知情報を格納する第二格納手段と、近隣の端末もしくは他グループを探索するために送受される制御フレームに任意の情報を埋め込むことができ、前記制御フレームにより、異なるグループに所属する、もしくはグループに所属していない他の無線端末との間で通知情報を送信あるいは受信する制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明による無線端末の通信制御方法は、無線通信ネットワークにおける無線端末の通信制御方法であって、当該無線端末が有するコンテンツを第一格納手段に格納し、当該無線端末が有する通知情報を第二格納手段に格納し、制御手段が、近隣の端末もしくは他グループを探索するために送受される制御フレームに任意の情報を埋め込むことができ、前記制御フレームにより、異なるグループに所属する、もしくはグループに所属していない他の無線端末との間で通知情報を送信あるいは受信する、ことを特徴とする。

本発明によれば、グループを形成することなく端末間での効率的な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実施形態による通信システムで用いられる制御フレームの一例を示す概略的フォーマット図である。 図３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４は本発明の第２実施形態による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は第２実施形態による通信システムの動作を概略的に説明するためのネットワーク図である。 図６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７は本発明の第３実施形態による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は第３実施形態による通信システムの動作を概略的に説明するためのネットワーク図である。 図９は第３実施形態による通信システムの動作を概略的に説明するためのネットワーク図である。 図１０は本発明の一実施例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１１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１２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１３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１４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１５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１６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１７Ａ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１７Ｂ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、近隣の他の端末あるいはグループを探索するための制御フレームを用いることで、同一のグループを形成していない端末間で情報を共有することができる。当該制御フレームは、たとえば近隣の端末を探索するためのプローブ要求(Probe Request)、グループオーナ端末がブロードキャストするビーコン(Beacon)などである。このような制御フレームに通知情報が埋め込まれる。通知情報は、たとえば端末が有するコンテンツに対応する固有情報、ＨＥＬＰ／ＳＯＳ等の緊急メッセージなどである。通知情報に端末が有するコンテンツに対応する固有情報があれば、当該通知情報を受け取った端末は、自端末が有するコンテンツと他の端末の有するコンテンツとの異同を知ることができる。また、通知情報が緊急メッセージであれば、他の端末とグループを形成することなく、当該他の端末の状況を知ることができる。

このように、近隣の他の端末あるいはグループを探索するための制御フレームを用いることで、端末間でグループを形成することなく情報の共有状況を知ることが可能となる。したがって、通知情報がＨＥＬＰ／ＳＯＳ等の緊急メッセージであれば、グループ形成時間が不要となり、迅速な情報共有あるいは情報拡散が可能となる。また、他の端末から受信した通知情報と端末自身が有する情報とを比較することにより、他の端末が同じ情報を持っているか否かを判定することが可能となる。同じ情報を持っていれば、当該他の端末に対して同じ情報を送信する必要はなくなり、情報転送を効率化できる。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、ピアツーピア（Ｐ２Ｐ）グループを形成する機能を有するＰ２Ｐ端末間で、プローブ要求(Probe Request)あるいはビーコン(Beacon)等の制御フレームを用いることで情報を転送する。これによりＰ２Ｐ端末間でグループを形成することなく情報を共有することができる。

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では複数のＰ２Ｐ端末が互いに近隣に存在しているものとする。図１では、説明を簡単にするために、端末Ｎ１の近隣に端末Ｎ２およびＮ３が存在し、端末Ｎ１〜Ｎ３のいずれも互いにグループを形成していないものとする。ただし、それぞれ端末が異なるグループのメンバであることは可能である。さらに、端末Ｎ１が通知情報ＭＳＧ１を有し、端末Ｎ２が通知情報ＭＳＧ２を、端末Ｎ３が端末Ｎ１と同じ通知情報ＭＳＧ１をそれぞれ有するものとする。

上述したシステムにおける端末間での情報共有について説明する。なお、これは一例であり、任意の台数のＰ２Ｐ端末間で情報共有のための通信制御が同様に実行可能である。

図１において、端末Ｎ２およびＮ３は、それぞれが持っている通知情報ＭＳＧ２およびＭＳＧ１を制御フレーム１０１および１０２に埋め込んでブロードキャストする。制御フレーム１０１、１０２は、端末が近隣の端末を発見するための探索信号であり、端末Ｎ２、Ｎ３がグループのオーナであればビーコン(Beacon)が用いられ、グループオーナでなければ近隣の端末を探索するためのプローブ要求(Probe Request)が用いられる。通知情報ＭＳＧ１は、端末Ｎ１およびＮ３が格納しているすべてのコンテンツに対応した固有情報あるいはＨＥＬＰ／ＳＯＳ等の緊急メッセージであり、通知情報ＭＳＧ２は、端末Ｎ２が格納しているすべてのコンテンツに対応した固有情報あるいはＨＥＬＰ／ＳＯＳ等の緊急メッセージである。通知情報ＭＳＧを緊急メッセージとして使用する場合、通知情報ＭＳＧは緊急メッセージ有り／無しを示す１ビット情報である。

端末Ｎ１は、端末Ｎ２から上記制御フレームを受信すると、当該制御フレームから通知情報ＭＳＧ２を読み出し、緊急メッセージであれば保持した後、即座に他の端末へ転送することができる。その際、自身が保持している通知情報ＭＳＧ１の一致／不一致を確認することもできる。受信した通知情報ＭＳＧ２が固有情報であれば、端末Ｎ１自身の有する通知情報ＭＳＧ１と同一かどうかを判定する。この例では同一ではないので、端末Ｎ１は端末Ｎ２との間で通知情報ＭＳＧ２に対応するコンテンツの共有動作を開始することができる。

端末Ｎ１が端末Ｎ３から上記制御フレームを受信すると、当該制御フレームから通知情報ＭＳＧ１を読み出し、緊急メッセージであれば保持した後、即座に他の端末へ転送することができる。その際、自身が保持している通知情報ＭＳＧ１の一致／不一致を確認することもできる。受信した通知情報ＭＳＧ１が固有情報であれば、端末Ｎ１自身の有する通知情報ＭＳＧ１と同一かどうかを判定する。この例では同一であるから、端末Ｎ３との間で通知情報ＭＳＧ１に対応するコンテンツが既に共有されていることがわかる。したがって、端末Ｎ１は、端末Ｎ３とのコンテンツ共有のための手順を実行する必要がない。

図２に例示するように、通知情報ＭＳＧは、たとえばビーコン(Beacon)フレームあるいはプローブ要求(Probe Request)フレームにおけるＰ２Ｐ情報要素(P2P Information Element)内に埋め込むことができる。具体的には、非特許文献１の4.1.1 P2P IE formatに記載されているように、P2P Information ElementsのP2P Attributesにおける”Vendor specific attribute”として通知情報ＭＳＧを送信することができる。

１．２）端末構成
図１における端末Ｎ１〜Ｎ３は基本的に同じ機能的構成を有しており、以下、端末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、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３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、通知情報格納部２０４、プログラム格納部２０５、および端末の制御部２０６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プローブ要求あるいはビーコンをスキャンすることで、他のＰ２Ｐグループの存在、その他無線ＬＡＮの存在あるいは他のＰ２Ｐ端末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、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を格納する。また、通知情報格納部２０４は、端末Ｎが格納しているコンテンツに対応した固有情報あるいはＨＥＬＰ／ＳＯＳ等の緊急メッセージなどの通知情報ＭＳＧを格納する。

プログラム格納部２０５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、通知情報一致／不一致判定プログラム等を格納し、制御部２０６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端末動作を制御する。

上述したように、制御部２０６は、ユーザ制御部２０２を制御し、通知情報格納部２０４に格納されている通知情報ＭＳＧを制御フレームに埋め込んでブロードキャストする。また、他の端末から上記制御フレームを受信すると、制御部２０６は、当該制御フレームから通知情報ＭＳＧを読み出し、緊急メッセージであれば即座に他の端末へ転送するように無線通信部２０１およびユーザ制御部２０２を制御し、固有情報であれば通知情報格納部２０４に格納されている通知情報ＭＳＧと同一かどうかを判定する。通知情報格納部２０４に格納された通知情報と受信した通知情報とが一致しなければ、制御部２０６は他の端末との間でコンテンツの共有手順を開始できる。

なお、端末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）コンテンツ共有手順
上述したように、端末Ｎ１は、他の端末Ｎ２から受信した通知情報が自端末の通知情報と一致しなかった場合、当該端末Ｎ２との間で次のようなコンテンツ共有動作を開始することができる。
ａ）端末Ｎ１、Ｎ２のいずれもグループに所属していない場合、端末Ｎ１およびＮ２が一つのグループを構築しコンテンツを共有する。
ｂ）たとえば端末Ｎ１がグループに所属しておらず、端末Ｎ２があるグループに所属している場合、グループに所属していない端末Ｎ１が、端末Ｎ２が所属するグループに接続してコンテンツを共有する。
ｃ）端末Ｎ１、Ｎ２がそれぞれ異なるグループに所属している場合、一方の端末がグループから離れ、他方のグループに接続してコンテンツを共有する。

１．４）効果
上述したように、本発明の第１実施形態によれば、近隣の他の端末あるいはグループを探索するためのプローブ要求(Probe Request)あるいはビーコン(Beacon)等の制御フレームを用いることで、グループを形成することなく端末間で情報共有が可能となる。情報を共有しようとする端末間でグループ形成が不要であるから、情報共有を高速化できる。たとえば、鉄道や自動車などの交通機関において、急ブレーキやＳＯＳなどの緊急情報をＰ２Ｐグループを形成せずに高速で他の車両に通知できる。また、端末自身が持っている情報と相手の端末が持っている情報との一致／不一致を検出できるので、情報共有手順を無駄に繰り返す事態を回避でき、効率的な情報共有が可能となる。

２．第２実施形態
本発明の第２実施形態によれば、グループに参加していない端末が、自身が有する通知情報とは異なる通知情報を含む制御フレームを他の端末から受信すると、当該他の端末に接続してコンテンツ共有を行うことができる。以下、説明を煩雑化しないために、２つグループと一つの端末とからなるシステム構成を例示して、本実施形態について説明する。

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、グループＧ１のオーナ端末Ｎ１０と、グループＧ２のオーナ端末Ｎ２０と、グループを形成していない端末Ｎ３０とからなるものとする。また、グループオーナ端末Ｎ１０は情報Ｃ１を、グループオーナ端末Ｎ２０は情報Ｃ２をそれぞれ有し、端末Ｎ３０にはグループＧ１と同じ情報Ｃ１が保持されているものとする。それぞれの端末が保持する情報Ｃ（ここでは、Ｃ１、Ｃ２）は他の端末と共有しようとするコンテンツである。

さらに、本実施形態では、各端末における情報Ｃのハッシュ値Ｈ（Ｃ）が通知情報ＭＳＧとして制御フレームに埋め込まれて送信されるものとする。ハッシュ値Ｈ（Ｃ）は、当該端末が有するコンテンツ（情報Ｃ）のハッシュ関数値であり、同じコンテンツからは同一のハッシュ値が得られ、異なるコンテンツからは実質的に異なるハッシュ値が得られるから、当該ハッシュ値をコンテンツを特定する固有情報として用いることができる。ただし、ハッシュ値は頻繁に変更されないコンテンツに適用することが望ましい。

図４において、各端末は自身の情報Ｃのハッシュ値Ｈ（Ｃ）を通知情報ＭＳＧとして制御フレーム（ビーコンフレームあるいはプローブ要求フレーム）に埋め込んで送信し、各端末が他の端末が有する情報Ｃとの一致／不一致を判定する。ここでは、図５に示すように、端末Ｎ３０は、情報を共有してないグループＧ２のオーナ端末Ｎ２０に接続することで、端末Ｎ２０との間で情報Ｃ２を共有する。このような情報共有手順について、図６を参照しながら詳細に説明する。

２．１）システム動作
図６において、グループＧ１のオーナ端末Ｎ１０は情報Ｃ１のハッシュ値Ｈ（Ｃ１）を通知情報としてビーコンフレーム１０ｂに埋め込んで送信する。グループＧ２のオーナ端末Ｎ２０は情報Ｃ２のハッシュ値Ｈ（Ｃ２）を通知情報としてビーコンフレーム２０ｂに埋め込んで送信する。また、端末Ｎ３０は情報Ｃ１のハッシュ値Ｈ（Ｃ１）を通知情報としてプローブ要求フレーム３０ｓに埋め込んで送信する。したがって、端末Ｎ１０、Ｎ２０およびＮ３０が互いに電波が届く範囲内に位置する場合、各端末は他の２つの端末からの制御フレーム（ビーコンフレームあるいはプローブ要求フレーム）を受信して、それぞれの通知情報であるハッシュ値を読み取ることができる。

各端末は、受信したハッシュ値と自己が有する情報Ｃのハッシュ値とを比較することで、相手端末が同一情報を有しているか否かを判定する（動作３０１〜３０３）。端末Ｎ３０における一致／不一致判定を例示すると、端末Ｎ３０の情報Ｃ１のハッシュ値Ｈ（Ｃ１）とグループオーナ端末Ｎ１０から受信したハッシュ値Ｈ（Ｃ１）とが同一であるから、端末Ｎ３０と端末Ｎ１０との間で情報Ｃ１が共有されていることが分かる。また、端末Ｎ３０の情報Ｃ１のハッシュ値Ｈ（Ｃ１）とグループオーナ端末Ｎ２０から受信したハッシュ値Ｈ（Ｃ２）とは異なるので、端末Ｎ２０と端末Ｎ１０との間で情報が共有されていないことが分かる。他の端末Ｎ１０およびＮ２０についても同様に一致／不一致判定が行われる。

このようにハッシュ値の異同を判定した端末Ｎ３０は、情報を共有していないグループＧ２に参加するために、グループオーナ端末Ｎ２０へ接続要求を送信する（動作Ｓ３０４）。グループオーナ端末Ｎ２０から接続許可の応答があると（動作Ｓ３０５）、端末Ｎ３０は当該グループＧ２のクライアントとなり、グループオーナＮ２０の情報Ｃ２を受け取ると共に、自身の情報Ｃ１をグループオーナ端末Ｎ２０へ送信することで、端末Ｎ２０とＮ３０との間で情報Ｃ１、Ｃ２を共有する（動作Ｓ３０６）。これにより、グループオーナ端末Ｎ２０は情報Ｃ１を、端末Ｎ３０は情報Ｃ２をそれぞれ格納する（動作Ｓ３０７、Ｓ３０８）。なお、情報Ｃ１、Ｃ２の送信完了は、たとえば各情報から所定ビット数のハッシュ値を算出し、制御フレームで通知することができる。

このように、グループに参加していない端末Ｎ３０を仲介させることで、グループＧ１の情報Ｃ１を異なるグループＧ２へ転送することができ、結果的にグループを再編することなくグループＧ１およびＧ２のメンバ間で同じ情報Ｃ１を共有することが可能となる。

なお、図４〜図６では２つのグループと一つの端末Ｎ３０の場合を例示したが、端末Ｎ１０および／またはＮ２０がグループを形成していない端末であっても同様である。

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、グループを形成していない端末が、自端末が有する通知情報とは異なる通知情報を含む制御フレームを他の端末から受信すると、当該他の端末に接続して情報共有を行うことができる。したがって、グループを形成していない端末を仲介させて、グループを再構成することなくグループ間で情報共有が可能となる。

３．第３実施形態
本発明の第３の実施形態によれば、制御フレームに埋め込まれる通知情報に宛先情報を追加することで、コンテンツをある特定の宛先に送信したい場合で、宛先が自グループに属さず、他グループに所属する場合でも、宛先がどのグループに属するかを知ることが出来る。これによりコンテンツを宛先に送るために行うグループ再構築処理の接続の切り替え回数を最小限に抑えることが出来る。以下、説明を煩雑化しないために、３つのグループからなるシステム構成を例示して、本実施形態について説明する。

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、グループＧ１のオーナ端末Ｎ１０と、グループＧ２のオーナ端末Ｎ２０およびクライアント端末Ｎ４０と、グループＧ３のオーナ端末Ｎ３０とからなるものとする。また、グループＧ１では、情報Ｃ１が、グループＧ２では情報Ｃ２が、グループＧ３では情報Ｇ３がそれぞれ共有されているものとする。

グループＧ１のオーナ端末Ｎ１０は情報Ｃ１のハッシュ値Ｈ（Ｃ１）と当該情報Ｃ１の宛先情報（この例では宛先が端末Ｎ４０）とを通知情報としてビーコンフレーム１０ｂに埋め込んで送信するものとする。グループＧ２のオーナ端末Ｎ２０は、第２実施形態と同様に、情報Ｃ２のハッシュ値Ｈ（Ｃ２）を通知情報としてビーコンフレーム２０ｂに埋め込んで送信する。グループＧ３のオーナ端末Ｎ３０は、情報Ｃ３のハッシュ値Ｈ（Ｃ３）を通知情報としてビーコンフレーム３０ｂに埋め込んで送信する。従って、端末Ｎ１０、Ｎ２０およびＮ３０が互いに電波が届く範囲内に位置する場合、他の２つの端末からの制御フレーム（ビーコンフレームあるいはプローブ要求フレーム）を受信して、それぞれの通知情報であるハッシュ値を読み込むことが出来る。

３．２）動作
各端末は、受信したハッシュ値と自己が有する情報Ｃのハッシュ値とを比較することで、相手端末が同一情報を有しているか否かを判断する。端末Ｎ２０における一致／不一致判定を例示すると、端末Ｎ２０の情報Ｃ２のハッシュ値Ｈ（Ｃ２）とグループオーナ端末Ｎ１０から受信したハッシュ値Ｈ（Ｃ１）、そしてグループオーナ端末Ｎ３０から受信したハッシュ値Ｈ（Ｃ３）は異なるので、端末Ｎ２０は端末Ｎ１０、端末３０との間で情報が共有されていないことが分かる。加えて端末Ｎ２０はグループオーナ端末Ｎ１０から受信したビーコンフレーム１０ｂの通知情報に含まれる宛先情報から端末Ｎ１０のコンテンツの宛先が自グループに属する端末Ｎ４０であることを知る。

図８に示すように、端末Ｎ２０は、端末Ｎ１０と情報が異なり、端末Ｎ１０の情報Ｃ１の宛先が自グループに属する端末Ｎ４０であれば、端末Ｎ４０に再接続先のグループ情報（Ｇ１）を通知し（動作Ｓ４０１）、端末Ｎ４０との無線のリンクを切断して端末Ｎ４０をグループＧ２から離脱させる（動作Ｓ４０２）。端末Ｎ４０はグループ離脱後、通知された再接続先グループ情報に従ってグループＧ１に再接続する（動作Ｓ４０３）。

図９に示すように、端末Ｎ４０がグループＧ１に再接続すると、オーナ端末Ｎ１０は情報Ｃ１を宛先端末Ｎ４０へ転送する（動作Ｓ４０４）。これにより、グループオーナ端末Ｎ１０が送信したいコンテンツ（情報Ｃ１）の宛先（端末Ｎ４０）が他グループ（グループＧ２）にあったとしても、最小限の接続の切り替えで宛先に対してコンテンツを転送することができる。

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、制御フレームに埋め込まれる通知情報に転送すべき情報Ｃの宛先情報を付加することで、宛先にコンテンツを転送するためのグループ再構成のための接続切り替え数を最小限に出来る。

また本実施形態では宛先側のグループが宛先のノードの切り離しを行ったが、各グループが所属するクライアントのリストを制御フレームに埋め込んで通知することで、コンテンツを送信しようとするグループが宛先のグループを知り、送信元ノードを切り離して、切り離した送信元ノードを宛先のグループに再接続させることも可能である。

４．実施例
次に、上述した本発明の第１〜第３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。

４．１）端末構成
図１０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５０１、Ｗｉ−Ｆｉ接続制御部５０２、アプリケーション部５０３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５０４を有する。ここで、ＷＦＤ自動接続制御部５０４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、通知情報格納部２０４は図１０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５０４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。

４．２）Ｗｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔの接続および離脱フロー
図１１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１２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１３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１４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１５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１６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１７Ａ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１７Ｂ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３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。

Ｎ１〜Ｎ３、Ｎ１０、Ｎ２０、Ｎ３０、Ｎ４０ Ｐ２Ｐ端末
Ｃ１、Ｃ２ コンテンツ（情報）
ＭＳＧ 通知情報
２０１ 無線通信部
２０２ ユーザ制御部
２０３ 情報記憶部
２０４ 通知情報格納部
２０５ プログラム格納部
２０６ 制御部

Claims (44)

1. 複数の端末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、
   異なるグループに所属する、もしくはグループに所属していない第一端末と第二端末が、近隣の端末もしくは他グループを探索するために送受される制御フレームに任意の情報を埋め込むことができ、前記制御フレームにより一方の端末の通知情報を他方の端末へ通知する、ことを特徴とする通信方法。
2. 前記通知情報は端末が他端末に配信したいコンテンツを特定するための固有情報であることを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
3. 前記固有情報は端末が他端末に配信したい全コンテンツのハッシュ値であることを特徴とする請求項２に記載の通信方法。
4. 前記固有情報は自端末が有するコンテンツの一覧であることを特徴とする請求項２に記載の通信方法。
5. 前記第一端末が、当該第一端末自身が有するコンテンツを特定するための固有情報と前記第二端末から通知された固有情報とを比較することで、それぞれの端末が有するコンテンツの異同を判定することを特徴とする請求項２−４のいずれかに記載の通信方法。
6. 前記第一端末が自端末が有するコンテンツと前記第二端末が有するコンテンツとが異なると判定し、前記第一端末と前記第二端末のどちらもグループに所属していない場合、前記第一端末と前記第二端末がグループを構築してコンテンツを共有することを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
7. 前記第一端末が自端末が有するコンテンツと前記第二端末が有するコンテンツとが異なると判定し、前記第一端末と前記第二端末の一方がグループに所属し、もう一方がグループに所属していない場合、グループに所属していない端末が、他方の端末が所属するグループに接続してコンテンツを共有することを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
8. 前記第一端末が自端末が有するコンテンツと前記第二端末が有するコンテンツとが異なると判定し、前記第一端末と前記第二端末のそれぞれが異なるグループに所属する場合、一方の端末がグループから離れ、他方のグループに接続してコンテンツを共有することを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
9. 前記通知情報は端末が他端末に配信したいコンテンツの宛先を含む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。
10. 前記第一端末が送信元で、前記第二端末が宛先で、前記第二端末がグループに所属していない場合、前記第二端末は前記第一端末と同じグループを構築してコンテンツを共有することを特徴とする請求項９に記載の通信方法。
11. 前記第一端末が送信元で、前記第二端末が宛先で、前記第二端末が前記第一端末と異なるグループに所属する場合、前記第二端末がグループから離れ、前記第一端末のグループに接続してコンテンツを共有することを特徴とする請求項９に記載の通信方法。
12. 前記第二端末は、前記第一端末が有するコンテンツと自端末が有するコンテンツとが異なると判定した場合にのみ、前記グループの再構成処理を行いコンテンツを共有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の通信方法。
13. 前記通知情報は各端末が所属するグループの端末一覧を含む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。
14. 前記第一端末が送信元で、前記第二端末が宛先で、前記第一端末がグループに所属していない場合、前記第一端末は前記第二端末と同じグループを構築してコンテンツを共有することを特徴とする請求項１３に記載の通信方法。
15. 前記第一端末が送信元で、前記第二端末が宛先で、前記第一端末が前記第二端末と異なるグループに所属する場合、前記第一端末がグループから離れ、前記第二端末のグループに接続してコンテンツを共有することを特徴とする請求項１３に記載の通信方法。
16. 前記第一端末は、前記第二端末が有するコンテンツと自端末が有するコンテンツとが異なると判定した場合にのみ、前記グループの再構成処理を行いコンテンツを共有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の通信方法。
17. 前記通知情報は緊急メッセージであることを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
18. 前記制御フレームは、ＷｉＦｉ Ｄｉｒｅｃｔに準拠したビーコン(Beacon)あるいはプローブ要求(Probe Request)であることを特徴とする請求項１−１７のいずれか１項に記載の通信方法。
19. 前記制御フレームの通知情報を書き込むフィールドは、Ｐ２Ｐ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＥｌｅｍｅｎｔのＶｅｎｄｏｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｔｔｒｉｂｕｔｅであることを特徴とする請求項１−１８のいずれか１項に記載の通信方法。
20. 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、
    異なるグループに所属する、もしくはグループに所属していない第一端末と第二端末が、近隣の端末もしくは他グループを探索するために送受される制御フレームに任意の情報を埋め込むことができ、前記制御フレームにより一方の端末の通知情報を他方の端末へ通知する、
    ことを特徴とする通信システム。
21. 前記通知情報は端末が他端末に配信したいコンテンツを特定するための固有情報であることを特徴とする請求項２０に記載の通信システム。
22. 前記固有情報は端末が他端末に配信したい全コンテンツのハッシュ値であることを特徴とする請求項２１に記載の通信システム。
23. 前記固有情報は自端末が有するコンテンツの一覧であることを特徴とする請求項２１に記載の通信システム。
24. 前記第一端末が、当該第一端末自身が有するコンテンツを特定するための固有情報と前記第二端末から通知された固有情報とを比較することで、それぞれの端末が有するコンテンツの異同を判定することを特徴とする請求項２１−２３のいずれか１項に記載の通信システム。
25. 前記第一端末が自端末が有するコンテンツと前記第二端末が有するコンテンツとが異なると判定し、前記第一端末と前記第二端末のどちらもグループに所属していない場合、前記第一端末と前記第二端末がグループを構築してコンテンツを共有することを特徴とする請求項２４に記載の通信システム。
26. 前記第一端末が自端末が有するコンテンツと前記第二端末が有するコンテンツとが異なると判定し、前記第一端末と前記第二端末の一方がグループに所属し、もう一方がグループに所属していない場合、グループに所属していない端末が、他方の端末が所属するグループに接続してコンテンツを共有することを特徴とする請求項２４に記載の通信システム。
27. 前記第一端末が自端末が有するコンテンツと前記第二端末が有するコンテンツとが異なると判定し、前記第一端末と前記第二端末のそれぞれが異なるグループに所属する場合、一方の端末がグループから離れ、他方のグループに接続してコンテンツを共有することを特徴とする請求項２４に記載の通信システム。
28. 前記通知情報は端末が他端末に配信したいコンテンツの宛先を含むことを特徴とする請求項２０−２４のいずれか１項に記載の通信システム。
29. 前記第一端末が送信元で、前記第二端末が宛先で、前記第二端末がグループに所属していない場合、前記第二端末は前記第一端末と同じグループを構築してコンテンツを共有することを特徴とする請求項２８に記載の通信システム。
30. 前記第一端末が送信元で、前記第二端末が宛先で、前記第二端末が前記第一端末と異なるグループに所属する場合、前記第二端末がグループから離れ、前記第一端末のグループに接続してコンテンツを共有することを特徴とする請求項２８に記載の通信システム。
31. 前記第二端末は、前記第一端末が有するコンテンツと自端末が有するコンテンツとが異なると判定した場合にのみ、前記グループの再構成処理を行いコンテンツを共有することを特徴とする請求項２９または３０に記載の通信システム。
32. 前記通知情報は各端末が所属するグループの端末一覧を含むことを特徴とする請求項２０−２４のいずれか１項に記載の通信システム。
33. 前記第一端末が送信元で、前記第二端末が宛先で、前記第一端末がグループに所属していない場合、前記第一端末は前記第二端末と同じグループを構築してコンテンツを共有することを特徴とする請求項３２に記載の通信システム。
34. 前記第一端末が送信元で、前記第二端末が宛先で、前記第一端末が前記第二端末と異なるグループに所属する場合、前記第一端末がグループから離れ、前記第二端末のグループに接続してコンテンツを共有することを特徴とする請求項３２に記載の通信システム。
35. 前記第一端末は、前記第二端末が有するコンテンツと自端末が有するコンテンツとが異なると判定した場合にのみ、前記グループの再構成処理を行いコンテンツを共有することを特徴とする請求項３３または３４に記載の通信システム。
36. 前記通知情報は緊急メッセージであることを特徴とする請求項２０に記載の通信システム。
37. 前記制御フレームは、ＷｉＦｉ Ｄｉｒｅｃｔに準拠したビーコン(Beacon)あるいはプローブ要求(Probe Request)であることを特徴とする請求項２０−３６のいずれか１項に記載の通信システム。
38. 前記制御フレームの通知情報を書き込むフィールドは、Ｐ２Ｐ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＥｌｅｍｅｎｔのＶｅｎｄｏｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｔｔｒｉｂｕｔｅであることを特徴とする請求項２０−３７のいずれか１項に記載の通信システム。
39. 無線通信ネットワークにおける無線端末であって、
    当該無線端末が有するコンテンツを格納する第一格納手段と、
    当該無線端末が有する通知情報を格納する第二格納手段と、
    近隣の端末もしくは他グループを探索するために送受される制御フレームに任意の情報を埋め込むことができ、前記制御フレームにより、異なるグループに所属する、もしくはグループに所属していない他の無線端末との間で通知情報を送信あるいは受信する制御手段と、
    を有することを特徴とする無線端末。
40. 前記通知情報は配信したいコンテンツを特定するための固有情報であることを特徴とする請求項３９に記載の無線端末。
41. 前記固有情報は配信したい全コンテンツのハッシュ値であることを特徴とする請求項４０に記載の無線端末。
42. 前記固有情報は自端末が有するコンテンツの一覧であることを特徴とする請求項４０に記載の無線端末。
43. 前記第二格納手段に格納された自端末の固有情報と前記他の無線端末から通知された固有情報とを比較することで、それぞれの端末が有するコンテンツの異同を判定する判定手段を更に有することを特徴とする請求項４０−４２のいずれか１項に記載の無線端末。
44. 無線通信ネットワークにおける無線端末の通信制御方法であって、
    当該無線端末が有するコンテンツを第一格納手段に格納し、
    当該無線端末が有する通知情報を第二格納手段に格納し、
    制御手段が、近隣の端末もしくは他グループを探索するために送受される制御フレームに任意の情報を埋め込むことができ、前記制御フレームにより、異なるグループに所属する、もしくはグループに所属していない他の無線端末との間で通知情報を送信あるいは受信する、
    ことを特徴とする無線端末の通信制御方法。

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