WO2004071020A1 - 通信方法及び通信装置、並びにコンピュータプログラム - Google Patents

通信方法及び通信装置、並びにコンピュータプログラム Download PDF

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Definitions

  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of transition of the operation level according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram showing a transition of a list of neighboring stations when transmitting and receiving a broadcast signal in one embodiment of the present invention.
  • the communication station The NBOI field transmitted by A contains not only the relative position of the beacon received from the local station and the beacon received from the peripheral station, but also the location where the local station transmits the auxiliary beacon (regular beacon). (Relative to the beacon), as indicated by "NBOI for TX (3Beacon TX)".
  • FIG. 13 is a diagram showing the definition and transition of the operation level (Activity Level) of each communication terminal set in the present embodiment.
  • operation level Activity Level
  • four levels from operation level 0 to operation level 3 are defined based on the operation rate.
  • the details of the transmission / reception procedure of each operation level will be described later, but here, each operation level will be briefly described.
  • FIG. 12 is a diagram showing a part of the neighboring station list in the present embodiment.
  • the communication station STA0 confirms that the transmission operation level of the communication station STA1 is at level 1 in the neighbor station list, and then transmits a beacon (B0). Call the communication station STA1 in -4). The communication station STA1 has received this beacon because the reception operation level for the communication station STA0 is at level 1, and returns an ACK in response to this call. The call and response play a role equivalent to RTS and CTS in the RTS / CTS procedure, and then data DO is transmitted from communication station STA0 to communication station STA1. After that, the communication station STA1 returns an ACK.
  • the operation level may be changed to level 0 because “data transmission / reception is performed discretely beyond the allowable value”.
  • the communication stations STA0 and STA1 also relate to each other.
  • Data transmission / reception is performed with the transmission / reception level set to level 3, and data transmission / reception is performed as soon as transmission data is generated at the communication station STA0.
  • the data is not transmitted and received frequently, and after a short time has elapsed since the transmission and reception of the data D18, the data D19 is transmitted and received, and the data is not transmitted for a while. Is falling into.
  • the communication station STA1 decides to change the reception operation level for the communication station STA0 to level 2 because data transmission and reception are performed only discretely in excess of the allowable value.
  • a page indicating to the communication station STA2 that ⁇ I want the operating state to be ACT-lall '' is sent to the communication station STA2.
  • Send information The figure shows an example in which the communication station STA0 happens to transmit.
  • the communication station STA2 understands this and, at the time T6, uses the same procedure as above at the time T6 as the notification information indicating that the own station has changed the operation state to ACT-lall. Send.
  • the communication station STA2 sets the operation state to ACT-lall, and checks the reception operation levels of all the communication stations existing in the neighboring station list.
  • Active Level-1 Active Level-2 Active Level_2-> Active Level-3 is triggered by, for example, monitoring the number of packets accumulated in the transmission buffer and setting a predetermined threshold. It may be activated by exceeding.

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Abstract

無線LANシステムなどの通信システムでの伝送時の、送信側での滞留や受信側での遅延などの問題を解決するために、他の局から送信される信号の検出により、他局とパケットの通信タイミングが衝突しないアクセス制御を行う場合に、ネットワーク内の各通信局は、ネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信して、そのビーコン信号の送信に前後する時間帯に受信動作を行う状態を設定するようにした。かかる処理を行うことで、ネットワーク内の各通信局で送受信データが存在しない場合には、最小限の送受信動作にてシステムを構成可能であり、かつ、変動する送受信データ量に従って、送受信動作状態を変遷させることにより、必要最低限の送受信動作にて、極力小さなレイテンシでのデータ転送を可能とすることができる。

Description

明 細 書
通信方法及び通信装置、 並びにコンピュータプロ グラム 技術分野
本発明は、例えばデータ通信などを行う無線 L A N ( Local Area Network： 構内情報通信網） システムに適用して好適な通信方法 及ぴ通信装置に関する。 特に、 マスタ局、 ス レーブ局の制御、 被 制御の関係なしに自立分散型のネッ トワークを構築制御局なしで 運用する場合に適用して好適な、通信方法及び通信装置に関する。
さ らに詳しく は、 本発明は、 各通信局がネッ トワーク情報など を記載したビーコンを所定のフ レーム周期毎に報知し合う ことに よ り 自律分散型の無線ネッ トワークを形成する無線通信方法及ぴ 無線通信装置、 並びにコンピュータプログラムに係り 、 特に、 各 通信局が互いに送信するビーコンの衝突を回避しながら自律分散 型の無線ネッ トワークを形成する無線通信方法及び無線通信装置、 並びにコンピュータプロ グラムに関する。 背景技術
従来、 無線 L A Nシステムのメディアアクセス制御と しては、 IEEE ( The Institute of Electrical and Electronics Engineers ) 802.11 方式で規定されたアクセス制御などが広く知られている。 IEEE802. il 方式の詳 '細につレヽては、 International Standard ISO/IE C 8802- ll : 1999(E) ANSI/IEEE Std 802.11， 1999 E dition, Part ll rWireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications などに記載されている。 IIEE 802. il 方式にお け る ネ ッ ト ワ ー キ ングは、 B SS(B asic Service Set)の概念に基づいてレヽ る。 BSS はア ク セス ポィ ン ト： AP(Access Point) のよ う なマスタ制御局が存在するィ ンフラ モ ー ド で 定義 さ れ る BSS と 、 複数の 端末局 ： MT(Mobile Terminal)のみによ り構成されるァ ドホックモー ドで定義される IBSSdndependent BSS) の二種類力 Sある。
インフラモー ド時の IEEE802. il の動作について図 2 7を用い て説明する。 インフラモー ドの BSS においては、 無線通信シス テム内にコーディネーショ ンを行うアクセスポィン トが存在し、 アクセスポィ ン ト と、 そのアクセスポィン トの周辺に存在する端 末局 MT との間で通信が行われる。 アクセスポイン トは適当な時 間間隔でビーコンと呼ばれる制御.信号を送信し、 こ のビーコンを 受信可能である端末局 MTはアクセスポイン トが近隣に存在する ことを認識し、 さ らに該アクセスポイン ト との間でコネクショ ン 確立を行う。 図 2 7では、 図 2 7 ( a ) に示した通信局 STA1 が アクセスポイン トで、 図 2 7 ( b ) に示した通信局 STA0 が端末 局 MTである場合を記載している。 通信局 STA1 は、 図 2 7に記 したよ う に、 一定の時間間隔でビーコン（Beacon)を送信する。
次回のビーコンの送信時刻は、 ターゲッ ト ビーコン送信時刻 (TBTT: Target Beacon Transmit Time) というパラメータにてビ 一コン內で報知されており、 時刻が TBTTになる と、 アクセスポ イ ン トはビーコ ン送信手順を動作させている。 また、 周辺の端末 局 MTは、 ビーコ ンを受信し、 内部の TBTTフィールドをデコー ドするこ とによ り次回のビーコン送信時刻を認識するこ とが可能 なため、 アクセスポイン ト と通信する必要がないと思われる時間 帯においては、 次回あるいは複数回先の TBTTまで受信部の電源 を落と しス リーブ状態に入ることもある（いわゆる間欠受信動作）, ビーコンには、特定の通信局宛ての情報を保持している場合には、 当該通信局にその旨を伝達するフィールドが定義されており、 ビ 一コンを受信した端末局 MTは、 現在アクセスポイン トが自局宛 ての情報を保持しているか否かを知ることができる。 図 2 7では、 通信局 STA0が通信局 STA1 のビーコンを 2回に 1 回受信する場合の例を示している。図 2 7 ( c )は、通信局 STA0 の受信部の状態を示してあり、 ハイ レベルが受信動作中で、 ロー レベルが受信停止中を示してある。通信局 STA1がビーコン B 1-0 を送信するタイ ミ ングでは、 通信局 STA0 は受信部を動作させて いる。 しかし、 ビーコン B 1-0 では、 自局宛ての情報が保持され ている旨が記載されていなかったため、 通信局 STA0 はビーコン の受信を終了する と、 受信部の動作をス ト ップさせる。 通信局 STA0は、次回の B 1-1のビーコン送信時には受信部を動作させず、 その次のビーコンである B 1-2 が送信される時刻を狙い打って受 信部を動作させている。 図 2 7では、 このビーコン B 1-2 におい て、 通信局 STA0宛ての情報が保持されているこ とが報知されて いる場合を例にとっている。
ビーコン B 1-2 を受信することによ り、 自局宛ての情報が保持 されているこ とを認識した通信局 STA0 は、 この情報を認識し受 信部を動作させ続けるこ とを通信局 STA1 に伝達すべく 、 所定の 送信手順にしたがって、 PS-Poll パケッ トを送信する。 これを受 信した通信局 STA1 は、 通信局 STA0が受信機の動作を開始した こ とを認識すると、 所定の送信手順にしたがって、 情報パケッ ト を通信局 STA0宛てに送信する。 これを誤り なく受信できた場合 には、 通信局 STA0 は、 受信確認応答信号と して ACK を送信す る。 ここで、 通信局 STA0が受信した情報パケッ トには、 これ以 上の情報が現在通信局 STA1 で保持されていない旨の情報が記載 されており、 この旨を認識した通信局 STA0 は、 再度受信部をス ト ップさせ、 間欠受信動作へと変遷する。
また、 アクセスポイン トがブロー ドキャス ト情報を送信する際 には、 アクセスポイ ン トは、 今後いつブロー ドキャス トメ ッセ一 ジを送信するかを決定するカウン トダウンを行い、 このカウン ト 値をビーコンにて報知している。 例えば、 図 2 7のビーコン B 1-2 の直後にブロー ドキャス ト情報の送信を行う場合には、 ビーコ ン B 1-0にはカウン ト値 2、 ビーコン B 1-1 にはカウン ト値 1、 ビー コ ン B 1-3 にはカウン ト値 0が記載されており、 端末局 MT は、 当該カウン ト値を参照し、 カウン ト値がゼロになった時点で受信 機を動作させるこ とによ り、 毎回ビーコンを受信するこ となく、 ブロー ドキャス ト情報を受信するこ とが可能である。
次に、 ア ドホックモー ド時の IEEE802. ilの動作について図 2
8 を用いて説明する。 ア ドホックモー ドの IBSS においては、 端 末局 （通信局） MT は複数の通信局 MT 同士でネゴシエーシ ョ ン を行った後に自律的に IBSS を定義する。 IBSS が定義される と、 通信局郡は、 ネゴシエーショ ンの末に、 一定間隔毎に TBTTを定 める。 各通信局 MT は自局内のク ロ ッ クを参照するこ とによ り TBTT になったこ とを認識する と、 ランダム時間の遅延の後、 ま だ誰もビーコ ンを送信していないと認識した場合にはビーコ ンを 送信する。 図 2 8では、通信局 STA0 と通信局 STA1 の 2台の MT 力 S IBBS を構成する場合の例を示してある。 図 2 8 ( a ) は、 通 信局 STA1が送受信するバケツ トを示してあり、 図 2 8 ( b ) は、 通信局 STA0 が送受信するパケッ トを示してあり、 図 2 8 ( c ) は、 通信局 STA0 の受信部の動作状態 （ハイ レベル受信動作中、 ロー レベル受信停止中）を示している。この場合、ビーコンは IBSS に属する通信局 STA0 か通信局 STA1 いずれかの通信局 MTが、 TBTTが訪れる毎にビーコンを送信することになる。
IBSS においても、 通信局 MT は必要に応じて送受信部の電源 を落とすス リープ状態に入るこ とがある。 IEEE802. il において は、 IBSSでス リープモー ドが適用されている場合には、 TBTTか ら しばらく の時間帯が ATIM(Announcement Traffic Indication Message) ウィ ン ドウ（Window)と して定義されている。 ATIM ゥ イ ンドウの時間帯は、 IBSS に属する全ての通信局 MT は受信部 を動作させており 、 この時間帯であれば、 基本的にはス リープモ ー ドで動作している通信局 MT も受信が可能である。
各通信局 MTは、自局が誰か宛ての情報を有している場合には、 この ATIMウィ ン ドウの時間帯においてビーコンが送信された後 に、 上記の誰か宛てに ATIMパケッ トを送信することによ り 、 自 局が上記の誰か宛ての情報を保持していることを受信側に通達す る。 ATIMバケツ トを受信した通信局 MT または、 ビーコンを送 信した通信局 MTは、 次の TBTTまで受信部を動作させておく。
図 2 8において、 まず最初の TBTTになる と、 STA0、 STA1の 各通信局 MTはランダム時間にわたり メディア状態を監視しなが らバックオフのタイマーを動作させる。 図 2 8 の例では、 通信局 STA0 のタイマーが最も早期にカウン トを終了し、 通信局 STA0 がビーコ ンを送信した場合を示している。 通信局 STA0がビーコ ンを送信したため、 これを受信した通信局 STA1 はビーコンを送 信しない。 また、 通信局 STA0 は、 ビーコ ンを送信したため、 次 回のビーコンが送信されるまで受信部を動作させておく。
次の TBTTでは、ランダムパックオフの手順によ り通信局 STA1 がビーコンを送信している。 このとき、 通信局 STA0 は、 ATIM ウィン ドウで定義される時間帯においては受信部を動作させるも のの、 この間に誰からも情報を受信しなかったため、 ATIM ゥィ ン ドウの期間が過ぎる と同時に受信部をス ト ップさせ、 次回の TBTTまでス リープ状態へと変遷する。 次回の TBTTでも、 ラン ダムパックオフの手順によ り再度通信局 STA1 がビーコ ンを送信 している。 このとき、 通信局 STA0 は、 ATIM ウィ ン ドウで定義 される時間帯において受信機を動作させている間に通信局 STA1 よ り ATIM メ ッセージを受信したため、 ATIM ウィ ン ドウの期間 が過ぎても受信部を動作させ、 通信局 STA1 から送信されてく る 情報を受信する。 通信局 STA1 は、 ATIM メ ッセージに対して受 信確認応答である ACK を受信したこ とから、 通信局 STA0 が受 信の認識をしている旨を確認した上で、 ATIM ウィ ン ドウが終了 した時点を皮切り にランダムバックオフの手順を起動しデータパ ケッ トの送信を試みる。 この後、 通信局 STA1、 STA0 と も、 次回 のビーコ ン送信までは受信部を動作させておく。
以上説明したよ うな手順によ り 、 既存の無線通信システム（ 無線 LAN など） においては、 受信すべき情報が存在しない通信局は、 次の TBTTまで送受信部の電源を落と し、 消費電力を削減するこ とが可能になっている。
特開平 8 - 9 8 2 5 5号公報には、 こ の よ う なビーコ ンを使用 した無線通信処理の従来の一例についての開示がある。
このよ うな通信制御を行う場合に、 以下のよ う な問題が存在す る。
' 送信側に生じるデータの滞留
図 2 9 に従来のシステムにおいて、 バケツ ト伝送遅延が生じて いる様子を示す。
なお、 図 2 9 ( a ) は、 通信局 STA1 の上位レイヤから送られ てく るパケッ トであり、 図 2 9 ( b ) は、 通信局 STA1 の MAC 層 で送受信されるバケツ ト（ ビーコ ンを含む） であり、 図 2 9 ( c ) は、 通信局 STA1 の MAC 層で送受信されるパケッ トであり、 図 2 9 ( d ) は、 通信局 STA1 で受信して上位レイヤに送られるパ ケッ トである。 また、 図 2 9 ( e ) は、 通信局 STA1 の受信部で の受信動作状態を示したものである。 通信局は、 一旦、 受信部を ス トップさせると、 次回のビーコン送信時刻まで受信部を動作さ せない。 したがって、 例えば図 2 9 に示したよ う に、 通信局 STA1 から通信局 STA0 にデータを転送する際に、 通信局 STA1 の上位 レイヤから定期的に情報が落と されてく るよ うな場合、 一旦、 受 信部をス トップさせた通信局 STA0 が次回受信部を動作させるの は、 通信局 STA1 がビーコンを送信する時刻であり 、 この間に通 信局 STA1 の上位レイヤから渡されたデータ D 1 からデータ D5 は、 通信局 STA1 内部にて滞留しているこ とになる。 この送信部 内部でのデータの滞留は、 送受信部間でのアプリ ケーショ ンレべ ルでのラ ウン ド ト リ ップタイ ム（RTT) の増大（ レイテンシの增 大） を招き、 スライディ ングウィン ドウを用いた ARQ が行われ ている場合には、 スループッ トが頭打ちになる問題が生じる。 ま た、オーバーフローを避けるためには、送信局である通信局 STA1 内部にデータ滞留に耐えう るだけの大きなバッファを必要と して しまい、 ハー ドウェア的制限が大き く なる という問題も内包して いる。
• 受信側に生じるアイ ドル受信区間の増大
次に受信側に生じるアイ ドル受信区間について、 図 3 0 を用い て説明する。 図 3 0 の （ a ) 〜 （ e ) は図 2 9 ( a ) 〜 （ e ) と 同じであり、 図 3 0 ( f ) は、 アイ ドル区間を示す。
また、 上記の問題を解決しょ う と した場合、 従来では情報を受信 した後も受信部を動作させておく方法が取られるが、 この場合、 例えば図 3 0に示したよ う に、 受信部は常に動作しているこ とに なる。 たしかに送信局 STA1 におけるデータの滞留は解消される ものの、 受信側である通信局 STA0 においては、 受信部を動作さ せてはいるものの実際にデータ受信を行わないアイ ドル区間 （図 3 0 ( f ) に矢印で示す区間） が多く存在し、 無駄に受信部を動 作させてしまって消費電力の観点から問題が残る。
· ブロー ドキャス ト情報のレイテンシ
また、 ィンフラモー ドにおいて送受信されるブロー ドキャス ト 情報については、 通信局 MTが何回かに一度しかビーコン情報を 受信しなく ても伝達するこ とは可能ではあるものの、 アクセスポ イン ト AP が上位レイヤから渡されたデータをブロー ドキャス ト したいなどという場合には、 上位レイヤからデータを渡されてか らカウン トダウンが終了するまでブロー ドキャス ト情報の送信を 待たせる必要があり、 実際にブロー ドキャス ト情報が送信される までの遅延量が大き く なる という問題が生じている。
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、 無線 L A N システムなどの通信システムでの伝送時の、 送信側での滞留ゃ受 信側での遅延などの問題を解決することを目的とする。 発明の開示
本発明は、 複数の通信局で構成されるネッ トワーク内での通信 であって、 他の局から送信される信号の検出によ り、 他局とパケ ッ トの通信タイ ミ ングが衝突しないアクセス制御を行う場合に、 ネッ トワーク内の各通信局は、 ネッ トワークに関する情報を記述 したビーコンを送信して、 そのビーコン信号の送信に前後する時 間帯に受信動作を行う状態を設定するよ う にしたものである。 本発明による と、 ネッ トワーク内の各通信局で、 例えば、 送受 信データが存在しない場合には、 最小限の送受信動作にてシステ ムを構成可能であり、 かつ、 変動する送受信データ量に従って、 送受信動作状態を変遷させるこ とによ り、 必要最低限の送受信動 作にて、 極力小さなレイテンシでのデータ転送を可能とするこ と ができる。 従って、 優れた通信方法及ぴ通信装置、 並びにコンビ ユ ータプログラムを提供するこ とができる。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の一実施の形態による通信装置の配置例を示す 説明図である。
図 2は、 本発明の一実施の形態による通信装置の構成例を示す プロ ック図である。
図 3 は、 本発明の一実施の形態による通信装置の詳細な構成例 を示すプロ ック図である。
図 4は、 本発明の一実施の形態によるビーコ ン送信間隔の一例 を示す説明図である。
図 5は、 本発明の一実施の形態によるビーコン送信タイ ミ ング の一例を示す説明図である。
図 6 は、 本発明の一実施の形態によるビーコン記載情報の一部 を示す説明図である。
図 7は、 本発明の一実施の形態による N O B I及ぴ N B A I 処 理手順の一例を示す説明図である。
図 8は、 本発明の一実施の形態による送信不許可区間の定義の 一例を示す説明図である。
図 9は、 本発明の一実施の形態による送信優先区間の例を示す 説明図である。
図 1 0 は、 本発明の一実施の形態によるスーパーフ レームの構 成例を示す説明図である。
図 1 1 は、 本発明の一実施の形態による通信局での通信状態の 一例を示すタイ ミ ング図である。
図 1 2は、 本発明の一実施の形態による近隣局リ ス トの一例を 示す説明図である。
図 1 3 は、 本発明の一実施の形態による動作レベルの遷移の例 を示す説明図である。
図 1 4は、 本発明の一実施の形態による動作レベル 0の送受信 手順の一例を示すタイ ミ ング図である。
図 1 5 は、 本発明の一実施の形態による動作レベル 1 の送受信 手順の一例を示すタイ ミ ング図である。
図 1 6 は、 本発明の一実施の形態による動作レベル 2への変遷 手順の一例を示すタイ ミ ング図である。
図 1 7は、 本発明の一実施の形態による動作レべノレ 2 の送受信 手順の一例を示すタイ ミ ング図である。
図 1 8 は、 本発明の一実施の形態による動作レべノレ 1 への変遷 手順の一例を示すタイ ミ ング図である。
図 1 9は、 本発明の一実施の形態による動作レべノレ 3 への変遷 手順の一例を示すタイ ミ ング図である。
図 2 0は、 本発明の一実施の形態による動作レベル 2 への変遷 手順の一例を示すタイ ミ ング図である。
図 2 1 は、 本発明の一実施の形態によるプロ一ドキャス ト信号 伝送状態の例を示す説明図である。
図 2 2は、 本発明の一実施の形態によるプロ一ドキャス ト信号 送受信手順の一例を示す説明図である。
図 2 3 は、 本発明の一実施の形態におけるブロー ドキャス ト信 号送受信時の近隣局リ ス ト の変遷を示す説明図である。
図 2 4は、 本発明の一実施の形態におけるビーコ ン信号の記載 情報の一部を示す説明図である。
図 2 5は、 本発明の一実施の形態におけるァクティブレベルァ ップロー ドの トランザクショ ンを示す説明図であ 。
図 2 6 は、 本発明の一実施の形態におけるァタティブレベルダ ゥンロー ドの トランザクショ ンを示す説明図である。
図 2 7は、 従来の無線通信システムのインフラモー ドでの送受 信状態の例を示すタイ ミ ング図である。
図 2 8は、 従来の無線通信システムのア ドホッ クモー ドでの送 受信状態の例を示すタイ ミ ング図である。
図 2 9 は、 従来の無線通信システムにおけるパケッ ト伝送遅延 の例を示すタイ ミ ング図である。
図 3 0は、 従来の無線通信システムにおける受信アイ ドル時間 の例を示すタイ ミ ング図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の一実施の形態を、 図 1〜図 2 5 を参照して説明 する。
本実施の形態において想定している通信の伝播路は無線であり かつ単一の伝送媒体 （周波数チャネルによ り リ ンクが分離されて いない場合） を用いて、 複数の機器間でネッ トワークを構築する 場合と してある。 但し、 複数の周波数チャネルが伝送媒体と して 存在する場合であっても、 同様のこ とがいえる。 また、 本実施の 形態で想定している通信は蓄積交換型の トラヒ ックであり、 パケ ッ ト単位で情報が転送される。
図 1 には、 本発明の一実施形態に係る無線通信システムを構成 する通信装置の配置例を示している。この無線通信システムでは、 特定の制御局を配置せず、 各通信装置が自律分散的に動作し、 い わゆるァ ドホック · ネッ トワークが形成されている。 同図では、 通信装置 # 0から通信装置 # 6までが、 同一空間上に分布してい る様子を表わしている。
また、同図において各通信装置の通信範囲を破線で示してあり、 その範囲内にある他の通信装置と互いに通信ができるのみならず 自 己の送信した信号が干渉する範囲と して定義される。すなわち、 通信装置 # 0は近隣にある通信装置 # 1、 # 4、 と通信可能な範 囲にあり、通信装置 # 1 は近隣にある通信装置 # 0、 # 2、 # 4、 と通信可能な範囲にあり、 通信装置 # 2は近隣にある通信装置 # 1 、 # 3、 # 6、 と通信可能な範囲にあり、 通信装置 # 3 は近隣 にある通信装置 # 2、 と通信可能な範囲にあり、 通信装置 # 4は 近隣にある通信装置 # 0、 # 1、 # 5、 と通信可能な範囲にあり、 通信装置 # 5は近隣にある通信装置 # 4、 と通信可能な範囲にあ り、 通信装置 # 6 は近隣にある通信装置 # 2、 と通信可能な範囲 にある。
ある特定の通信装置間で通信を行なう場合、 通信相手となる一 方の通信装置からは聞く こ とができるが他方の通信装置からは聞 く ことができない通信装置、 すなわち 「隠れ端末」 が存在する。 図 2は、 本例のシステムに適用される通信局を構成する無線送 受信機の構成例を示したブロ ック図である。 この例では、 アンテ ナ 1がアンテナ共用器 2を介して受信処理部 3 と送信処理部 4に 接続してあり、 受信処理部 3及ぴ送信処理部 4は、 ベースパン ド 部 5 に接続してある。 受信処理部 3 での受信処理方式や、 送信処 理部 4での受信処理方式については、 例えば無線 L A Nに適用可 能な、 比較的近距離の通信に適した各種通信方式が適用できる。 具体的には、 U W B ( Ultra Wideband)方式、 O F D M ( Orthogonal Frequency Division Multiplex ： 直交周波数分割多重） 方式、 C D M A ( Code Division Multiple Access： 符号分割多元接続） 方 式などが適用できる。
ベースバン ド部 5 は、 イ ンターフ ェース部 6 と M A C (メディ ァアクセス コ ン ト ロール） 部 7 と D L C (データ リ ンク コ ン ト口 ール） 部 8などを備えて、 それぞれの処理部で、 この通信システ ムに実装されるアクセス制御方式における各層での処理が実行さ れる。
図 3には、 本発明の一実施形態に係る無線ネッ トワークにおい て通信局と して動作する無線通信装置の機能構成をさ らに詳細に 示している。 図示の無線通信装置は、 制御局を配置しない自律分 散型の通信環境下において、 同じ無線システム内では効果的にチ ャネル ' アクセスを行なう こ とによ り、 衝突を回避しながらネッ トワークを形成するこ とができる。
図示の通り、 無線通信装置 1 0 0は、 インターフェース 1 0 1 と、 データ . ノ ッ フ ァ 1 0 2 と、 中央制御部 1 0 3 と、 ビーコ ン 生成部 1 0 4 と、 無線送信部 1 0 6 と、 タイ ミ ング制御部 1 0 7 と、 アンテナ 1 0 9 と、 無線受信部 1 1 0 と、 ビーコン解析部 1 1 2 と、 情報記憶部 1 1 3 とで構成される。
イ ンターフェース 1 0 1 は、 この無線通信装置 1 0 0 に接続さ れる外部機器 （例えば、 パーソナル ' コンピュータ （図示しない） など） との間で各種情報の交換を行なう。
データ ' バッファ 1 0 2は、 インターフェース 1 0 1経由で接 続される機器から送られてきたデータや、 無線伝送路経由で受信 したデータをインターフェース 1 0 1経由で送出する前に一時的 に格納しておく ために使用される。
中央制御部 1 0 3は、 無線通信装置 1 0 0における一連の情報 送信並びに受信処理の管理と伝送路のアクセス制御を一元的に行 なう。 中央制御部 1 0 3では、 例えば、 ビーコン衝突時における 衝突回避処理などの動作制御が行なわれる。
ビーコン生成部 1 0 4は、 近隣にある無線通信装置との間で周 期的に交換される ビーコン信号を生成する。 無線通信装置 1 0 0 が無線ネッ トワークを運用するためには、 自 己のビーコン送信位 置や周辺局からのビーコン受信位置などを規定する。 これらの情 報は、 情報記憶部 1 1 3 に格納されると と もに、 ビーコン信号の 中に記載して周'囲の無線通信装置に報知する。 ビーコン信号の構 成については後述する。 無線通信装置 1 0 0は、 伝送フ レーム周 期の先頭でビーコンを送信するので、 無線通信装置 1 0 0が利用 するチャネルにおける伝送フレーム周期はビーコン間隔によって 定義されるこ とになる。
無線送信部 1 0 6 は、 データ . バッファ 1 0 2に一時格納され ているデータやビーコン信号を無線送信するために、 所定の変調 処理を行なう。 また、 無線受信部 1 1 0は、 所定の時間に他の無 線通信装置から送られてきた情報やビーコンなどの信号を受信処 理する。
無線送信部 1 0 6及び無線受信部 1 1 0 における無線送受信方 式は、 例えば無線 L ANに適用可能な、 比較的近距離の通信に適 した各種の通信方式を適用するこ とができる。 具体的には、 UW B (U l t r a W i d e B a n d ) 方式、 O F DM (O r t h o g o n a 1 F r e q u e n c y D i v i s i o n M u 1 t i 1 e x i n g ： 直交周波数分割多重） 方式、 C DMA ( C o d e D i v i s i o n M u l t i p l e A c c e s s : 符号分割多元接続） 方式などを採用するこ とができる。
アンテナ 1 0 9は、 他の無線通信装置宛に信号を所定の周波数 チャネル上で無線送信し、 あるいは他の無線通信装置から送られ る信号を収集する。 本実施形態では、 単一のアンテナを備え、 送 受信をと もに並行しては行なえないものとする。
タイ ミ ング制御部 1 0 7は、 無線信号を送信並びに受信するた めのタイ ミ ングの制御を行なう。 例えば、 伝送フ レーム周期の先 頭における自 己のビーコン送信タイ ミ ングゃ、 他の通信装置から のビーコン受信タイ ミ ング、 他の通信装置とのデータ送受信タイ ミ ング、 並びにスキャン動作周期などを制御する。
ビーコン解析部 1 1 2は、 隣接局から受信できたビーコン信号 を解析し、 近隣の無線通信装置の存在などを解析する。 例えば、 隣接局のビーコンの受信タイ ミ ングゃ近隣ビーコン受信タイ ミ ン グなどの情報は近隣装置情報と して情報記憶部 1 1 3 に格納され る。
情報記憶部 1 1 3 は、 中央制御部 1 0 3 において実行される一 連のアクセス制御動作などの実行手順命令 （衝突回避処理手順な どを記述したプログラム） や、 受信ビーコンの解析結果から得ら れる近隣装置情報などを蓄えておく。
本実施形態に係る 自律分散型ネッ トワークでは、 各通信局は、 本実施形態に係る 自律分散型ネッ トワークでは、 各通信局は、 所 定のチャネル上で所定の時間間隔でビーコ ン情報を報知するこ と によ り、 近隣 （すなわち通信範囲内） の他の通信局に自己の存在 を知ら しめると と もに、 ネッ トワーク構成を通知する。 ビーコン 送信周期のことを、 ここではスーパーフ レーム （ S u p e r F r a m e ) と定義し、 例えば 8 0 ミ リ秒とする。
新規に参入する通信局は、 スキャ ン動作によ り周辺局からのビ ーコ ン信号を聞きながら、 通信範囲に突入したこ とを検知する と ともに、 ビーコンに記載されている情報を解読するこ とによ りネ ッ トワーク構成を知るこ とができる。 そして、 ビーコ ンの受信タ ィ ミ ングと緩やかに同期しながら、 周辺局からビーコンが送信さ れていないタイ ミ ングに自局のビーコ ン送信タイ ミ ングを設定す る。
次に、 本例の通信装置を複数台用意して構成される無線ネッ ト ワークで実行される通信処理動作について説明する。
本実施の形態において想定している無線通信システムは、 各通 信局が、 用意された伝送路を使用して、 一定時間毎にビーコ ン信 号を送信し、 自局のプレゼンスを報知しているよ う な場合を例と してある。 ただし、 本実施の形態で期待される効果は、 伝送路を 時分割でシェアする無線通信システム全般にも有効である。
図 4に、 本実施の形態の無線通信システムにおけるビーコ ン送 信間隔の一例を示す。図 4の例では、通信局 STA0、 STA1、 STA2、 STA3 と 4 つの通信局が存在している場合を例にとっている。 ネ ッ トワークに参画する各通信局は、 通信局の存在を周辺に知らせ たりする 目的で、 スーパーフ レーム間隔で周期的にビーコ ンを送 信する。 こ こでは、 周期を 8 0 [msec]と仮定し、 8 0 [msec]ごと に ビー コ ンを送信する場合を用いて以下説明を行 う が、 8 0 [msec]に限定しているわけではない。 ビーコ ンで送信される情報が 1 0 0 Byteだとすると、送信に要す る時間は 1 8 [usee]となる。 8 0 [msec]に 1 回の送信なので、 1 通信局分のビーコ ンのメディア占有率は 1/4444 と十分小さい。 ステーショ ンに送信信号が到着していない場合でもビーコ ンは送 信するため無駄に見えるが、 送信時間率で 1/4444 と十分小さい ため、 大きな問題とはならない。
各通信局は、 周辺の通信局から送信されるビーコ ンを受信して 確認しながら、 ゆるやかに同期する。 ネッ トワーク内に新規に通 信局が表れた場合、 新規通信局は周辺の通信局からビーコ ンが送 信されていないタイ ミ ングに、 自局のビーコン送信タイ ミ ングを 設定する。このよ うにまた、互いの通信局のビーコン送信時刻は、 図示されている とおりオフセッ トされており、 互いのビーコン信 号が重ならないよ う に周囲のビーコンを受信しながら、 自局のビ ーコン送信タイ ミ ングを制御している。
図 5 には、 スーパーフ レーム内で配置可能なビーコ ン送信タイ ミ ングの構成例を示している。 但し、 同図に示す例では、 8 0 ミ リ秒からなるスーパーフ レーム内における時間の経過を、 円環上 で時針が右回りで運針する時計のよ う に表している。
図 5 に示す例では、 0から Fまでの合計 1 6個の位置 0〜 Fが ビーコ ン送信を行なう こ と ができ る時刻すなわちビーコ ン送信タ イ ミ ングを配置可能な 「ス ロ ッ ト」 と して構成されている。 図 2 を参照しながら説明したよ う に、 既存の通信局が設定したビーコ ン間隔のほぼ真中のタイ ミ ングで新規参入局のビーコ ン送信タイ ミ ングを順次設定していく というアルゴリ ズムに従って、 ビーコ ン配置が行なわれたものとする。 B m i nを 5 ミ リ秒と規定した 場合には、 1 スーパーフ レームにっき最大 1 6個までしかビーコ ンを配置するこ とができない。 すなわち、 1 6台以上の通信局は ネッ トワークに参入できない。 なお、 図 4並びに図 5では明示されていないが、 各々のビーコ ンは、 各ビーコ ン送信時刻である T B T T ( T a r g e t B e a c o n T r a n s m i s s i o n T i m e ) カ ら故意に若干の 時間オフセッ トを持った時刻で送信されている。 これを 「 T B T Tオフセッ ト」 と呼ぶ。 このよ う に T B T Tオフセッ トが設定さ れる TBTT Offset Indicator Sequence(TOIS)フィール ドを定義し ておく。 TOIS には、 今回のビーコンが TBTTに比してどのく ら い故意にずら して送信が行われたかを示すビーコン送信オフセッ ト値が記されている。 本実施形態では、 T B T Tオフセッ ト値は 擬似乱数にて決定される。 この擬似乱数は、 一意に定められる擬 似ランダム系列 TOIS ( T B T T O f f s e t I n d i c a t i o n S e q u e n c e ) によ り決定され、 TOISはスーパーフ レーム周期毎に更新される。
T B T Tオフセッ トを設けることによ り 、 2台の通信局がスー パーフ レーム上では同じス ロ ッ トにビーコ ン送信タイ ミ ングを配 置している場合であっても、 実際のビーコ ン送信時刻がずらすこ とができ、あるスーパーフ レーム周期にはビーコンが衝突しても、 別のスーパーフ レーム周期では各通信局は互いのビーコ ンを聞き 合う （あるいは、 近隣の通信局は双方のビーコンを聞く） こ とが できるので、 自局のビーコンが衝突したこ とを認識できる。 通信 局は、 スーパーフレーム周期毎に設定する TOI をビーコ ン情報に 含めて周辺局に報知する。
また、 本実施形態では、 各通信局は、 データの送受信を行なつ ていない場合には、 自局が送信する ビーコ ンの前後は受信動作を 行なう ことが義務付けられる。 また、 データ送受信を行なわない 場合であっても、 数秒（本明細書ではこの時間間隔を" T_SCAN"と 定義する。）に一度は 1 スーパーフ レームにわたり連続して受信機 を動作させてスキャ ン動作を行ない、 周辺ビーコ ンのプレゼンス に変化がないか、 あるいは各周辺局の T B T Tがずれていないか を確認することも義務付けられる。 そして、 T B T Tにずれを確 認した場合には、 自局の認識する T B T T群を基準に一 B m i n / 2 ミ リ秒以内を T B T Tと規定しているものを 「進んでいる」、 + B m i n / 2 ミ リ秒以内を T B T Tと規定しているものを 「遅 れている」 ものと定義し、 最も遅れている T B T Tに合わせて時 刻を修正する。
• NBOI フィールド
また、 ビーコ ンで送信される情報の一つと して、 Neighborin g Beacon Offset Information (NBOI)フィールドの記述例を図 6 に示す。 NBOI には、 自局が受信可能なビーコ ンの位置 （受信時 刻） を自局のビーコンの位置 （送信時刻） からの相対位置 （相対 時間） でビッ トマップにて記載する。 図 6 に示す例においては、 最小間隔 Bmin=5[msec]で、 ビーコ ン送信位置が 16種類しか存在 できない場合を例にとっており 、 故に NBOIフィール ド長が 1 6 ビッ ト となっているが、 16 ビッ トに限られるわけではない
図 6の例では、 図 5 における通信局 〔番号 0〕 が、 「通信局 〔番 号 1〕 ならびに通信局 〔番号 9〕 からのビーコ ンが受信可能であ る」 旨を伝える NBOIフィールドの例が示されている。 受信可能 なビーコ ンの相対位置に対応するビッ ト に関し、 ビーコ ンが受信 されている場合にはマーク、 受信されていない場合にはスペース を割り 当てる。 図 6の例では、 0 ビッ ト 目、 1 ビッ ト 目、 ならび に 9 ビッ ト 目がマーク されている。 0 ビッ ト 目のマークは、 自身 のビーコンが送信されていることを示し、 1 ビッ ト 目のマークは、 該ビーコ ンの TBTTから B m i n * 1遅れたタイ ミ ングでビーコ ンが受信されているこ とを示す。同様に、 9 ビッ ト 目のマークは、 該ビーコ ンの TBTTから B m i n * 9遅れたタイ ミ ングでビーコ ンが受信されているこ とを示す。 なお、 詳細は後述するが、 例えば、 補助ビーコ ンを送信する場合 などのこの他の目的で、 ビーコンが受信されていないタイ ミ ング に対応する ビッ トに関してマークを行ってもかまわない。
• NBAI フ ィ ール ド
また、 ここでは、 NBOI フィールドと類似して、 同じく ビーコ ンで送信される情報の一つと して、 Neighboring Beacon Activity Information (NBAI)フ ィ ール ドを定義する。 NBAI フィ ール ドに は、 自局が実際に受信を行っているビーコ ンの位置 （受信時刻） を自局のビーコ ンの位置からの相対位置でビッ トマップにて記載 する。 即ち、 N B A I フィール ドは、 自局が受信可能なァクティ プの状態にあることを示す。 さ らに、 前記 N B O I と N B A I の 二つの情報によ り 、 スーパーフ レーム内のその ビーコ ン位置で自 局がビーコ ンを受信する情報を提供する。 即ち、 ビーコンに含ま れる N B O I 並びに N B A I フ ィ ール ドによ り、各通信局に関し、 下記の 2 ビッ ト情報を報知するこ とになる。
N B A I N B O Δεσχριπτιον
I
0 0 当該時刻においてピーコンの存在が認識さ れていない
0 1 当該時刻においてピーコンの存在は認識し ている
1 0 当該時刻においてアクティブな状態になつ ている
1 1 当該時刻においてビーコ ンの受信を行なつ ている
• ΝΒΟΙ/ΝΒΑΙの ORをとる処理
図 7には、 新規に参入した通信局 Aがスキャ ン動作によ り周辺局 から受信したビーコンから得た各ビーコ ンの N B O I に基づいて 自局の T B T Tを設定するまでの様子を示している。
通信局は、 スキャ ン動作によ りスーパーフ レーム内に 3つの局 0〜 2からのビーコンが受信できたとする。
周辺局のビーコ ン受信時刻を自局の正規ビーコ ンに対する相対 位置と して扱い、 N B O I フ ィ ール ドはこれをビッ トマップ形式 で記述している （前述）。 そこで、 通信局 Aでは、 周辺局から受信 できた 3つのビーコ ンの N B O I ブイ一ノレドを各ビーコ ンの受信 時刻に応じてシフ ト し、 時間軸上でビッ トの対応位置を揃えた上 で、 各タイ ミ ングの N B O I ビッ トの O Rをとるこ とで、 N B O I を統合して参照する。 具体的にその手順を説明する、 ビーコ ン 1 は、 ビーコン 0の送信タイ ミ ングを基準と して 3ス ロ ッ ト遅れ て受信されている。 こ の情報を通信局はメモリ などに保持する。 そ して、 ビーコ ン 1 に含まれる N B O I フィール ドの後ろ 3ス ロ ッ トを先頭にシフ トさせ、 この情報をメ モ リ等に保持する （図 7 第二段）。ビーコ ン 2についても同様の処理を行う（図 7第三段）。
周辺局の N B O I フィールドを統合して参照した結果、 得られ ている系列が図 7中 " O R o f N B O I s "で示されてレヽる 「 1 1 0 1， 0 0 0 1， 0 1 0 0， 1 0 0 0」 である。 1 はスーパー フ レーム内で既に T B T Tが設定されているタイ ミ ングの相対位 置を、 0は T B T Tが設定されていないタイ ミ ングの相対位置を 示 している。 こ の系列において、 スペース（ゼロ）が最長ラ ン レン ダスとなる場所が新規にビー ンを配置する侯補となる。 図 7に 示す例では、 最長ラ ンレングスが 3であり、 候補が 2箇所存在し ているこ とになる。 そして、 通信局 Aは、 このう ち 1 5 ビッ ト 目 を自局の正規ビーコ ンの T B T Tに定めている。
通信局 Aは、 1 5 ビッ ト 目の時刻を自局の正規ビーコンの T B T T (すなわち自局のスーパーフ レームの先頭） と して設定し、 ビーコ ンの送信を開始する。 このとき、 通信局 Aが送信する N B O I フ ィ ール ドは、 ビーコ ン受信可能な通信局 0〜 2の ビーコ ン の各受信時刻を、 自局の正規ビーコンの送信時刻からの相対位置 に相当するビッ ト位置をマーク したビッ トマップ形式で記載した ものである、 図 7 中の " N B O I f o r T X ( 1 B e a c o n T X )" で示す通り となる。
なお、 通信局 Αが優先送信権利を得るなどの目的で補助ビーコ ンを送信する際には、 さ らにこ の後、 周辺局の N B O I フィール ドを統合した " O R o f N B O I s " で示されてレヽる系列のス ペース（ゼロ）の最長ラ ンレングスを探し、 探し当てたスペース の 箇所に補助ビーコ ンの送信時刻を設定する。 図 7に示す例では、 2つの補助ビーコ ンを送信する場合を想定しており， "O R o f N B O I s " の 6 ビッ ト 目 と 1 1 ビッ ト 目のスペースの時刻に補 助ビーコンの送信タイ ミ ングを設定している。 この場合、 通信局 Aが送信する N B O I フ ィ ール ドは、 自局の正規ビーコン並びに 周辺局から受信するビーコ ンの相対位置に加え、 さ らに自局が補 助ビーコ ンの送信を行なっている箇所 （正規ビーコ ンに対する相 対位置） にもマーク され、 " N B O I f o r T X ( 3 B e a c o n T X)" で示されている通り となる。
各通信局が上述したよ うな処理手順で自局のビーコン送信タイ ミ ング Τ Β Τ Τを設定してビーコ ンの送信を行なう場合、 各通信 局が静止して電波の到来範囲が変動しないという条件下では、 ビ 一コ ンの衝突を回避する 'こ とができる。 また、 送信データの優先 度に応じて、 補助ビーコン （又は複数のビーコンに類する信号） をスーパーフ レーム内で送信するこ とによ り、 優先的にリ ソース を割り 当て、 Q o S通信を提供するこ とが可能である。 また、 周 辺から受信したビーコン数 （ N B O I フィールド） を参照するこ とによ り、 各通信局がシステムの飽和度を自律的に把握するこ と ができるので、 分散制御システムであり ながら、 通信局毎に系の 飽和度を加味しつつ優先 トラヒ ックの収容を行なう ことが可能と なる。 さ らに、 各通信局が受信ビーコ ンの N B O I フィ ール ドを 参照するこ とで、 ビーコ ン送信時刻は衝突しないよ う に配置され るので、 複数の通信局が優先 トラヒ ックを収容した場合であって も、 衝突が多発するといつた事態を避けるこ とができる。
このよ う に、通信局が、新規にネッ トワークに参入する際には、 各通信局から受信したビーコンから得た NBOIの和をとつた結果 スペースのラ ンレングスが最長となる区間の中心をビーコ ン送信 タイ ミ ングと して定める。
上述の説明は、 N B O I フィールドを O Rで参照する例を示し たが、 N B A I フィールドも同様の手順によ り和 （O R) を参照 することによ り、 マーク されているタイ ミ ングのビーコン送信時 刻においては、 送信を行わないよ う制御を行う。 即ち、 通信局が、 なんらかの情報を送信する際には、 周辺通信 局から送信されるビーコンを随時受信しておき、 各通信局から受 信したビーコンから得た NBAIフィール ドの和 （O R ) をとつた 結果、 マーク されているタイ ミ ングの ビーコ ン送信時刻において は、 送信を行わないよ う制御を行う。
図 8に、 この際の処理を示す。 ここでは、 NBAI フィールドが 8 ビッ トである場合が示されており、 上述した手順で各受信ビー コ ンの N B A I フ ィ ール ドの和 （O R ) をとつた結果、 0 ビッ ト 目 と 4 ビッ ト 目 と 6 ビッ ト 目がマーク されている場合を例にとつ ている。 0 ビッ ト 目は自局のビーコンのことであり と く に付加処 理は行わない。 4 ビッ ト 目がマーク されているので、 4 ビッ ト 目 のビーコ ン送信時刻である時刻 T4 においては、 自局の送信許可 フラグを下げ送信を行わないよ う にする。 また、 6 ビッ ト 目に関 しても同様であり 、 対応する時刻 T6 では、 自局の送信許可フラ グを下げ送信を行わないよ う にする。 これによ り、 ある通信局が ある通信局のビーコンを受信したい場合には、 送信局はこの受信 を妨げることがなく なり、 信頼性の高い送受信を行う ことが可能 となる。
• 送信優先区間 TPP
各通信局は、ビーコンを一定間隔で送信しているが、本例では、 ビーコンを送信した後しばらく の間は、 該ビーコ ンを送信した局 に送信の優先権を与える。 ビーコ ン送信局に優先送信権が与えら れる様子を図 9 に示す。 図 9 では、 こ の送信優先区間 と して 480[usec] が与えられる場合の例を示している。 こ の優先区間を Transmission PrioritizedPeriod(TPP) と定義する。 T P Pは、 ビ ーコ ン送信直後に開始し、 TBTTから T— TGP経過した時刻に終了 する。 各通信局はスーパーフ レームごとにビーコ ンを送信するた め、 基本的には各通信局に対して、 同時間率の TPPが配布される 形となる。 一の通信局の TPPが満了する と、 他の通信局がビーコ ンを送信するまでの間が Fairly Access Period (FAP) となる。 Fairly Access Period(FAP) では、通常の C S MA/ C A方式 （若 しく は、 後述する P S MA/C A方式） による公平なメディア獲 得競合が行なわれる。
図 1 0 はスーパーフ レームの構成を示している。 同図に示すよ う に各通信局からのビーコ ンの送信に続いて、 そのビーコ ンを送 信した通信局の TPP が割り 当てられ、 TPP の長さ分だけ時間が 経過する と FAP になり、次の通信局からのビーコンの送信で FAP が終わる。 なお、 こ こではビーコ ンの送信直後から TPP が開始 する例を示したが、 これには限定されるものではなく 、 例えば、 ビーコ ンの送信時刻から相対位置 （時刻） で TPP の開始時刻を 設定してもかまわない。 また、 TPP は、 TBTT力、ら 4 8 0 [μ sec] といった形で定義される場合もある。 また、 図 9 に示す通り、 T P Pの領域は、 T B T Tを基準にした期間 T_TPP を持って満了 するため、 T B T Tオフセッ トによ り ビーコ ンの送信時刻が遅れ た場合には、 T P Pの領域は削減されるこ とになる。
典型的な通信局の送受信手順例について図 1 1 を用いて説明す る。図 1 1 では、通信局 STA0 と通信局 STA1に関しての説明が、 通信局 STA0 から通信局 STA1 に対して送信を行う場合を例にと つて、 なされている。 各通信局は、 毎回、 他局のビーコ ン信号を 受信している とは限らない。 上位レイヤからの指示などによ り、 受信頻度を落と している場合もある。 図 1 1 ( a ) が通信局 STA0 と通信局 STA1 の間で送受信されるバケツ 卜のシーケンス図を示 し、 図 1 1 ( b ) が通信局 STA0 の送信部の状態、 図 1 1 ( c ) が通信局 STA0 の受信部の状態を示している。 であり 、 送受信部 の状態は、 ハイ レベルがアクティブ状態 （受信又は送信を試みて いる状態） であり、 ローレベルがス リープ状態を示している„ まず、 通信局 STAO はメディアがク リ アなことを確認した後に ビーコ ンを送信する。このビーコ ン中の TIM と（あるいは） PAGE において、 通信局 STA1 が呼び出されているものとする。 該ビー コンを受信した通信局 STA1 は、 ページング情報に対する レスポ ンスを行う （ 0 )。 この レスポンスは通信局 STA0 の TPP 中に相 当するため、 優先権を得ているため SIFS 間隔で送信される。 以 降、 TPP 内での通信局 STA1 と通信局 STA0の間の送受信は優先 権を得ているため SIFS 間隔で送信される。 レスポンスを受信し た通信局 STA0 は、 '通信局 STA1 が受信可能状態にあるこ とを確 認すると、 通信局 STA1宛てのパケッ トを送信する （ 1 )。 さ らに 図 1 8では、 通信局 STA1宛てのバケツ トが存在するのでも う一 つバケツ トを送信している （ 2 )。 2つ分のバケツ トを受信した通 信局 STA1 は、 これらが正常に受信されたこ とを確認した上で、 ACK を送信する （ 3 )。 その後、 通信局 STAOは最後のバケツ ト を送信する （ 4 )。 と ころが、 先の ACK を受信した間に通信局 STA0 の TPP が終了し、 （ 4 ) の送信時は FAP に突入している。 FAP においては、 送信優先権がないため （ 4 ) のパケッ トに関し ては LIFS+ パ ッ ク オフの間隔で送信を行う。通信局 STA1は（ 4 ) のパケッ トに対応する ACK を送信する （ 5 )。
最後の送信が行われてからしばらく の間をリ ッス ンウィ ンドウ ( Listen Window ) と定義し、 各通信局は受信機を動作させるこ とを義務付ける。 図 1 1 にもこの様子が示されている。 リ ツス ン ピリオド内で受信パケッ トが存在しない場合、 通信局はス リープ 状態へと状態を変更し、 送受信機をス ト ップさせ消費電力の削減 を試みる。 各端末のパワーセーブ動作についての詳細を次に説明 する。 ，
• 動作レべノレ（Activity Level)の定義
データの送受信が行われない場合には、 自動的にパワーセーブが 行われ、 データの送受信を行う場合には、 相応の処理手順が動作 する。 送受信データの有無によ り 、 MAC レイ ヤの間欠動作率は変 動する。
図 1 3 は、 本実施の形態で設定される各通信端末の動作レベル (Activity Level)の定義ならびに遷移を示す図である。 こ こでは、 動作率などに基づき、 動作レベル 0から動作レベル 3 までの 4段 階が定義される。 各動作レベルの詳細の送受信手順に関しては後 述するが、 こ こでは、 簡単に各動作レベルの説明を行う。
動作レベル 0は、 他局との間で情報や信号を送受信していない状 態に相当する。 ビーコ ンの送信と ビーコ ン送信タイ ミ ング近辺で 受信機を動作させているだけの状態である。 この状態にて、 上位 レイヤから送信すべきデータが発生した場合あるいは他局から呼 び出された場合には、 動作レベル 1へと変遷する。
動作レベル 1では、 特定局 （あるいは近隣の全ての通信局） と の間で最低限の帯域で送受信を行う状態に相当する。 ビーコンの 送受信に関しては互いに送受信処理を行い、 これに起因してデー タなどが送受信される状態である。 送受信すべきデータ量が動作 レベル 1でハン ドルするには多量になったと判断される場合に は、 動作レベル 2へと変遷する。
動作レベル 2 では、 スーパーフ レーム毎に送信される ビーコ ン の送信時刻の合間に離散的に送信 ト リガを生成し、 送信 ト リガが かかった時点においてもデータの送受信を行う状態である。 送受 信すべきデータ量が動作レベル 2でハン ドルするには多量になつ てきたと判断される場合には、 動作レベル 3へと変遷する。
動作レベル 3では、 全時間帯において、 データの送受信を行う 状態に相当する。 送信局ならび受信局は、 連続的に送受信動作を 行い、 送信側で送信すべきデータが発生する と直ちに送信手順を 起動する。 各動作レベルにおいて、 送信すべきデータ量が少量になってき たと判断される時間が十分長く なったと判断される場合 （例えば タイマーで管理） には、 一つ下の動作レベルへと変遷する。
• 近隣局リ ス ト （ Neighbor List)
図 1 2は、 本実施の形態における近隣局リ ス トの一部を示す図 である。
各通信局は、 隣接局情報を局単位で保持しており、 この情報を 近隣局リ ス ト という形で管理している。 近隣局リ ス ト には、 局単 位で、 ビーコ ンの送信タイ ミ ングや,自局との間の伝播路の状態な どが格納されている。
本実施の形態においては、 この近隣局リ ス トにおいて、 把握し ている各隣接局の動作レベルを送信ならぴ受信に分けて管理する, 図 1 2では、 図 4における通信局 STA0 (図 1 2 の左側） と通信 局 STA1 (図 1 2 の右側） における近隣局リ ス ト の例が示されて いる。 通信局 STA0 の近隣局リ ス トにおいては、 通信局 STA0 が ビーコ ンを受信可能な通信局 STA1、 STA2、 STA3 の 3局分がレ コー ドと して登録されており、 各局に対する送信時に参照する動 作レベルと受信時に参照する動作レベルが記載されている。 こ こ で示した例においては、 通信局 STA0、 STA1 とも全局に対して送 信ならび受信と も動作レベル 0 (図中では ACT-0 にて表記） で ある場合が記載されている。
• 動作レベル 0時の動作
図 1 4は、 動作レベル 0の場合の送受信手順を示す図である。 図では、 通信局 STA0 と通信局 STA1 に関しての説明を行ってい る。 図 1 4 ( a ) は、 通信局 STA0 での受信動作状態であり、 図
1 4 ( b ) は、 通信局 STA0 での送信状態であり、 図 1 4 ( c ) は、 通信局 STA1 での送信状態であり、 図 1 4 ( d ) は、 通信局
STA1 での受信動作状態である。 受信動作状態については、 ハイ レベルが受信動作中を示し、 ローレベルが受信動作停止中を示す
(図 1 5以降の図における受信動作状態も同じ）。 以降、 同様の図 を用いて説明を行っていく。
動作レベル 0では、 各通信局は、 自局のビーコ ン送信時刻に先 立ちメディアがク リアであるか否かを判断するために受信部を動 作させ、 ク リ アであればビーコ ン送信時刻にビーコ ンを送信し、 その後、 上述したリ ツス ンウィ ン ドウ（Listen Window) と呼ばれ る時間帯にわたり受信部を動作させ、 自局宛てのデータが受信さ れなければ、 次回のビーコ ン送信まで送受信部をス ト ップさせて いる。 即ち、 動作レベル 0は、 必要最低限の送受信処理を行う状 態であり、 最大限の低消費電力動作をするモー ドである。 動作レ ベル 0においては、 下記の動作を行う ことになる。
• スーパーフ レーム周期（T— SF)ごとのビーコ ンの送信動作 . ビーコン送信後 Listen Window間の受信動作
· T— SCAN ごとにスーパーフ レーム周期（T_SF)にわたつて行わ れるスキャ ン動作 .
動作レベル 0においては、 データ送受信に要する Latencyは最大 片道でスーパーフ レーム周期 T— SF[msec]となる。 こ の動作モー ドでは、 他局のビーコンを受信しないため、 ハー ドウェア部分に おける低消費電力動作を実現する。
通信局 STA0 における近隣局リ ス トの通信局 STA1 に関する受 信動作レベルが図 1 4の最上段 （図 1 4 ( a ) の上側） に示され ており 、 これが図 1 2 における通信局 STA0 の近隣局リ ス トの (A)(2)項目に対応する。 通信局 STA0 における近隣局リ ス ト の通 信局 STA1 に関する送信動作レベルが、 受信動作レベルの直ぐ下 に示されており、 これが図 1 2における通信局 STA0 の近隣局リ ス トの（A)(1)項目に対応する。
また、 通信局 STA1 における近隣局リ ス ト の通信局 STA0 に関す る受信動作レベルが、 図 1 4 ( d ) の受信状態の直ぐ下に示され ており 、 これが図 1 2 における通信局 STA1 の近隣局リ ス トの (A)(2)項目に対応する。 通信局 STA1 における近隣局リ ス ト の通 信局 STA0 に関する送信動作レベルが、 図 1 4 の最下段に示され ており 、 これが図 1 2における通信局 STA1 の近隣局リ ス トの (A)( 1)項目 に対応する。 以降の説明でも同様の対応関係になって いるこ とを前提と して話を進める。 即ち、 図 1 2の近隣局リ ス ト の中身は、 図 1 4で示した各端末の動作レベルを表記しているこ とになる。
上記の動作レベル 0の送受信処理の過程で、 送信あるいは受信す べきデータが存在する場合には、 動作レベル 1へと変遷する。 . 動作レベル 1 時の動作
図 1 5は、 動作レベル 1 の場合の送受信手順を示す図である。 動作レベル 1では、 動作レベル 0 の動作に加え、 周辺局のビーコ ンを受信する状態であり、周辺局数に応じて消費電力が変動する。 動作レベル 1においては、 下記の動作を行う。
• スーパーフ レーム周期 （T— SF) ごとのビーコ ン送信動作 • ビーコン送信後 Listen Window間の受信処理動作
• 自局が認識している周辺局のビーコ ンの受信処理動作
· T— SCANごとにスーパーフ レーム周期 （T—SF) にわたつて行 われるスキャ ン動作
図 1 5 ( a ) は、 通信局 STA0 での受信動作状態であり、 図 1 5 ( b ) は、 通信局 STA0 でのパケッ トの送受信状態であり、 図 1 5 ( c ) は、 通信局 STA1 でのパケッ トの送受信状態であり 、 図 1 5 ( d ) は、 通信局 STA1 での受信動作状態である。 また、 図 1 5 ( a ) の上側に、 通信局 STA0 での受信 （R x ) 動作レベル 及び送信 （ T X ) 動作レベルを、 図 1 5 ( d ) の下側に、 通信局 STA1 での受信 （R x ) 動作レベル及び送信 （T x ) 動作レベル を示してある。 図 1 5では、 通信局 STA0 からの送信要求に応じ て動作レベル 0から動作レベル 1 に変遷し、 その後、 動作レベル 0に戻る場合を例にとっている。
通信局 STA0、 STAl と もはじめは送信ならぴ受信の動作レベル は 0であるが、 通信局 STA0 において通信局 STA1 に送信すべき データ DOが発生する と、この時点で、通信局 STA0の通信局 STA1 に関する受信動作レベルがレベル 1へと変遷し、 通信局 STA1 の ビーコン（B 1-3)送信時刻で通信局 STA1 のビーコンを受信する。 このビーコン受信を ト リ ガに通信局 STA1 に対して送信要求があ る旨のページング情報を送信すると、 通信局 STA1は、 「 STA1が 自局宛てに送信する情報を有している」 旨を認識し、通信局 STA0 に関する動作レベルを送信/受信と もどもレベル 1へと変更する c さ らに、通信局 STA1は、上記ページング情報を了解した旨の ACK を通信局 STA0 に返送し、 これを受信した通信局 STA0 は、 通信 局 STA1に関する送信動作レベルをレベル 1へと変更する。
その後、 通信局 STA0 のビーコ ン送信時刻になる と、 通信局 STA0 は、 近隣局リ ス トにおいて通信局 STA1 に関する送信動作 レベルがレベル 1 になっているこ と を確認した上で、 ビーコン (B0-4)にて通信局 STA1を呼び出す。通信局 STA1は、通信局 STA0 に関する受信動作レベルが レベル 1 になっているため、 このビー コンを受信しており 、 こ の呼出しに応答する ACK を返送する。 この呼出しと応答が RTS/CTS 手順の RTS と CTS に相当する役 割を担い、 その後に通信局 STA0から通信局 STA1 に送信すべく データ DO が送信される。 その後、 通信局 STA1 は ACK を返送 する。 通信
局 STA0、 STAl と もその後、 リ ツス ンウィ ン ドウ（LW)にわたり 受信部を動作させるが、 受信データがないため、 その後受信部を ス ト ップさせる。 動作レベル 1では、 上記の手順によ り、 基本的には、 データ送 信側のビーコン送信を皮切り にデータの送受信が行われる。なお、 送信データが小さい場合には、 通信局 STA0 は、 通信局 STA1 が 送信する ビーコン（B 1-3)の直後に当該データを送信するこ と もで さる。
また、 ここでは、 STA0 と STA1 の 2局が存在する例を説明し ているが、 さ らに多く の局が周辺に存在する場合、 いずれかの局 に対する送信動作レベルが 1 となった局 （すなわちデータをいず れかの局に送信する局） は、 送信ならび受信動作レベルが 0に設 定されている局のビーコン受信を行う場合もある。
図 1 5 の例では、 さ らにその後、 動作レベル 0へと変遷する過 程が示されている。 先のデータ DO が送受信された後、 通信局 STA1 は自局のビーコン送信タイ ミ ングでビーコン（B 1-5)を送信 する。 通信局 STA0 はこのビーコ ンを受信しているが何も起こ ら ない。 さ らに、 その後、 通信局 STA0 は自局のビーコン送信タイ ミングでビーコン（B0-6)を送信する。 通信局 STA1 はこのビーコ ンを受信しているが、 何も送信されてこない。 そこで、 通信局 STA1 は、 通信局 STA0 に関する動作レベルを 0 に変更させるこ とを決定する。 その後、 通信局 STA1 は自局のビーコ ン送信タイ ミ ングで送信するビーコン（B 1-7)あるいはその直後に送信するデ ータ （図示せず） において、 「STA1 は STA0に関する送受信動作 レベルをレベル 0へと変更する」 旨を通達し、 通達どおり に動作 レベルをレベル 0へと変更する。これを受信した通信局 STA0は、 通信局 STA1 に関する送信動作レベルをレベル 0へと変更する。 さ らに、 その後、 通信局 STA0 は自局のビーコ ン送信タイ ミ ング で送信するビーコン（B0-8)において、 「STA0は STA1 に関する受 信動作レベルをレベル 0へと変更する」 旨を報知し、 動作レベル をレベル 0へと変更する。 上述した例においては、 通信局 STA1 は、 ビーコ ン（B0-6)に付 帯してデータが送信されてこなかったこ とを理由に動作レベルを レベル 0へと変更したが、 複数ビーコ ンを連続して受信したもの のデータが送信されてこなかったこ とを理由に変更する場合もあ る。
また、 トラヒ ッ ク の送受がない時間を監視するタイマーを保持し ておき、 このタイマーが満了するこ とを ト リガに動作レベルを下 げてもよい。 このとき、 Tx. Active Levelを下げるタイマーと Rx. Active Level を下げるタイマーを別に設定する必要があり、 Tx. Active Level を下げるタイマーに設定する時間を Rx. Active Level を下げるタイマーよ り も短く設定しておく ことによ りマー ジンをもたせ、 「送信したものの受信機が受信していない」 という 無駄な トラヒ ッ ク の発生を抑えるこ とができる。
また、 上述した例においては、 動作レベルを下げる旨を通達する 手順をふんだが、 これを省略する場合もある。 この場合、 受信側 の STA1は N ビーコ ン周期にわたり STA0からデータを受信しな かった場合に自動的に変更し、 送信側の STA0 は N _ 1 ビーコ ン 周期にわたり STA1からデータの ACK (確認応答） を受信しなか つた場合に自動的に変更するといつた処理が行われる。 送信側の 設定ビーコン周期を短く しておく こ とで無駄な処理を省く こ とが で'きる。
こ のほか、「データの送受信が許容値を超えて離散的にしか行わ れていないこ と」 を理由に動作レベルをレベル 0へと変更する場 合もある。
また、 上記の例においては、 受信側である通信局 STA1 が 「動 作レベルをレベル 1 からレベル 0へと変更する」旨を決定したが、 送信側である通信局 STA0が決定し、 受信側がこれに追従する場 合もある。 この場合の手順は、 上記で説明した手順と類似するた め、 こ こでは特に説明は行わない。
動作レベル 1 においては、 データ送受信に要する Latencyは最 大片道でスーパーフ レーム周期 T_SF[msec]である。 動作レベル 1 は、 シグナリ ングがたまにやり と り されているが トラヒ ックは 通っていないよ う な状態を想定している。
動作レベル 1 の送受信処理の過程で、 送信あるいは受信すべき データが定常的に存在することを認識した場合には、 動作レベル 2へと変遷する。 送信あるいは受信すべきデータが定常的に存在 するかどうかの判断は、 例えば、 送信バッファにたまつたパケッ ト数が所定の閾値を超えたかどうかを監視することによ り行なう , . 動作レベル 1 から動作レベル 2への変遷
動作レベル 2 では、 動作レベル 1 の動作に加え、 定期的に送受信 機を動作させる状態であり、 データを送受信しながらも間欠送受 信による低消費電力動作をするモー ドである。
動作レベル 2においては、 下記の動作を行う。
. スーパーフ レーム周期 T_SF ごとのビーコ ン送信動作
• ビーコン送信後 Listen Window間の受信処理動作
• 自局が認識している周辺局のビーコンの受信処理動作
• 指定した（または指定された）時刻における受信処理動作（必要 に応じて送信処理動作も行なう）
• T— SCAN ごとのスーパーフ レーム周期 T— SFにわたつて行わ れるスキャン動作
図 1 6 は、 動作レベル 1 から動作レベル 2への変遷を示す図で ある。 図 1 6 ( a ) は、 通信局 STA0での受信動作状態であり、 図 1 6 ( b ) は、通信局 STA0 でのバケツ トの送受信状態であり、 図 1 6 ( c ) は、通信局 STA1 でのバケツ トの送受信状態であり、 図 1 6 ( d ) は、 通信局 STA1 での受信動作状態である。 また、 図 1 6 ( a ) の上側に、 通信局 STA0 での受信 （R x ) 動作レべ ル及び送信 （ T X ) 動作レベルを、 図 1 6 ( d ) の下側に、 通信 局 STA1 での受信 （R x ) 動作レベル及ぴ送信 （T x ) 動作レべ ルを示してある。 図 1 6では、 通信局 STA0 からの送信要求に応 じて変遷する場合を例にとっている。
図 1 6 の初期状態では、 通信局 STA0、 STA1 とも互いに関する送 受信レベルはレベル 1 となっている状態でデータの送受信が行わ れており、 通信局 STA0 のビーコン（B0-10) の送信を皮切り に、 通信局 STA0 に到達している通信局 STA1への送信データ DO が 送信される。 その後、 再度通信局 STA0 のビーコン送信タイ ミ ン グが訪れる前に、 通信局 STA0では、 通信局 STA1 への送信デー タ D 1 ならび D2 が到達する。 この とき、 通信局 STA0 は通信局 STA1 宛ての送信データが許容値を超えて滞留したと判断し、 送 信動作レベルをレベル 2へと変更することを決定する。
通信局 STA0 は、 通信局 STA0 のビーコン送信タイ ミ ングでビ ーコ ン（B0- 12) を送信する と、 ビーコ ンで通信局 STA1 を呼び出 しつつ動作レベルを 2へと変更したい旨を通達する。 これを受信 した通信局 STA1 は、 通達どおり通信局 STA0 に関する受信動作 レベルをレベル 2へと変更し、 確認応答の ACK を返送する。 こ れを受信した通信局 STA0 は、 通信局 STA1 の受信動作レベルが 2に変更されたことを確認し、送信動作レベルを 2へと変更する。 さ らに、 ビーコ ン（B0-12) を皮切り に、 先に滞留していた送信デ ータ D 1 ならび D2を送信し応答を得る と、通信局 STA0ならび通 信局 STA1 とも リ ッスンウ ィ ン ドウ（LW)だけ受信部を動作させる が、 データが受信されてこないため受信部をス ト ップさせる。 そ の後、 通信局 STA0 は送信動作レベル 2になっていることから、 通信局 STA0 の送信動作レベル 2が規定する時刻に送受信機を動 作させ、 所定の手続きをとつた後に、 この間に滞留したデータ D 3 の送信を試みる。 一方、 通信局 STA1 は、 通信局 STA0 の動作レ ベル 2に同期している状態であり、 同様に通信局 STA0 の送信動 作レベル 2が規定する時刻に受信機を動作させ、 送信されてきた データ D3を受信し、 ACK を返送する。
また、 上記の例においては、 送信側である通信局 STA0 が、 「STA1 宛ての送信データが許容値を超えて滞留したと判断した こと」 に起因して動作レベルをレベル 2に変遷させることを決定 したが、 このほか、 「送信すべくデータを自局のビーコン送信直後 に開始したと して、ある時間内に送信しきれないと判断したこと」 に起因する場合や、「動作レベル 1 の範疇で行った受信局の呼出し に対する応答が受けられなかったこ と」 に起因する場合などがあ る。
. 動作レベル 2時の動作
図 1 7は、 動作レベル 2の場合の送受信手順を示す図である。 図 1 7 ( a ) は、 通信局 STA0 での受信動作状態であり、 図 1 7 ( b ) は、 通信局 STA0 での送信ト リガ信号の生成状態を示し、 図 1 7 ( c ) は、 通信局 STA0 でのバケツ トの送受信状態であ り、 図 1 7 ( d ) は、 通信局 STA1 でのバケツ トの送受信状態で あり、 図 1 7 ( e ) は、 通信局 STA1 での受信動作状態である。 また、 図 8 ( a ) の上側に、 通信局 STA0 での受信 （R X ) 動作 レベル及び送信 （T x ) 動作レベルを、 図 1 7 ( e ) の下側に、 通信局 STA1 での受信 （R x ) 動作レベル及び送信 （T x ) 動作 レベルを示してある。 図 1 7では、通信局 STA0から通信局 STA1 にデータが送信される場合の例を示しており、 ビーコ ン間に発生 する送信 ト リ ガが 2回発生する場合を例にとっている。
動作レベル 2では、 送信側のビーコ ン送信タイ ミ ングからの相 対時刻で規定される時刻に送信ト リ ガが発生し、データの送信は、 ビーコ ンの送信に加えこの送信 ト リ ガの発生を皮切り に行われる ( 送信 ト リ ガがいつ発生するかについては後述すること と して、 ま ずは、 動作レベル 2の際に行われるデータ送受信の手順を説明す る。
図 1 7の初期状態では、 すでに送受両側の動作レベルがレベル 2 となっている場合を想定している。 送信局である通信局 STA0 は、 ビーコ ン（B0- 14) の送信を ト リ ガに、 これまでに滞留した送 信データである D4ならび D5 を送信する。 D5 を送信し終えた時 点では、 これ以上の送信データの滞留がないため、 一旦送信を打 ち切り、 通信局 STA0、 STA1 と も リ ッス ンウィ ン ドゥ（LW)の期 間受信部を動作させた後に受信部をス ト ップさせる。 なお、 図示 されてはいないが、 このリ ツス ンウィ ン ドウ（LW)の期間に新たな 送信データが与えられた場合は、 直ちにデータを送信する。
その後、新たに送信データ D6が通信局 STA0に与えられるが、 ー且送受信を打ち切つているため、 通信局 STA0 はこ のデータを 保持しておく。 こ の間、 通信局 STA0 ならび通信局 STA1 と も 自 局内に具備するタイマーによ り 、 先の通信局 STA0 のビーコ ン (B0-14) 送信時刻からの経過時間を監視しており、 予め定められ た時間 T- AL2 ( 1 ) [usee] が経過する と送信 ト リ ガを発生させ る。 通信局 STA0 は、 こ の送信 ト リ ガの発生を皮切り に通信局 STA1宛てに滞留したデータ の送信を試みる。 一方、 通信局 STA1 も同様に先のビーコ ン（B0-14) 送信時刻から T- AL2 ( l) [usec] が 経過する と受信機を動作させ、通信局 STA0からの送信に備える。
これによ り、通信局 STA0に滞留したデータ D6 と D7が該送信 ト リガを皮切り に送受信される。通信局 STA0ならぴ通信局 STA1 は、 データ D7 を送受信し終えると、 これ以上の送信データの滞 留がないため、 一且送信を打ち切り 、 通信局 STA0、 STA1 と も リ ッ ス ンウィ ン ドウ（LW)の期間受信部を動作させた後に受信部を ス ト ップさせる。 その後、 新規データ D8 が通信局 STA0 に与え られるが、 ー且送受信を打ち切つているため、 通信局 STA0 はこ のデータを保持しておく。 この間も、 通信局 STA0 ならび STA1 とも 自局内に具備するタイマーによ り、 先の通信局 STA0 のビー コン（B0- 14) 送信時刻からの経過時間を監視しており、 先に発生 した送信 ト リ ガから予め定められた時間 T- AL2 ( 2) [usee] が 経過する と新たな送信 ト リガを発生させる。 通信局 STA0 と通信 局 STA1 は、 この送信 ト リガの発生を皮切り に再度、 上記の手順 にしたがいデータの送受信を行う。
以降、 同様の処理を、 次回の通信局 STA0 の送信ビーコ ン (B0-16) が発生するまで繰り返す。
· 動作レベル 2における T- AL2( i) の設定例
動作レベル 2を定義する 目的は、 ビーコ ン間隔である T SF を 補完し、 よ り短いレイテンシを提供しつつ、 とはいえ若干のレイ テンシは許容してもらいながら間欠動作も併用し、 消費電力を削 減するこ とにある。 かつ、 この送信 ト リ ガ発生時刻は、 他局の送 信バケツ ト と の衝突を避け、 MAC レベルでのパフォーマンスを 向上させる 目的から、 通信局毎に互いに重ならないこ とが望ま し い
特にネッ トワークに収容されている通信局数が少ない場合に、 上記の事項を極力満足させるこ とを念頭におき、 動作レベル 2 に おいては、 送信局は、 自局のビーコ ン送信時刻あるいは TBTTの よ う なビーコン送信時刻を決定する基準時刻を基準に、 T AL2 i 毎に送信動作を開始できるよ う に送信 ト リガを発生する。 T AL2 i (i= l,2，....）は、 下記の式で与える。
T_AL2_i =
(N AL2 STEP + AL2 TBL[i]) * T Bmin
+ N AL2 TRX STT OFFSET
+ N AL2 TRX STT OFFSET STEP * i
ただし、 AL2 TBL[i] = [0， -1， 0， 0， 0， 1]
である。
例えば、 T— SF=40msec Τ Bmin=625[usec] Ν AL2 STEP=9 Ν AL2 TRX STT OFFSET = 180 [ c] N AL2 TRX STT OFFSET STEP = 10.0[usec]において、 上記の動作を行う と、 各送信 ト リ ガ 時刻 T AL 2[i]は、
T AL2[0] = TBTT
T AL2[1] = TBTT + 5.625[msec]+ 190[ sec]
T AL2[2] = TBTT+ 10.625[msec] + 200[usec]
T AL2[3] = TBTT+ 16.250[msec] + 210[usec]
T AL2[4] = TBTT+21.875[msec] + 220[usec]
T AL2[5] = TBTT+27.500[msec] + 230[usec]
T AL2[6] = TBTT+33.750[msec] + 240[usec]
と設定され、 およそ 6.25[msec]おきに送信可能時刻が出現する。 例えば、 MAX WIN SIZE = 64kByteの TCP 経由で、 FTP など のパルク転送を行 う 場合、 往復の レイ テンシはワース ト値で 12.5[msec]となり、 TCP のフロー制御に起因するスループッ ト の 限界は 40.96[Mbps] となる。送受信に要するプロセシング遅延を 1.0[msec] と見込んでも 35.31 [Mbps] までは提供可能となる。
また、 上記の T AL2[*]の設定にする と、 T AL2[*]のマク口的な 衝突は、 TBTT カ 0 から 63 まで T Bminおきに存在する場合、 TBTT=0の通信局と衝突するものについてピックアップする と、 TBTT=8, 56 X 1 回
TBTT=20， 28， 36, 44 X 1 回
TBTT= 10， 18, 26, 38, 46, 54 X 2回
TBTT= 17, 19, 27， 29, 35, 37， 45， 47 X 2回
TBTT=9, 55 X 4回
となる。 通信局数が 4までであれば、 T AL2[*]の衝突は発生せず、 通信 局数が 8までだと、 2局と 1回づっ衝突し、 それ以上だと順次衝 突の可能性が增えていく感じとなる。 受信局は、 指示された T AL2[i]において受信ならび送信が可能な状態になっているが、 何 も送信されてこない場合には、 T LW の間受信機を動作させた後 に再びアイ ドル状態へと変遷する。 また、 受信ノー ドは、 指示さ れた T AL2[i]において受信当該ノー ド宛てへの情報が送信されて こないことを認識した場合には、 T AL2[i]のう ちいずれかの時刻 のみで受信作業を行う 旨の通告を送信元通信局に対して行った後 に、 アクティブ状態の時間率を下げてもかまわない。
また、 上述した例においては、 動作レベル 2 と して 6つの送信 ト リ ガ時刻を定義したが、 本発明はこれに限定されるものではな レヽ o
さ らに、 動作レベル 2 を複数段階定義し、 動作レベル 2 — 1で は 3つの送信 ト リ ガ時刻を生成し、 動作レベル 2— 2では 6つの 送信ト リガ時刻を生成するよ う な処理も本発明から想像できる範 囲内である。
• 動作レベル 2から動作レベル 1への変遷
図 1 8は、 動作レベル 2から動作レベル 1への変遷を示す図で ある。 図 1 8 ( a ) は、 通信局 STA0 での受信動作状態であり、 図 1 8 ( b ) は、 通信局 STA0 での送信 ト リ ガ信号の生成状態を 示し、 図 1 8 ( c ) は、 通信局 STA0 でのバケツ ト の送受信状態 であり、 図 1 8 ( d ) は、 通信局 STA1 でのパケッ トの送受信状 態であり、 図 1 8 ( e ) は、 通信局 STA1 での受信動作状態であ る。 また、 図 1 8 ( a ) の上側に、 通信局 STA0 での受信 （ R x ) 動作レベル及び送信 （ T X ) 動作レベルを、 図 1 8 ( e ) の下側 に、 通信局 STA1 での受信 （R x ) 動作レベル及ぴ送信 （T x ) 動作レベルを示してある。 図 1 8では、 通信局 STA1 からの要求 に応じて変遷する場合を例にとっている。
図 1 8 の初期状態では、 通信局 STA0、 STA1 とも互いに関する 送受信レベルはレベル 2 となっている状態でデータ の送受信が行 われており、 通信局 STA0 のビーコ ンあるいは送信 ト リガの発生 を送信を皮切り に、 通信局 STA0 から STA1 へデータの送受信が 行われている。
図では、 まず、 通信局 STA0 がビーコ ン（B0-16) を送信し、 これ を皮切り に通信局 STA0 に滞留している送信データ D10 ならび D 11 が送受される。 その後、 リ ツスンウィ ン ドウ（LW)にわたり受 信部を動作させ、 ー且送受信を打ち切る。 その後、 先のビーコ ン (B0-16) の送信時刻から T- AL2 ( l)[usec] が経過し、 送信 ト リ ガ が発生する。 この近辺で、 通信局 STA0、 STA1 と も受信部を動作 させるが、 通信局 STA0 において滞留している送信データが存在 しないため何も送受信は行われず、 送信 ト リ ガ発生から リ ツス ン ウィ ン ドウ（LW)経過すると再度受信部をス ト ップさせる。 さ らに この送信ト リ ガ発生から T- AL2 (2)[usec] が経過し、 再度送信 ト リガが発生し、 通信局 STA0 と STA1 は同様の動作を行うが、 デ ータは送受信されない。
さ らにその後、通信局 STA0はビーコ ン（B0-18) を送信するが、 やはりデータは送受信されない。 この時点で、 通信局 STA1 は、 1 ビーコ ン送信周期にわたり送信データが存在しなかったこ とを 理由に、 通信局 STA0 に関する受信動作レベルをレベル 1 に変更 するこ とを決定する。 その後、 通信局 STA1 は、 自局のビーコ ン 送信タイ ミ ングで送信するビーコン（B 1-19) あるいはその直後に 送信するデータ（ 図示せず） において、 「STA1 は STA0 に関する 送受信動作レベルをレベル 1へと変更する」 旨を通達し、 通達ど おり に動作レベルをレベル 1へと変更する。 これを受信した通信 局 STA0 は、 通信局 STA1 に関する送信動作レベルをレベル 1 へ と変更する。
上記の例においては、 通信局 STA1は、 「 1 ビーコ ン送信周期にわ たりデータが存在しなかったこ と」 を理由に動作レベルをレベル 1へと変更したが、「複数周期にわたりデータが存在しなかったこ と」 を理由に変更する場合もある。
また、 上述した例においては、 動作レベルを下げる旨を通達する 手順をふんだが、 これを省略する場合もある。 この場合、 受信側 の STA1 は N ビーコ ン周期にわたり STA0からデータを受信しな かった場合に自動的に変更し、 送信側の STA0 は N— 1 ビーコ ン 周期にわたり STA1からデータの ACK (確認応答） を受信しなか つた場合に自動的に変更する といつた処理が行われる。 送信側の 設定ビーコ ン周期を短く しておく こ とで無駄な処理を省く こ とが できる。
また、 上記の例においては、 受信側である通信局 STA1が 「動作 レベルをレベル 2からレベル 1へと変更する」 旨を決定したが、 送信側である通信局 STA0 が決定し、 受信側がこれに追従する場 合もある。 この場合の手順は、 上記で説明した手順と類似するた め、 ここでは特に説明は行わない。
. 動作レベル 2から動作レベル 3 への変遷
動作レベル 3では、 動作レベル 1 の動作に加え、 アイ ドルの時間 帯においても定常的に受信動作を行う状態であり、 連続的に他の 通信局が送信するキャ リ ア （若しく はプリアンブル） の検出動作 を行う。 消費電力の低減効果は小さいが、 提供可能な限り の広い 帯域と短い Latencyを提供するモー ドである。
動作レベル 3 においては、 下記の動作を行う。
• スーパーフ レーム周期 T_SFごとのビーコ ン送信動作
• ビーコ ン送信後 Listen Window間の受信処理動作
• 連続的な受信処理動作 図 1 9 は、 動作レベル 2から動作レベル 3への変遷を示す図で ある。 図 1 9 ( a ) は、 通信局 STAOでの受信動作状態であり 、 図 1 9 ( b ) は、 通信局 STA0 .での送信 ト リ ガ信号の生成状態を 示し、 図 1 9 ( c ) は、 通信局 STA0 でのバケツ トの送受信状態 であり、 図 1 9 ( d ) は、 通信局 STA1 でのパケッ トの送受信状 態であり、 図 1 9 ( e ) は、 通信局 STA1 での受信動作状態であ る。 また、 図 1 9 ( a ) の上側に、 通信局 STA0 での受信 （ R X ) 動作レベル及び送信 （ T X ) 動作レベルを、 図 1 9 ( e ) の下側 に、 通信局 STA1 での受信 （R x ) 動作レベル及ぴ送信 （T x ) 動作レベルを示してある。 図 1 9では、 通信局 STA0 からの送信 要求に応じて変遷する場合を例にとっている。
図 1 9 の初期状態では、 通信局 STA0、 STA1 とも互いに関する 送受信レベルはレベル 2 となっている状態でデータの送受信が行 われており 、 送信 ト リガの発生を皮切り に、 通信局 STA0 に滞留 している通信局 STA1への送信データ D8、 D9、 D10 が送信され る。 その後、 リ ツス ンウィ ン ドウ（LW)にわたり受信部を動作させ るが、新規送信データが発生しないため、一且送受信を打ち切る。 しかし、 次回の送信機会である通信局 STA0 のビーコン（B0-20) 送信の時刻に先立ち、 通信局 STA0 では、 通信局 STA1への送信 データ D 11 ならび D 12 が到達する。 この と き、 通信局 STA0は 通信局 STA1宛ての送信データが許容値を超えて滞留したと判断 し、 送信動作レベルをレベル 3へと変更するこ とを決定する。 通信局 STA0 は、 通信局 STA0 のビーコン送信タイ ミ ングでビ 一コ ン（B0-20) を送信する と、 ビーコ ンで通信局 STA1 を呼び出 しつつ動作レベルをレベル 3へと変更したい旨を通達する。 これ を受信した通信局 STA1 は、 通達どおり受信動作レベルをレベル 3へと変更し、 確認応答の ACK を返送する。 これを受信した通 信局 STA0 は、 通信局 STA1 の受信動作レベルが 3 に変更された ことを確認し、 通信局 STA1 に関する送信動作レベルをレベル 3 へと変更する。 さ らに、 ビーコ ン（B0-20) 送信を皮切り に、 滞留 していた送信データ D 11 以降を順次送信し、通信局 STA1はこれ を順次受信する。
動作レベル 3においては、 送信側に新規の送信データが到着す ると直ちに送信手順を起動し、 できるだけ早期に送信データの配 送につとめる。 一方、 受信側は、 常に受信部を動作させ、 いつ送 信されてく るともわからない自局宛てのデータ受信に備える。
上記の例においては、 送信側である通信局 STA0が、 「 STA1宛 ての送信データが許容値を超えて滞留したと判断したこ と」 に起 因して動作レベルをレベル 2に変遷させることを決定したが、 こ のほか、「滞留している送信データを送信ト リガから送信し始めた と して、 ある時間内に送信しきれないと判断したこ と」 に起因す る場合や、「動作レベル 2の範疇で行った受信局の呼出しに対する 応答が受けられなかったこ と」 に起因する場合などがある。
• 動作レベル 3から動作レベル 2 への変遷
図 2 0は、 動作レベル 3から動作レベル 2への変遷を示す図で ある。 図 2 0 ( a ) は、 通信局 STA0 での受信動作状態であり、 図 2 0 ( b ) は、 通信局 STA0 での送信 ト リ ガ信号の生成状態を 示し、 図 2 0 ( c ) は、 通信局 STA0 でのパケッ トの送受信状態 であり、 図 2 0 ( d ) は、 通信局 STA1 でのバケツ トの送受信状 態であり、 図 2 0 ( e ) は、 通信局 STA1 での受信動作状態であ る。 また、 図 2 0 ( a ) の上側に、 通信局 STA0 での受信 （R x ) 動作レベル及ぴ送信 （ T X ) 動作レベルを、 図 2 0 ( e ) の下側 に、 通信局 STA1 での受信 （R x ) 動作レベル及び送信 （T x ) 動作レベルを示してある。 図では、 通信局 STA1 からの要求に応 じて変遷する場合を例にとっている。
図 2 0 の初期状態では、 通信局 STA0、 STA1 と も互いに関する 送受信レベルはレベル 3 となっている状態でデータの送受信が行 われており、 通信局 STA0 に送信データが発生する と直ちにデー タの送受が行われている。 しかし、 図 2 0においては、 このデー タの送受が頻繁には行われず、 データ D18 を送受信してから し ばらく経過した後にデータ D 19 が送受信され、 さ らにしばらく データが送信されないという状態に陥っている。 する と、 通信局 STA1 は、 データの送受信が許容値を超えて離散的にしか行われ ていないこ とを理由に、 通信局 STA0 に関する受信動作レベルを レベル 2に変更するこ とを決定する。 その後、 通信局 STA1 は、 自局のビーコン送信タイ ミ ングで送信するビーコン（B 1-21) ある いはその直後に送信するデータ（ 図示せず） において、 「STA1 は STA0 に関する受信動作レベルをレベル 2へと変更する」 旨を通 達し、 通達どおり に動作レベルをレベル 2へと変更する。 これを 受信した通信局 STA0 は、 通信局 STA1 に関する送信動作レベル をレベル 2へと変更する。
動作レベル 2 へ以降した後は、 先に説明した手順で送信 ト リガを 生成し、 送信 ト リガを皮切り にデータの送受信を行う。
上記の例においては、 通信局 STA1は、 「データ の送受信が許容 値を超えて離散的にしか行われていないこ と」 を理由に動作レべ ルを レベル 2 へと変更したが、 よ り具体的には、 「受信動作レベル 2でも十分受信できる量のデータ しか送受信が行われなかったこ と」 を理由に変更する場合もある。
また、 上述した例においては、 動作レベルを下げる旨を通達す る手順をふんだが、 これを省略する場合もある。 この場合、 受信 側の STA1 における許容値を送信側の STA0 における許容値よ り も高く設定しておく ことで無駄な処理を省く ことができる。
また、 上記の例においては、 受信側である通信局 STA1 が 「動作 レベルをレベル 3からレベル 2へと変更する」 旨を決定したが、 送信側である通信局 STA0が決定し、 受信側がこれに追従する場 合もある。 この場合の手順は、 上記で説明した手順と類似するた め、 と りたてて説明は行わない。
• ネッ トワークブロー ドキャス ト
上記で説明したよ う に、 各通信局は、 データの送受信を行わな い状態においては、 送受信レベルはレベル 0になっており、 省電 力化が行われるこ とになる。
一方、 ネッ トワーク全体に伝達するブロー ドキャス ト情報を送 信する際には、 例えば図 2 1 A， B， Cに示すよ うな形で順に伝 達され、 各通信局は隣接する通信局に対して、 受信したブロー ド キャス ト情報を伝達していき、 ネッ トワーク内の全ての通信局に 伝送する形態がと られる。
送受信レベル 0 においてブロー ドキャス ト情報を送受信する 際には、 各通信局の送信ビーコンの直後を狙って複数回にわたり メ ッセージの送信を行う必要があり 、 無駄が多い。 ブロー ドキヤ ス ト情報が連続して発生するよ うな場合においては、 トラヒ ック が増えてしまい帯域の無駄遣いにもつながる。
' ブロー ドキャス ト送受信手順
そこで、 ブロー ドキャス ト情報が発生した場合には、 自局の動 作状態を ACT-lall と して、 全ての隣接通信局に関する受信動作 レベルをレベル 1 に設定した後に、 隣接通信局に対して 「動作状 態を ACT- l all に変更する旨のリ クエス ト」 を送信しながら、 各 通信局に関する送信動作レベルを変更していき、 近隣局リ ス トに 登録されている送信動作レベルが 1 になるまで、 自局の送信ビー コン内部あるいはビーコン送信の直後に送信するパケッ トにおい て、 ブロー ドキャス ト情報を報知する。 また、 送信ビーコンや上 記のリ クエス ト情報には、 自局の動作状態を記載する。
具体的な例を図 2 2に時系列で示す。 図 2 2は、 ブロー ドキヤ ス ト情報の送受信手順一例を示す図であり、 例えば図 2 1 に示し たよ うな通信局の配置において、 通信局 STA0 が通信局 STA1 と 通信局 STA2 に対してブロー ドキャス ト情報を伝達する場合を例 にとつている。 図 2 2 ( a ) は、 通信局 STA0 でのバケツ トの送 受信状態であり、 図 2 2 ( b ) は、 通信局 STA1 でのパケッ トの 送受信状態であり 、 図 2 2 ( c ) は、 通信局 STA2 でのバケツ ト の送受信状態である。 また、 図 2 2 ( a ) の上側には、 各通信局 STAO , STA1 , STA2 の動作レベルを示してある。
この図 2 2の時系列各時刻の例における各通信局の動作状態と近 隣局リ ス トの状態を、 図 2 3 に示す。
図 2 2 の初期状態である時刻 TO においては、 各通信局とも動 作レベル 0であり、 自局のビーコ ンの送信とその直後のリ ッス ン ウィ ン ドウ（LW)にわたる受信処理しか行っていない。 このとき、 図 2 3に示したとおり、 各局の近隣局リ ス トの項目は全て動作レ ベル O(ACT-O)になっている。
その後、 時刻 T1 において、 通信局 STA0 に送信すべきブロー ドキャス ト情報が到着する。 これをきつかけに、 通信局 STA0 は 自局の動作状態を ACT-lall に設定し、 近隣局リ ス トに存在する 全ての通信局に関する受信動作レベルをレベル 1 に設定する。 こ の時点で、 通信局 STA0 は各通信局のビーコ ンを受信するモー ド へと移行したことになる。
その後、 通信局 STA0 は、 通信局 STA1 のビーコン送信時刻 T2 において通信局 STA1 が送信するビーコンを受信する と、 通信局 STA1 に宛てて 「動作状態を ACT-l allに変更してほしい」 旨を示 すページ情報を送信する。 通信局 STA1 は、 これを了解し、 報知 情報と して （すなわち宛先ァ ドレスをプロ一ドキャス トァ ドレス と して） 「自局'は動作状態を ACT-l allに変更した」 旨を示すイン ディケイショ ン（Indication)情報を時刻 T3 にて送信する。 この時 点で、 通信局 STA1は、 動作状態を ACT-lallに設定し、 近隣局リ ス ト に存在する全ての通信局に関する受信動作レベルをレベル 1 に設定し、 かつページ情報の送信元である通信局 STA0 に対する 送信動作レベルをレベル 1 に設定する。 また、 通信局 STA1 が送 信した上記ィンディケィショ ン情報を受信した通信局 STA0では 通信局 STA1に関する送信動作レベルをレベル 1 にセッ トする。
その後、 時刻 T4 において、 通信局 STA0 のビーコ ン送信時刻 となる。 ビーコ ンには、 通信局 STA0の動作状態が ACT- lallにな つている旨が記載されている。 このとき、 通信局 STA0 において は、 すでに通信局 STA1 に関する送信動作レベルが レベル 1 に設 定されているため、 通信局 STA1 が受信を行っているものと認識 し、 ブロー ドキャス ト情報を送信する。 通信局 STA1 では、 これ を受信する。 しかし、 通信局 STA0 は、 自局の近隣局リ ス トにお いては、 登録されている通信局 STA2 に関する送信動作レベルが レベル 0であるため、 通信局 STA2 に対しては.ブロー ドキャス ト 情報が配送されていないことを認識する。なお、通信局 STA0は、 自局の近隣局リ ス トに登録されている全ての通信局に関する送信 動作レベルがレベル 1以上になるまでブロー ドキャス ト情報を送 信しない場合もある。
さ らにその後、 通信局 STA1 ならび STA0 は、 時刻 T5 で通信 局 STA2 が送信するビーコンを受信する と、 通信局 STA2 に宛て て 「動作状態を ACT-lall に変更してほしい」 旨を示すページ情 報を送信する。 図では、 たまたま通信局 STA0が送信した場合の 例が示されている。 通信局 STA2 はこれを了解し、 上記と同様の 手順で、 「自局は動作状態を ACT-lallに変更した」 旨を示すイ ン ディケイ シ ヨ ン情報を報知情報と して時刻 T6 にて送信する。 こ の時点で、 通信局 STA2は、 動作状態を ACT-lallに設定し、 近隣 局リ ス トに存在する全ての通信局に関する受信動作レベルを レべ ル 1 に設定し、 かつページ情報の送信元である通信局 STA0 に対 する送信動作レベルをレベル 1 に設定する。 また、 通信局 STA1 が送信した上記イ ンディケイシ ョ ン情報を受信した通信局 STA0 と STA1 では、 通信局 STA2 に関する送信動作レベルをレベル 1 にセッ トする。
その後、 時刻 T7 において、 通信局 STA1 のビーコ ン送信とな る。 ビーコンには、 通信局 STA1 の動作状態が ACT-lallになって いる旨が記載されている。 このとき、 通信局 STA1 においては、 先ほど通信局 STA0 からブロー ドキャス ト情報を受信している場 合には、 ブロー ドキャス ト情報を送信する。 この時点で、 ブロー ドキャス ト情報は通信局 STA1及び STA2 に対して送信されたこ とになる。 一方、 通信局 STA2 は、 通信局 STA1 のビーコ ンを受 信するこ とによ り、通信局 STA1の動作状態が ACT-l allになって いる旨を認識し、 通信局 STA-1 に関する送信動作レベルをレべ ル 1へと変更する。
その後、 時刻 T8において、通信局 STA0がビーコンを送信し、 この時点で通信局 STA0 では全隣接局に関する送信動作レベルが 1 になっているためブロー ドキャス ト情報を送信する。
上記のよ う な手順で、 各通信局は、 互いに隣接する通信局の動 作状態を ACT-lall へと変更させていく ことができる。 変更され た動作状態は、 一定時間にわたり受信データなどが存在しないこ とを理由に ACT-0 へと戻す場合もある。
• ビーコ ン記載情報
上記の説明で、 動作状態をビーコ ンに記載する という説明を行 つたが、 ビーコ ン記載情報に関しても う少し詳細に説明を行う。 図 2 4は、 本システムにおけるビーコ ン記載情報の一部の例を 示す図である。 ビーコ ンには、 少な く と も送信局のア ド レス (STA-ID)、 受信可能な ビー コ ン の受信時刻を示すフ ィ ール ド (NBOI)、受信動作レベル 1以上で実際に受信を行っているビーコ ンの受信時刻を示すフ ィ ール ド（NBAI)、 そして、 該通信局の動作 状態を示すフ ィ ール ド（Activity Status) が存在する。
STA-ID は、 送信局を特定するア ドレスが記載されている。 通 信局の動作状態を示すフ ィ ール ド（Activity Status) は、 上記で説 明した動作状態を示すフィ ール ドであり、 下記の動作状態のう ち のいずれかが示される。
ACT-Oall： 受信動作レベルがレベル 0 となっている隣接局が一 つ以上存在する。 .
ACT-lall： 全ての隣接局の受信動作レベルが レベル 1以上とな つている。
ACT-3all： 一つ以上の隣接局に関する動作レベルが 3 になって いる。
• 動作レベル変更要求メ ッセージ
ここまでは、 通信局が自局の動作レベルの変遷の決定を、 ビーコ ン信号によって通信相手局に伝える実施の形態について説明した が、次に、ビーコン信号以外のメ ッセージの送信を ト リ ガにして、 動作レベルを変更する手順について説明する。
図 2 5 に動作レベルを上げる方向に変遷させる場合の手順を 示す。
動作レベルは、 トラヒ ッ ク の存在しない状態においては 0である が、 ある通信局の MAC レイヤに他の通信局宛ての トラヒ ックが 届けられる と、 リ ンク の Activityを上げる処理が起動される。 そ の後、 さ らに多く の トラヒ ックが送信側の MAC レイヤに届けら れるに従い、 Active Levelが上げられていく。
図 2 5では、 ノー ド #1 を トラヒ ックの送信元ノー ド、 ノー ド #2 を宛先ノー ドと した場合を例にとった。 図示したよ う に、 動作レ ベルの増加は送信元によ り指示が出されるこ とを ト リ ガと して起 動する。 送信側は、 宛先ノー ドに動作レベルを上げて欲しい場合 には、 該ノー ドからの Rx. Active Level ifi 1以上になっているこ とを確認の後、 "AL*— RQ"なる リ クエス トメ ッセージを送信し、 宛先ノー ドに動作レベルを上げて欲しい旨を伝える。受信側では、 これを受信する と、 送信元ノー ドに関する Rx. Active Levelを指 示されたレベルに設定し、 さ らに Tx. Active Level力 S 1以上にな つているこ とを確認の後、" AL*一 CF"なる応答メ ッセージを返送し- 送信元ノー ドに Active Levelを上げた旨を通達する。送信側では、 これを受信する と、 宛先 Nodeに関する送信 Active Levelを指示 されたレベルに設定する。
図示したよ う に、 全ての Active Levelへの上方向の変遷に関し て、 同様の手順が適用可能である。
なお、 Active Level— O ActiveLevel—1への変遷の ト リガは、 送 信データの発生である。
その後の、 Active Level—1 Active Level—2， Active Level _2 -> Active Level—3への変遷の ト リ ガは、 例えば、 送信ノ ッファにた まったパケッ ト数の監視し、 所定の閾値を超えたことによ り起動 させてもよい。
次に動作レベルを下げる方向に変遷させる場合の手順を図 2 6 を用いて説明する。
動作レベルは、 上げられたものの トラヒ ッ ク の送受信が途切れ てしまった場合に下げる処理が必要になる。 トラヒ ックの送受が ない時間を監視するタイマーを保持しておき、 このタイマーが満 了するこ と を ト リ ガに Active Level を下げる。 このとき、 Tx. Active Levelを下げるタイマーと Rx. Active Levelを下げるタイ マーを別に設定する必要があり、 Tx. Active Levelを下げるタイ マーに設定する時間を Rx. Active Levelを下げるタイマーよ り も 短く設定しておく ことによ りマージンをもたせ、「送信したものの 受信機が受信していない」 という無駄な トラヒ ッ ク の発生を抑え るできる。
また、 Active Levelを下げる場合の処理と しては， 上げる場合 と同様にメ ッセージの交換による手順をふむこと も考えられる。 この場合であっても、 突如通信が途絶えたリ ンクに対応するため に， タイマーによ り Active Levelを下げる機構は必要となる。 なお、 上述した実施の形態では、 送信や受信を行う専用の通信 装置と した構成した例について説明したが、 例えば各種データ処 理を行うパーソナルコ ンピュータ装置に、 本例の送信部や受信部 に相当する通信処理を行うボー ドやカー ドなどを装着させた上で ベースパン ド部での処理を、 コ ンピュータ装置側の演算処理手段 で実行するソフ ト ウエアを実装させるよ う にしても良い。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 制御局と被制御局の関係を有しない複数の通信局からなるネ ッ トワークにおいて無線通信動作を行うための通信方法であって 通信局は、 ネッ トワークに関する情報を記述したビーコ ンを送信 するステップと、
前記ビーコ ン信号の送信に前後する時間帯に受信動作を行う状 態を設定するステップと、
を具備することを特徴とする通信方法。
2 . 請求の範囲第 1項記載の通信方法において、
前記ビーコ ン信号は、 ネッ トワーク内の作動状態にある通信局 が、 定期的に送信する信号である
通信方法。
3 . 請求の範囲第 2項記載の通信方法において、
各通信局は、 複数の送信動作レベル又は複数の受信動作レベル を、 送信データの有無若しく は通信相手からの動作レベル切換要 求に応じて切り換える
こ とを特徴とする通信方法。
4 . 請求の範囲第 2項記載の通信方法において、
さ らに、 所定の周期ごとに、 ビーコ ン信号送信間隔にわたって 受信動作を行なう状態を設定するステップ
とを具備するこ とを特徴とする通信方法。
5 . 請求の範囲第 1項記載の通信方法において、
前記通信局は、 送信すべき情報が発生する可能性のある相手局 がビーコ ン信号を送信する時間帯及びその周辺時間帯で受信動作 を行う状態を設定するステップ
とを具備するこ とを特徴とする通信方法。
6 . 請求の範囲第 1項記載の通信方法において、
前記通信局は、 送信すべき情報が発生した場合に、 情報を 送信すべき通信局との間で情報の伝送を目的とするメ ッセー ジの交換を行うステップと、
前記通信相手局がビーコン信号を送信する時間帯及びその 周辺時間帯での受信動作を行なう状態を設定するステップ
とを具備するこ とを特徴とする通信方法。
7 . 請求の範囲第 2項記載の通信方法において、
ビーコン信号送信間隔の間に、 1つ以上の送信 ト リ ガ時刻を生 成するステップと
前記送信 ト リガ時刻を基準に送信又は受信の手順を開始する 通信方法。
8 . 請求の範囲第 1項記載の通信方法において、
前記通信局は、 送信情報が発生した場合に、 情報を送信すべき 通信局との間で情報の伝送を目的とするメ ッセージの交換を行う ステップと、
前記通信相手局がビーコン信号を送信する時間帯及びその周辺 時間帯での受信動作を行なう状態を設定するステップと、
送信局において保持されている送信すべき情報量が増大してき たかどうか判断するステップと、
送信局において保持されている送信すべき情報量が増大してき た場合にビーコン信号送信間隔の間に、 1つ以上の送信 ト リガ時 刻を生成するステップとを備えて、
送信局において送信すべき情報が存在する場合には、 前記送信 ト リ ガ時刻を基準に送受信手順を開始する
通信方法。
9 . 請求の範囲第 8項記載の通信方法において、
前記通信局は、 送信すべき情報量がさ らに増大してきたと判断 された場合に、 連続的な受信動作又は送信動作を行う
通信方法。
1 0 . 請求の範囲第 1項記載の通信方法において、 前記ビーコ ン信号に記述されたネッ トワークに関する情報は、 前記ネッ トワーク内で通信が可能な通信局の通信状態情報であり 通信局は前記通信状態情報を保持する
こ とを特徴とする通信方法。
1 1 . 請求の範囲第 1 0項記載の通信方法において、
保持された前記通信状態情報を、 送信データの有無若しく は受 信した通信状態変更要求情報によ り変更する
こ とを特徴とする通信方法。
1 2 . 請求の範囲第 1項記載の通信方法において、
' ブロー ドキャス ト情報を送信する通信局は、 自局から直接送受 信が可能であると認識している各通信局に対し、 通信相手局がビ ーコ ン信号を送信する時間帯及びその周辺時間帯で受信動作を行 う状態であることを報知するステップと、
上記ブロー ドキャス ト情報を送信するステップと
を具備するこ とを特徴とする通信方法。
1 3 . 請求の範囲第 1 2項記載の通信方法において、
前記ブロー ドキャス ト情報は、 ビーコ ン信号又はビーコン信号 に続いたバケツ トにて送信される
通信方法。
1 4 . 請求の範囲第 1 2項記載の通信方法において、
前記ネッ トワーク内で通信が可能な通信局の通信状態情報をリ ス ト と して保持し、 保持されたステータスを、 送信された変更通 知によ り変更する
通信方法。
1 5 . 請求の範囲第 i 2項記載の通信方法において、
自局の受信状態、 又は受信状態に関するステータスを、 ビーコ ン信号にて報知する 通信方法。
1 6 . 自律分散型の無線通信環境下で構築されるネッ トワークで 動作する通信装置であって、
無線データを送受信する通信手段と、
ネッ トワークに関する情報を記述したビーコ ン信号を生成して 前記通信手段で送信させるビーコ ン生成手段と、
前記ビーコ ン生成手段で生成されたビーコ ン信号の送信に前後 する時間帯に受信動作を行う状態を設定する制御手段と
を具備するこ とを特徴とする通信装置。
1 7 . 請求の範囲第 1 6項記載の通信装置において、
前記ビーコ ン生成手段で生成されて送信されるビーコ ン信号は 作動状態にある場合に、 定期的に送信する信号である
通信装置。
1 8 . 請求の範囲第 1 7項記載の通信装置において、
前記制御手段は、 複数の送信動作レベル又は複数の受信動作レ ベルを、 送信データの有無若しく は通信相手からの動作レベル切 換要求に応じて切り換える
こ とを特徴とする通信装置。
1 9 . 請求の範囲第 1 7項記載の通信装置において、
さ らに前記制御手段は、 所定の周期ごとに、 ビーコ ン信号送信 間隔にわたって、 前記通信手段で受信動作を行なう状態を設定す る
こ とを特徴とする通信装置。
2 0 . 請求の範囲第 1 6項記載の通信装置において、
前記制御手段は、 送信すべき情報が発生する可能性のある相手 がビーコ ン信号を送信する時間帯及びその周辺時間帯で、 前記通 信手段で受信動作を行う状態を設定する
こ とを特徴とする通信装置。
2 1 . 請求の範囲第 1 6項記載の通信装置において、 前記制御手段は、 送信すべき情報が発生した場合に、 情報を送 信すべき相手との間で情報の伝送を目的とするメ ッセージの交換 の制御を行い、 前記相手がビーコン信号を送信する時間帯及びそ の周辺時間帯で、 前記通信手段で受信動作を行なう状態を設定す る
とを特徴とする通信装置。
2 2 . 請求の範囲第 1 7項記載の通信装置において、
前記制御手段は、 ビーコン信号送信間隔の間に、 1つ以上の送 信 ト リ ガ時刻を生成し、 前記送信ト リ ガ時刻を基準に前記通信手 段での送信又は受信の手順を開始する
通信装置。
2 3 . 請求の範囲第 1 6項記載の通信装置において、
前記制御手段は、 送信情報が発生した場合に、 情報を送信すベ き相手との間で情報の伝送を目的とするメ ッセージの交換の制御 を行い、 前記相手がビーコン信号を送信する時間帯及びその周辺 時間帯で、 前記通信手段で受信動作を行ない、 保持されている送 信すべき情報量が増大してきたかどうか判断して、 送信すべき情 報量が増大してきた場合にビーコン信号送信間隔の間に、 1っ以 上の送信 ト リ ガ時刻を生成して、 その送信 ト リガ時刻を基準に前 記通信手段での送受信を開始させる
通信装置。
2 4 . 請求の範囲第 2 3項記載の通信装置において、
前記制御手段は、 送信すべき情報量がさ らに増大してきたと判 断された場合に、 前記通信手段で連続的な受信動作又は送信動作 を実行させる
通信装置。
2 5 . 請求の範囲第 1 6項記載の通信装置において、 前記ビーコ ン信号に記述されたネッ トワークに関する情報は、 前記ネッ トワーク内で通信が可能な通信装置の通信状態情報であ り、
前記制御手段は、 前記通信手段が受信した前記ビーコ ン信号に 記載された前記通信状態情報を保持する
ことを特徴とする通信装置。
2 6 . 請求の範囲第 1 6項記載の通信装置において、
前記制御手段は、 保持された前記通信状態情報を、 送信データ の有無若しく は受信した通信状態変更要求情報によ り変更する こ とを特徴とする通信装置。
2 7 . 請求の範囲第 1 6項記載の通信装置において、
制御手段は、 前記通信手段からブロー ドキャス ト情報を送信す る場合に、 当該通信装置と直接送受信が可能である と認識してい る各通信装置に対し、 相手がビーコ ン信号を送信する時間帯及び その周辺時間帯で受信動作を行う状態であることを報知する
ことを特徴とする通信装置。
2 8 . 請求の範囲第 2 7項記載の通信装置において、
前記ブロー ドキャス ト情報は、 ビーコ ン信号又はビーコ ン信号 に続いたパケッ トにて送信させる
通信装置。
2 9 . 請求の範囲第 2 7項記載の通信装置において、
前記制御手段は、 ネッ トワーク内で通信が可能な通信装置の通 信状態情報をリ ス ト と して保持し、 保持されたステータスを、 前 記通信手段で受信した変更通知によ り変更する
通信装置。
3 0 . 請求の範囲第 2 7項記載の通信装置において、
前記制御手段は、 自局の受信状態、 又は受信状態に関するステ 一タスを、 前記ビーコ ン生成手段で生成されるビーコ ン信号に付 加して、 前記通信手段から送信させる
通信装置。
3 1 . 複数の通信局で構成されるネッ トワーク内で、 他の局から 送信される信号の検出によ り 、 他局とパケッ トの通信タイ ミ ング が衝突しないアクセス制御を行う ための処理をコンピュータシス テム上で実行する よ う にコ ンピュータ可読形式で記述されたコン ピュータプログラムであって、
ネッ ト ワークに関する情報を記述したビーコ ンを送信するステ ップと
前記ビーコ ン信号の送信に前後する時間帯に受信動作を行う状 態を設定するステップと を具備する
コンピュータプロ グラム。
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