WO2004071022A1 - 無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

無線LANシステムなどの通信システムを、マスタ局、スレープ局の制御、非制御の関係なしに自立分散型のネットワークを構築する場合の問題を解決するために、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無線通信システムで、各通信局が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合うことによってネットワークを構築するようにして、そのビーコンで他の通信局での通信状態などの高度な判断ができるようにした。

Description

明 細 書

無線通信システム、 無線通信装置及び無線通信方法、 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） システムを、 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 トワークを構築す る場合に適用して好適な、 無線通信システム、 無線通信装置及び 無線通信方法、 並びにコ ンピュータ · プログラムに関する。

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システム , 無線通信装置及ぴ無線通信方法、 並びにコ ンピュータ · プロダラ 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シ ステム、 無線通信装置及び無線通信方法、 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 jfilectrical 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。 IEEE 802. i l 方式の詳細につレヽて は、 International Standard ISO/IEC 3802-ll : 1999(E) AN SI/IEEE Std 802.11， 1999 E dition, Partll :Wireless LAN Medium Acces s Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specificationsなどに記載されている。

IEEE 802. il におけるネッ トワーキングは、 BSS(B asic Service Set)の概念に基づいている。 BSS は、 アクセスポイ ン ト（Access Point:AP) のよ う なマスタ制御局が存在するインフラモー ドで定 義される BSS と、 複数の移動局（Mobile Terminal:MT)のみによ り構成されるァ ドホックモー ドで定義される IB SS(Independent B

SS) の二種類がある。

インフラモー ド時の IEEE 802. il の動作について図 3 0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 トが必須であ る。 図 3 0では、 例えば通信局 SATO をアクセスポイン ト と して 機能する通信局 SA とする と、 自局周辺で電波の到達する範囲を BSS とひと く く り にまとめ、いわゆるセルラーシステムでいう と ころのセルを構成する。 アクセスボイ ン トの近隣に存在する移動 局（SAT1 ,SAT2 ) は、 アクセスポイ ン トに収容され、 当該 BSS の 1 メ ンバと してネッ トワークに参入する。 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移動局は、 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。

アクセスポイ ン トである通信局 STA0 は、 図 3 0の右側に記し 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 ヽ つ / ラメータにてビーコン 内で報知されてお 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、 周辺の移動局は、 ビーコンを受信することによ り、 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、 場合によっては （受信の必要がない場合には）、 次回あ るいは複数回先の TBTTまで受信機の電源を落と しス リープ状態 に入ることもある。

なお、 本明細書では、 アクセスポイ ン ト のよ うなマス タ制御局 の介在なしでネッ トワークを動作させるこ とを主眼においた発明 について説明しているため、 インフラモー ドについてはこれ以上 の説明は行わない。

次に、 ア ドホックモー ド時の IEEE802. il方式での通信動作に ついて、 図 3 1及ぴ図 3 2を参照して説明する。

一方、 ァ ドホックモー ドの IBSS においては、 各通信局 （移動 局） は、 複数の通信局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 3 1 では、 2台の通信局 SAT1，SAT2 が IBBSを構成する場合の例を示した。 したがって、 この場合、 ビーコンは IBSS に属するいずれかの通 信局が、 TBTT が訪れる毎にビーコ ンを送信するこ とになる。 ま た、 ビーコンが衝突する場合も存在している。

また、 IBSS においても、 各通信局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。 この場合の信号送 受信手順について、 図 3 2を用いて説明する。

IEEE802. il方式においては、 IBSS でスリープモー ドが適用さ れ て い る 場 合 に は 、 TBTT 力、 ら し ば ら く の 時 間 帯 が ATIM Announcement Traffic Indication Message) ndow (以下 ATIM ウィ ン ドウと称する） と して定義されている。

ATIM ウィ ン ドウの時間帯は、 IBSSに属する全ての通信局は受 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も受信が可能である。各通信局は、 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 パケッ トを受信した通信局は、 ATIM バケツ トを送信した局からの受信 が終了するまで、 受信部を動作させておく。

図 3 2では、 STA1、 STA2、 STA3の 3台の通信局が IBSS内に 存在している場合を例と して示している。 図 3 2において、 TBTT になる と、. STA1、 STA2、 STA3 の各通信局は、 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 3 2の例では、 通信局 STA1 のタイマーが最も早期に カウン トを終了し、 通信局 STA1がビーコンを送信した場合を示 している。 通信局 STA1 がビーコンを送信したため、 これを受信 した他の 2台の通信局 STA2及び STA3はビーコンを送信しない。 また、 図 3 2の例では、 通信局 STA1 が通信局 STA2宛ての情 報を保持しており、 かつ通信局 STA2が通信局 STA3への情報を 保持している場合を示している。 このとき、 図 3 2. ( b )， ( c ) に示すよ う に、 通信局 STA1 と通信局 STA2 は、 ビーコンを送信 /受信した後に、 再度ランダム時間にわたり各々メディア状態を 監視しながらバックオフのタイマーを動作させる。 図 3 2の例で は、 通信局 STA2 のタイマーが先にカウン トを終了したため、 ま ず通信局 STA2力 ら ATIM メ ッセージが通信局 STA3 に宛てて送 信される。 図 3 2 ( a ) に示すよ う に、 通信局 STA3 は ATIM メ ッセージを受信する と、 受信した旨を確認応答バケツ トである ACK(Acknowledge)パケッ トを送信するこ とによ り通信局 STA2 にフィー ドバックする。 通信局 STA3 力 らの ACK パケッ トが送 信し終える と、 通信局 STA1 はさ らにランダム時間にわたり各々 メディア状態を監視しながらパックオフのタイマーを動作させる そのタイマーに設定された時間が経過してタイマーがカウン トを 終了する と、 通信局 STA1 は ATIMパケッ トを通信局 STA2に宛 てて送信する。 通信局 STA2 はこれを受信した旨を ACK パケッ トを返送することによ り通信局 STA1 にフィー ドバックする。 これら ATIMバケツ ト と ACK パケッ トのやり と り が ATIM ゥ イ ン ドウ内で行われる と、 その後の区間においても、 STA3 は STA2 からの情報を受信するために受信機を動作させ、 STA2 は STA1からの情報を受信するために受信機を動作させる。

送信情報を保持している通信局 STA1 及ぴ STA2 は、 ATIM ゥ イ ン ドウの終了と と もに、 ランダム時間にわたり各々メディア状 態を監視しながらパックオフのタイマーを動作させる。 図 3 2 の 例では、 通信局 STA2 のタイマーが先に終了したため、 通信局 STA2 から通信局 STA3 宛ての情報が先に伝送されている。 この 伝送終了の後、 通信局 STA1 は、 再度ランダム時間にわたり各々 メディア状態を監視しながらパックオフのタイマーを動作させ、 タイマーが終了したら通信局 STA2宛てのバケツ トを送信する。

ここまで述べた手順において、 ATIM ウィ ン ドウ内で ATIMパ ケッ トを受信しなかったり、 誰宛てにも情報を保持していない通 信局は、 次の TBTTまで送受信機の電源を落と し、 消費電力を削 減するこ とが可能となる。

次に、 IEEE802. il 方式のアクセス競合方法について図 3 3 を 用いて説明する。 上述した説明において、 「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」 という説明を行ったが、 この件について追記説明を行う。

IEEE802. il 方式においては、 直前のバケツ トが終了してから 次のバケツ トを送信するまでのバケツ ト間隔（IFS : Inter Frame Space)と して、 4種類の IFS が定義されている。 ここでは、 その う ちの 3つについて説明する。 IFS と しては、 図 3 3 に示すよ う に、 短いもの力 ら順に SIFS(Short IFS) 、 PIFS(PCF IFS) 、 DIFS(DCF IFS) が定義されている。 IEEE802.11では、 基本的な メ ディ アア クセス手順と して CSMA(Carrier Sense Multiple Access) が適用されており、 送信部が何かを送信する前には、 メ ディア状態を監視しながらランダム時間にわたりパックオフのタ イマ一を動作させ、 この間に送信信号が存在しない場合に始めて 送信権利が与えられる。

通常のバケツ ト を CSMA の手順に従って送信する際（DCF， Distributed Coordination Function と呼は、れる) には、 なんら かのパケッ トの送信が終了してから、 まず DIFS だけメディア'状 態を監視し、 この間に送信信号が存在しなければ、 ランダムバッ クオフを行い、 さ らにこの間にも送信信号が存在しない場合に、 送信権利が与えられるこ とになつている。 一方、 ACK などの例 外的に緊急度の高いパケッ トを送信する際には、 SIFS のパケッ ト間隔の後に送信するこ とが許されている。 これによ り 、 緊急度 の高いバケツ トは、通常の CSMAの手順に従って送信されるパケ ッ トよ り も先に送信することが可能となる。 異なる種類のバケツ ト間隔 IFS が定義されている理由はここにあり、パケッ トの送信 権争いを、 IFS 力 S SIFSなのか PIFSなのか、 DIFSなのかに応じ て優先付けが行われている。 PIFS がどのよ うな目的で用いられ ているかは後述する。

次に、 IEEE802. il における RTS/CTS 手順について、 図 3 4 及び図 3 5 を用いて説明する。 ア ドホック環境のネッ トワークに おいては、 一般的に隠れ端末問題が生じることが知られており 、 この問題の多く を解決する方法論と して、 RTS/CTS 手順による CSMA/CA が知られている。 IEEE802. il においても、 この方法 論が採用されている。 RTS/CTS 手順の動作例を、 図 3 4 を用いて説明する。 図 3 4 では、通信局 STA0から通信局 STA1宛てになんらかの情報（D ata) を送信する場合の例が示されている。 通信局 STA0 は、 実際の情 報の送信に先立 ち 、 情報の宛て先で あ る STA1 に 向 け て RTS(Request To Send)パケッ トを CSMAの手順に従って送信す る。 通信局 STA1 にてこれを受信できた場合には、 RTS パケッ ト を受信できた旨を通信局 STA0にフィー ドバックする CTS(Clear To Send)パケッ トを送信する。 送信側である通信局 STA0 におい て、 CTS パケッ トを無事に受信が行われれば、 メディアがク リ ア であるとみなし、 すぐさま情報（Data)パケッ トを送信する。 通信 局 STA1にてこれを無事に受信し終える と、 ACK を返送し、 1 パ ケッ トの送信が終了する。

この手順において、 どのよ う な作用が生じるかを、 図 3 5 を用 いて説明する。 図 3 5では、 通信局 STA2 が通信局 STA3 に宛て て情報を送信したい場合を想定している。通信局 STA2は、 CSMA の手順でメディアが一定期間ク リ アである旨を確認した後、 RTS バケツ トを通信局 STA3 に宛てて送信する。 このパケッ トは通信 局 STA2 の近隣に位置する通信局 STA1 でも受信される。 通信局 STA1は、 RTS ノ ケッ トの受信によ り通信局 STA2が何らかの情 報を送信したい旨を知るので、 該情報の送信が完了するまではメ ディアが通信局 STA2 によ り 占有されるものと認識し、 この間、 メディアを監視するこ となく メディアが占有されている状態であ る と認識する。 この作業を NAV(Network Allocation Vector)を立 てるなどと呼ぶ。 なお、 RTS パケッ トゃ CTS パケッ トには、 今 トランザクショ ンにおいてメディアを占有する時間の長さが記载 されている。

話を戻すと、 通信局 STA2 から通信局 STA3 に宛てた RTS を 受信することによ り、 通信局 STA1 は、 今後、 RTS パケッ トで指 定された期間にわたり メディア占有状態になる と認識し、 送信を 行わない。 一方、 RTS パケッ トを受信した通信局 STA3 では、 CTS パケッ トを返送するこ とによ り、 RTS パケッ トを受信でき た旨を通信局 STA2 にフィー ドバックする。 この CTS パケッ ト は、通信局 STA3の近隣に位置する通信局 STA4でも受信される。 通信局 STA4 は、 該 CTS パケッ トの内容をデコー ドするこ とに よ り、 これから、 通信局 STA2 から通信局 STA3 に宛てて情報が 送信されるこ とを認識し、 今後、 CTS パケッ トで指定された期間 にわたり メディア占有状態になる と認識して、 送信を行わない。 上記の RTS パケッ トならぴ CTS パケッ トのやり と り によ り 、 RTS バケツ トを受信できた 「送信局である STA2 の周辺局」 と CTS バケツ トを受信できた 「受信局である STA3の周辺局」 にお いて、 送信が禁止され、 これによ り 、 周辺局からの突然の送信に よ り妨害されるこ となく 、 通信局 STA2 から通信局 STA3 に宛て ての情報送信ならび AC の返送が行われる。

次に、 IEEE802. il 方式における帯域予約手段について図 3 6 を用いて説明する。 上述した IEEE 802. il方式のアクセス制御で は、 CSMAによるアクセス競合を行う ため、 一定の帯域を保証し て確保することが不可能である。 IEEE802. il 方式では、 帯域を 保証 し て確保す る た め の メ カ ニ ズム と し て 、 PCF(Point Coordination Function)が存在する。 し力 し、 PCF の基本はポー リ ングであり 、 ァ ドホックモー ドでは動作せず、 イ ンフラモー ド においてのみ、アクセスポィン トの管理下で行われる。すなわち、 帯域保証でアクセス制御を行わせるためには、 アクセスポィ ン ト のよ うなコーディネーターが必要であり、 かつ、 全ての制御は、 アクセスポイ ン トによ り行われる。

参考のため、 PCF の動作を、 図 3 6 を用いて説明する。 図 3 6 では、 通信局 STA0 がアクセスポイン トで、 通信局 STA1 と通信 局 STA2がアクセスポィ ン ト STA0の管理する BSS に参入してい る場合を想定している。 また、 通信局 STA1 が帯域を保証して情 報の送信を行う場合を想定している。

通信局 STA0は、 たとえばビーコンを送信した後に、 SIFS の間 隔で通信局 STA1宛てにポーリ ングを行う（ 図 3 6 中 CF-Poll)。

CF-Poll を受信した通信局 STA1 は、 データの送信権利を与えら れ、 SIFS 間隔でデータを送信するこ とが許される。 よって、 通 信局 STA1 は SIFS の後にデータを送信する。 通信局 STA0 が該 送信データに対する ACK を返送し、 1 トランザクショ ンが終了 すると、 通信局 STA0 は再度通信局 STA1 に対してポーリ ングを 行う。

図 3 6では、 今回のポーリ ングがなんらかの理由により失敗し た場合についても記されている。 CF-Poll と示されたポーリ ング パケッ トの送信が、 SIFS の後に続いてある状態である。 即ち、 通信局 STA0 は、 ポーリ ングの後 SIFS経過後も通信局 STA1 か ら情報が送信されてこないことを認識する とポーリ ングが失敗し たとみなし、 PIFS 間隔の後に再度ポーリ ングを行う。 このポー リ ングが う ま く いく と、 通信局 STA1 からデータが送信されて ACK が返送される。 この一連の手順の最中に、 たと えば通信局 STA2が送信したバケツ トを保持していたと しても、 DIFS の時間 間隔が過ぎる以前に SIFS あるいは PIFS の間隔で通信局 STA0 あるいは通信局 STA1 が送信を行ってしま うため、 通信局 STA2 に送信権利が移る こ と はなく 、 ポーリ ングを受けている通信局 STA1が常に優先権利を得ているこ とになる。

特開平 8 - 9 8 2 5 5号公報には、 このよ う な無線通信のァク セス制御の一例について開示がある。

このよ う なマスタ制御局 （アクセスポイ ン ト） なしで無線通信 のアクセス制御を行う場合には、 マスタ制御局がある状態で通信 を行う場合に比べて、 種々の制約があった。 具体的には、 以下に 示す課題力 ^Sある。

課題 1 ： コーディネーターの選定

例えば、 図 3 7に示すよ う に、 通信局 1 0〜 1 7が散乱した状 態で位置して、 それぞれの通信局 1 0〜 1 7 と直接的に通信が可 能な範囲 1 0 a〜 l 7 aが構成されているよ うな場合において、 上述した IEEE802.il方式でネッ トワーク構築を行う場合を想定 する。 このよ うな場合に、 イ ンフラモー ドでネッ トワークを構築 する となると、 どの通信局をアクセスポィ ン ト (コーディネータ 一） と して動作させるぺきかの選定が問題となる。 IEEE802.il 方式においては、 BSS に収容された通信局は、 同 BSS に属する 通信局のみとの通信を行う こ とになっており、 アクセスポイン ト は他 BSS とのゲー ト ウェイ と して動作する。 系全体と して都合 よ くネッ トワーキングするために、 どの位置に存在する通信局を アクセスポイ ン ト とすべき力 、 アクセスポイ ン トの電源が落と さ れた場合にどのよ う に再度ネッ トワークを構築しなおす必要があ るなど論議は尽きない。 コーディネーター不要でネッ トワークが 構築できるこ とが望ましいが、 IEEE802.il 方式のイ ンフラモー ドではこの要求にこたえるこ とができない。

課題 2 ： 到達可能エリ アの不一致

IEEE802.il 方式のァ ドホックモー ドにおいては、 コーディネ 一ター不要でのネッ トワーク構築が可能ではあるが、 周辺に位置 する複数の通信局によ り IBSS を構成するこ とが前提となってい る。例えば、図 3 7 において、通信局 1 0 , 1 1 , 1 2， 1 3 ( STA0、 STA1、 STA2、 STA3) が同一 IBSSに収容された場合を想定する と、通信局 1 1 (STA1) は通信局 1 0 , 1 2， 1 3 (STA0、 STA2、 STA3) とは通信可能ではあるものの、 通信局 1 0 (STA0) は通 信局 1 2 (STA2) とは通信が直接できない。 このよ う な場合、 IEEE802. il 方式の ビー コ ン送信手順によれば、 通信局 1 0 ( STA0) と通信局 1 2 ( STA2) がビーコンを同時に送信する場 合などが存在し、 このとき通信局 1 1 ( STA1) はビーコンの受信 が不可能となり問題である。

さ らに、例えば、図 3 7において、通信局 1 5 , 1 6 ， 1 7 ( STA5、 STA6、 STA7) 力 S IBSS(IBSS-A)を構成しており、 通信局 1 0 , 1 1 ， 1 2 ， 1 3 ( STA0、 STA1、 STA2、 STA3 ) 力 S IBSS(IBSS-B ) を構成している場合を想定する。 このときは、 互いの IBSS がま つたく独立して動作しているため、 IBSS 間の干渉問題は生じな い。 ここに、 新たに通信局 1 4 ( STA4) が出現した場合を考えて みる。する と、通信局 1 4 ( STA4)は、 IBSS-Aからの信号と IBSS-B からの信号の両方を受信できてしま う。 例えば両 IBSS を連結す る場合、 STA が IBSS-A と IBSS-Bの両方にェン ト リすることが 考えられるが、 IBSS-Aは IBSS-Aのルールに従い動作しており、 また IBSS-B は IBSS-B のルールに従い動作しているため、 通信 局 1 4 ( STA4) において、 ビーコンの衝突や ATIMパケッ トの衝 突が生じる可能性があり、 問題である。

課題 3 ： パワーセーブモー ドの実現方法

ァ ドホックモー ドにおいては、 ATIM ウィ ン ドウ内でラ ンダム アクセスによ り ATIMパケッ トを投げ合う こ とによ りパワーセー ブを実現している。 送信する情報が少量のビッ トであった場合な どには、 ATIM によるオーバーへッ ドが大き く なつてしま う し、 ランダムアクセスによる ATIMパケッ トの交換という方法論自体 いかにも効率が悪い。

課題 4 ： コーディネーター不在ネッ トワークにおける帯域予約 また、 IEEE802. il 方式においては、 ア ドホックモー ドにおい ては帯域予約を行う メカニズムが存在せず、常に CSMAの動作に 従う よ り他に方法がない。 課題 5 ： RTS/CTS 手順の不完全性

IEEE802. il方式における RTS/CTS 手順においては、 CTS を 受信した通信局のみならず RTS を受信した通信局も送信をス ト ップさせる。 しかし、 図 3 5 に示したよ うな場合においては、 送 信をス ト ップさせるべき局は通信局 STA4 のみであり 、 通信局 STA1は 「 STA2力 ら STA3への DATAの送信」 に関しては影響を 及ぼさない。 RTS/CTS 手順において、 RTS を受信した通信局の 送信をス ト ップさせるこ とは安全側へのマージンを大き く とって いるこ とになり、 システムスループッ トを押し下げる要因の一つ になっているものと考えられる。

課題 6 ： TDMAによる BSS 間の分離に関する考察

上述した課題 2において説明したシナリ オ（ 図 3 7において、 通信局 STA5、 STA6、 STA7が IBSS(IBSS-A)を構成しており 、 通 信局 STA0、 STA1、 STA2、 STA3 力 S IBSS(IBSS-B)を構成してい る場合） において、 通信局 STA4 が出現して両方の IBSS を連結 する場合の問題を回避する方法と して、 IBSS-A と IBSS-B を TDMA ( Time Division Multiple Access： 時分割多元接続） 方式 で分離する手法が存在する。 この場合の例を図 3 8 に示す。 これ は、 ARIB STD-T70(HiSWANa) 方式などで用いられている手法 である。 ある BSS のフ レーム中に子ネッ トワーク専用の時間帯 を構成するものである。 しかし、 この方法では、 リ ソースの空間 的再利用を放棄してしま う ことになり 、 利用効率が大幅に減り、 問題である。

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を、 マスタ局、 ス レーブ局の制御、 非制御の関係なしに自立分散型のネッ トワークを構築する場合の 問題を解決した優れた無線通信システム、 無線通信装置及び無線 通信方法、 並びにコンピュータ · プログラムを提供するこ とを目 的とする。

本発明のさ らなる 目的は、自律分散型のネッ トワークにおいて、 衝突を回避しながらデータ送信を行なう ことができる、 優れた無 線通信システム、 無線通信装置及ぴ無線通信方法、 並びにコ ンビ ユ ータ · プログラムを提供するこ とにある。

本発明のさ らなる 目的は、 通信局がビーコ ンを報知するこ とに よ り構築されるネッ トワークにおいて、 複数の通信局間でのビー コ ンの衝突を好適に回避するこ とができる、 優れた無線通信シス テム、 無線通信装置及び無線通信方法、 並びにコ ンピュータ · プ ログラムを提供することにある。

本発明のさ らなる 目的は、 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 トワークを好適に形 成するこ とができる、 優れた無線通信システム、 '無線通信装置及 び無線通信方法、 並びにコンピュータ · プログラムを提供するこ とにある。 発明の開示

本発明は、 上記課題を参酌してなされたものであり 、 その第 1 の側面は、 制御局と被制御局の関係を有しない複数の通信局から なる無線通信システムにおいて、 各通信局がネッ トワークに関す る情報を記述したビーコンを送信し合う こ とによってネッ トヮー クを構築するこ とを特徴とする無線通信システムである。

但し、 ここで言う 「システム」 とは、 複数の装置 （又は特定の 機能を実現する機能モジュール) が論理的に集合した物のこ とを 言い、 各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特 に問わない。

自律分散型の通信環境下では、 各通信局は、 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。 また、 通信局は、 各チャネル上でスキャン動作 を行ない、 ビーコン信号を受信するこ とによ り、 隣接局の通信範 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。

また、 各通信局は、 ビーコン送信タイ ミ ングに関する近隣装置 情報をビーコン信号に含めて送信するよ う にする。 このよ うな場 合、 通信局は、 ビーコンを直接受信するこ とができる隣接局のネ ッ トワーク情報だけでなく、 自局はビーコンを受信できないが隣 接局が受信するこ とができる次隣接局すなわち隠れ端末について のビーコン情報も取得するこ とができる。

このよ う な自律分散型のネッ トワークでは、 新規に参入する通 信局は、 まずスキャン動作すなわちスーパーフレーム長以上にわ たり連続して信号受信を試み、 周辺局の送信する ビーコンの存在 確認を行なう。 この過程で、 周辺局からビーコンが受信されなか つた場合には、 通信局は適当なビーコン送信タイ ミ ングを設定す る。 一方、 周辺局から送信されるビーコンを受信した場合には、 各受信ビーコンに記載されている近隣装置情報を参照して、 いず れの既存局もビーコンを送信していないタイ ミ ングを自局のビー コン送信タイ ミ ングと して設定する。

ここで、 本発明に係る無線通信ネッ トワークにおいて、 各通信 局は、 ビーコンを送信したこ とに伴い、 トラフィ ックの優先利用 期間を獲得するよ う になっている。 そして、 各通信局は、 前記所 定の時間間隔で、 正規のビーコンを 1 回だけ送信する と と もに、 該正規のビーコンに類似する信号からなる 1以上の補助ビーコン を送信することを許容するよ うにしてもよい。

また、 本発明の第 2の側面は、 特定の制御局を配置せず、 各通 信局が所定の時間間隔でネッ トワークに関する情報を記述したビ 一コンを送信し合う こ とによって構築される 自律分散型の通信環 境下において無線通信動作を行な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、 自局に関する情報を記載し たビーコン信号を生成するビーコン信号生成ステップと、 周辺局 から受信したビーコン信号を解析するビーコン信号解析ステップ と、 ビーコン送信タイ ミ ングを制御するタイ ミ ング制御ステップ と、 を具備するこ とを特徴とするコ ンピュータ ' プログラムであ る。

本発明の第 2の側面に係るコンピュータ ' プロ グラムは、 コン ピュータ · システム上で所定の処理を実現するよ う にコンビユー タ可読形式で記述されたコ ンピュータ · プログラムを定義したも のである。換言すれば、本発明の第 2の側面に係るコンピュータ ' プロ グラムをコンピュータ · システムにイ ンス トー/レする こ と に よってコンピュータ · システム上では協働的作用が発揮され、 無 線通信装置と して動作する。 このよ う な無線通信装置を複数起動 して無線ネッ トワークを構築するこ とによって、 本発明の第 1 の 側面に係る無線通信システムと同様の作用効果を得ることができ る。

本発明によれば、 マスター局 · ス レーブ局のよ うな制御 · 非制 御の関係を有しない自律分散型のネッ トワークにおいて、 衝突を 回避しながらデータ送信を行なう こ とができる、 優れた無線通信 システム、無線通信装置及ぴ無線通信方法、並びにコ ンピュータ 》 プロ グラムを提供するこ とができる。

また、 本発明によれば、 通信局がビーコンを報知するこ とによ り構築されるネッ トワークにおいて、 複数の通信局間でのビーコ ンの衝突を好適に回避することができる、 優れた無線通信システ ム、 無線通信装置及ぴ無線通信方法、 並びにコ ンピュータ · プロ グラムを提供するこ とができる。

また、 本発明によれば、 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 トワークを好適に形成 するこ とができる、 優れた無線通信システム、 無線通信装置及ぴ 無線通信方法、 並びにコ ンピュータ · 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 ブロ ック図である。

図 3 は、 本発明の一実施の形態による無線通信システムの一例 を示すタイ ミ ング図である。

図 4は、 本発明の一実施の形態によるビーコン送信タイ ミ ング の一例を示すタイ ミ ング図である。

図 5 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 6 は、 本発明の一実施の形態による N O B I 及び N B A I 処 理手順の一例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送信不許可区間の定義の 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ビーコン衝突シナリ ォの 第 1 の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ビーコン衝突シナリ オの 第 2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ビーコ ン送信オフセッ ト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ビーコン記載情報の一 部を示す説明図である。

図 1 2 は、 本発明の一実施の形態による M系列生成回路の例を 示したブロ ック図である。

図 1 3は、 本発明の一実施の形態によるタイ ミ ング制御処理の 一例を示すフローチヤ一トである。

図 1 4は、 本発明の一実施の形態によるパケッ ト間隔の規定例' を示す説明図である。 .

図 1 5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 6 は、 本発明の一実施の形態による送信優先区間と競合送 信区間を示す説明図である。

図 1 7は、 本発明の一実施の形態によるバケツ トフォーマツ ト の一例を示す説明図である。

図 1 8 は、 本発明の一実施の形態によるビーコン信号フォーマ ッ トの一例を示す説明図である。

図 1 9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 （例 1 ) 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通信局での通信状態の 一例 (例 2 ) 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時間軸リ ソース配分の 一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ビーコン送信タイ ミ ン グ決定に用いる情報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よる帯域予約処理の一例を 示す説明図である。

図 2 4は、 本発明の一実施の形態によるクワイエツ トパケッ ト の利用例を示す説明図である。

図 2 5 は、 本発明の一実施の形態によるクワイエツ トバケツ ト の構成例を示す説明図である。

図 2 6 は、 本発明の一実施の形態による P H Yフ レームの構成 例を示す説明図である。

図 2 7は、 本発明の一実施の形態によるメディアスキャ ンの一 例 （例 1 ) を示す説明図である。

図 2 8は、 本発明の一実施の形態によるデータ複数回送信例を 示す説明図である。 .

図 2 9 は、 本発明の一実施の形態によるメディアスキャ ンの一 例 （例 2 ) を示す説明図である。

図 3 0は、 従来の無線通信システムの一例 (イ ンフ ラモー ド） を示す説明図である。

図 3 1 は、 従来の無線通信システムの一例 （ァ ドホ ッ クモー ド） を示す説明図である。

図 3 2は、 従来のア ドホックモー ドにおける信号送信手順の一 例を示す説明図である。

図 3 3 は、 従来の無線通信システムにおけるバケツ ト間隔の一 例を示す説明図である。

図 3 4は、 従来の無線通信システムにおける CSMA/ CA の手 順の例を示す説明図である。

図 3 5は、 従来の無線通信システムにおける CSMA/ CA の動 作例を示す説明図である。

図 3 6 は、 従来の無線通信システムにおける帯域予約伝送の例 を示す説明図である。

図 3 7は、 従来の無線通信システムにおける通信状態の一例を 示す説明図である。

図 3 8 は、 従来の無線通信システムにおけるサブス ロ ッ ト構成 例を示す説明図である。 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 9 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。 また、 以下に説明する各通信局で の処理は、 基本的にネッ トワークに参入する全通信局で実行され る処理である。 但し、 場合によっては、 ネッ トワークを構成する 全ての通信局が、 以下に説明する処理を実行する とは限らない。

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 わゆるア 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 〖こある。

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模式的に示し 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ヤネ 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 トヮ 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 l t i p 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 ングや、 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、 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。 での処理が実行される。 次に、 本実施の形態でのパケッ トフォ 一マッ トの例を、 図 1 7に示す。 パケッ トの先頭にはパケッ トの 存在を知ら しめる 目的で、 ユニークヮー ドで構成されるプリ アン ブルが付加されている。 プリ アンブルの直後に送信されるへディ ング領域には、 このバケツ トの属性、 長さ、 送信電力、 また PHY がマルチ伝送レー トモ一ドならペイ ロー ド部伝送レー トが格納さ れている。 ヘディ ング領域は、 ペイ ロー ド部に比べ所要 SNR が 数 [dB]程度低くてすむよ うに伝送速度を落とす。 このヘディ ング 領域は、 いわゆる MAC ヘッダ と は異な り.、 MAC へッ ダは Payload 部に含まれている。ペイロード部は図 1 7で PSDU(PHY Service Data Unit) と示されている部分であり、 制御信号や情報 を含むベアラビッ ト列が格納される。 PSDU は、 MAC ヘッダと MSDU(MAC Service Data Unit) によ り構成されており、 MSDU 部に上位レイヤから渡されたデータ列が格納される。

以下では、 説明を具体的に行うために、 プリ アンブルの長さは 8[usec] であり、ペイ ロー ド部のビッ ト レー トは 1 0 0 Mbpsで伝 送され、 ヘディ ング領域は 3バイ トで構成され 12[Mbps]で伝送 される場合を想定する。 すなわち、 一つの PSDUを送受信する際 には、 10[usec](=プリ アンブル 8[usec] +ヘディ ング 2[usec] )のォ —バーヘッ ドが生じている。

なお、 本実施の形態での基本的なアクセス手順は、 従来と同様 の CSMA/ CA であり、 送信前にメディアがク リ アであるこ とを 確認した後に送信を行う ものと している。

» ビーコン送信手順

まず、 図 3 を用いて本例の各通信局のビーコン送信の手順につ いて説明する。 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、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バイ トだとする 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。 以下に例を示す。

周辺に通信局がいない場合、 図 3 ( a ) に示すよ う に、 通信局 〔番号 01〕 は適当なタイ ミ ングでビーコンを送信し始めるこ とが できる。 B01 が通信局 〔番号 01〕 が送信する ビーコンの送信位 置 （タイ ミ ング） を示す。 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、 ここで のビーコンの間隔は 8 0 [msec]である。 なお、 図 3 ( b ) , ( c )， ( d ) においても Bに通信局番号を付与して示す位置がビーコン の送信タイ ミ ングである。

以降、 新規参入通信局は、 スーパーフ レーム内で既に配置され ている他の通信局が送信するビーコンと衝突しないよ う に、 自身 が聞こえる範囲でビーコン間隔が最も長い時間帯のほぼ真中でビ 一コンの送信を開始する。 例えば、 図 3 ( a ) に示すよ うなビー コン送信状態で、 新たな通信局 〔番号 02〕 が現れる と、 図 3 ( b ) に示すよ う に、 通信局 01 の存在を認識しつつ、 通信局 〔番号 01〕 のビーコン間隔の真中のタイ ミ ングで送信を開始する。 以降、 通信範囲内に新規に参入する通信局は、 既存のビーコ ン 配置と衝突しないよ う に、 自 己のビーコン送信タイ ミ ングを設定 する。 このとき、 各通信局はビーコ ン送信の直後に優先利用領域

( T P P ) を獲得することから （後述）、 各通信局のビーコン送信 タイ ミ ングは密集しているよ り も伝送フ レーム周期内で均等に分 散している方が伝送効率上よ り好ましい。 したがって、 本実施形 態では、 基本的に自身が聞こえる範囲でビーコン間隔が最も長い 時間帯のほぼ真中でビーコンの送信を開始するよ う にしている。

さ らにこの図 3 ( b ) に示す状態で、 新たな通信局 〔番号 03〕 が現れると、 通信局 〔番号 01〕 と通信局 〔番号 02〕 の存在を認 識しつつ、 ビーコン間隔の真中のタイ ミ ングで送信を開始する。 以下同様のアルゴリ ズムで、 図 3 ( c )、 図 3 ( d ) に示すよ う に、 近隣で通信局が発生するにつれビーコ ン間隔が狭まってい く 。 伹し、 このよ う にしてビーコン間隔が狭まっていく と、 ビーコン で帯域 （伝送フ レーム周期） が埋まってしま うので、 帯域内がビ 一コ ンで溢れないよ う に最小のビーコ ン間隔を規定しておく。 例 えば、 最小のビーコ ン間隔 Bmin = 625 [usec]に規定した場合、 電 波の届く範囲内では最大で 1 2 8台の通信局までしか収容できな いこ とになる。

図 4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 4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 3 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 レヽ ぅ 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 3並びに図 4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 ) 力 ら故思に若干の 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。 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 T O I S (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、 T O I S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 T O I Sをビーコン情 報に含めて周辺局に報知する （後述）。

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レ、 場合であっても、 数秒に一度は 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 - 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。

c]と規定した場合には、 これ以上の通信局は、 このネッ トワーク に参入できない以上の手順でビーコンの送信を開始するフェーズ を、 ここではステップ 1 と呼ぶ。

• 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、 Neighboring Beacon Offset Information (NBOI)フィールドの記述例を図 5 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 5 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、 1 6 ビッ トに限られるわけではない。

図 5の例では、 図 4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 5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カ 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。

詳細は後述するが、 例えば、 補助ビーコ ンを送信す 場合などこ 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 ブの状態にあるこ 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 一フ 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。

NBAI NBOI Description

八 八

時 ¾!J t レ ^λ t- コ ノの仔仕 g¾、識 ^ れていない

U 丄 時^ U t レ、 ヒ J ノの仔仕 、識 し ている

丄 n

U ^ΙΔ ρ^ R呀¾ ^Ίΐ tァ い V て ァ J ソ / /^cC * 能 ϋ¾ t 子 ck

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 ヽる

• NB0I/NBAIの ORをとる処理

図 6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 フィール 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 6 第二段）。ビーコン 2についても同様の処理を行う（図 6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 6 中 " O R o f N B O I s "で示されている 「 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コ ンを配置する候補となる。 図 6 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 1 0 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 " で示されている系列のス 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 1 0 に示す例では、 2つの捕助ビーコ 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)" で示されてレヽる通り 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。

5 に示す。 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 7 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、 自局の送信許可ブラ 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。

• ビーコン衝突シナリ オ第 1 の例

図 8 を用いて、 NBOI ブイールドから得られた情報の使い道の 具体的な例を説明する。 図 8 ( a ) 〜 （ c ) の左側は通信局の配 置状態であり、 右側は、 それぞれでの各局からのビーコンの送信 例を示してある。

図 8 ( a ) では、 通信局 1 0 ( STA0) のみが存在して、 ビーコ ン B 0 を送信している場合を示している。 このとき、 通信局 1 0 はビーコンの受信を試みるが受信されないため、 適当なビーコン 送信タイ ミ ングを設定して、 このタイ ミ ングの到来に応答してビ ーコン B 0の送信を開始するこ とができる。 ここではビーコンは 8 0 [msec]おきに送信されている。 このとき、 通信局 1 0から送 信されるビーコンの NB OI フィールドは全ビッ ト と も 0である。 その後、 通信局 1 0の通信範囲内に通信局 1 1 ( STA1) が参入 してきた場合を示したのが、 図 8 ( b ) である。 通信局 1 1 は、 ビーコンの受信を試みると通信局 1 0のビーコン B 0が受信され る。 さ らに通信局 1 0 のビーコン B 0 の NBOI フィール ドは自局 の送信タイ ミ ングを示すビッ ト以外は全ビッ ト 0であるため、 上 述したステップ 1 にしたがって通信局 1 0のビーコン間隔のほぼ 真ん中にビーコン送信タイ ミ ングを定める。 通信局 1 1が送信す るビーコン B 1 の NBOIフィールドは、 自局の送信タイ ミ ングを 示すビッ ト と通信局 1 0からのビーコン受信タイ ミ ングを示すビ ッ トに 1 を設定し、 その他のビッ トを 0 とする。 また、 通信局 1 0 も、 通信局 1 1 からのビーコンを認識する と、 該当する NBOI フィールドを 1 に設定する。

さ らにその後、 通信局 1 1 の通信範囲内に通信局 1 2 ( STA2) が参入してきた場合を示したのが図 8 ( c ) である。 図 8の例で は、 通信局 1 0は通信局 1 2にとつて隠れ端末となっている。 こ のため、 通信局 1 2は通信局 1 1が通支局 1 0からビーコンを受 信していることを認識できず、 右側に示すよ うに、 通信局 1 0 と 同じタイ ミ ングでビーコンを送信し、 衝突が生じてしま う可能性 がある。 N B O I フィール ドはこの現象を回避するために用いら れる。 通信局 1 2 は、 ビーコンの受信を試みると通信局 1 1 から のビーコン B 1 が受信される。 さ らに通信局 1 1 のビーコ ン B 1 の NBOIフィールドには、 自局の送信タイ ミ ングを示すビッ トに 加え、 通信局 1 0がビーコンを送信しているタイ ミ ングを示すビ ッ トにも 1 が設定されている。 このため、 通信局 1 2は、 通信局 1 0が送信するビーコン B 0を直接受信はできていない場合であ つても、 通信局 1 0がビーコン B 0 を送信するタイ ミ ングを認識 し、 このタイ ミ ングでのビーコン送信を避ける。 したがって、 こ のと き通信局 1 2は、 通信局 1 0が送信するビーコンと'、 通信局 1 1 が送信する ビーコンの間隔の真ん中あたり にビーコン送信タ イ ミ ングを定める。 もちろん、 通信局 1 2の送信ビーコン B 2 中 の NBOIでは、 通信局 1 2 と通信局 1 1 のビーコン送信タイ ミ ン グを示すビッ トを 1 に設定する。

すよ う に、 通信局 1 0 と同じタイ ミ ングでビーコンを送信し衝突 が生じてしま う NBOIフィールドはこの現象を回避するために用 レヽられる。 すなわち、 NBOI フィールドを用いるこ とによ り、 図 8 ( c ) の右側に示すビーコン衝突シナリ オ （第 1 の例） は発生 しないこ とになる。 '

このよ う に、 本実施形態に係る無線通信システムでは、 各通信 局はビーコン情報を報知することによ り 、 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こ とができ 新規に参入する通信局は、 ビーコン信号を受信するこ とによ り 、 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して、 既存のビーコン信号との衝突を避けて ビーコン送出するこ とによ り新たなネッ トワークを構築するこ と ができる。

• ビーコン衝突シナリ オ第 2 の例

上述したビーコン衝突シナリオ第 1 の例以外の場合に、 ビーコ ンが衝.突するケースを想定する。 これをビーコン衝突シナリ オ第

2の例と し、 図 9 に示す。 第 2の例は、 すでにネッ トワークを構 築している系同士が接近してく る事例である。

図 9 ( a )においては、通信局 1 0 ( STA0) と通信局 1 1 ( STA1 ) は、 通信局 1 2 ( STA2 ) と通信局 1 3 ( STA3 ) とは電波の届か ない範囲に存在しており、 通信局 1 0 と通信局 1 1 が通信を行つ ている。 またこれとはまったく独立して、 通信局 1 2 と通信局 1

3が通信を行っている。 このときの各局のビーコン送信タイ ミ ン グが、 図 9 ( a ) の右側に記されている とおり、 互いに認識して いない局同士で運悪く偶然に重なっている場合を想定する。 その 後、 各局が移動し、 図 9 ( b ) に示すよ う に、 各局が送受信可能 な状態になった場合を想定する と、 各局のビーコ ンが衝突する と いう事態に陥る。

このよ うな衝突は、 次のよ う な処理で回避できる。

• TBTT オフセッ トインディケ一ター （Offset Indicator) 図 1 0 .には、 T B T Tと実際にビーコ ンを送信する送信時刻が示 されている。

ビーコ ンの送信タイ ミ ングは 8 0 [msec]毎とステ ップ 1 で定め てある。 こ の 8 0 [msec]ごと に定めた ビーコ ンの送信時刻を TBTT(Target Beacon Transmit Time) と定義する。 本実施の形 態においては、 上述したビーコン衝突シナリ ォ第 2の例のよ う な 場合に、 連続的にビーコ ンが衝突するこ とを防ぐ目的で、 ビーコ ンの送信タイ ミ ングを TBTTから故意にずらす。 例えば、 実際の ビ ー コ ン 送信 時刻 を 図 1 0 に 示 し た よ う に 、 TBTT 、 TBTT+20[usec] 、 TBTT+40[usec] 、 TBTT+60 [騰 c] 、 TBTT+80[usec] 、 TBTT+ 100 [騰 c]、 TBTT+ 120[usec]のいずれ かの時刻となるよ う に T B T Tオフセッ トを定義した場合、 スー パーフ レーム周期ごとにどの T B T Tオフセ ッ トで送信するかを 決定し、 ビーコ ンに含まれる TOIS S フィール ド （後述） を更新 する。 ビーコ ン送信に先立ち今回は TBTTから どれだけずら して 送信するかをランダムに選択してもよい。

ここでは、 20[us ec]ステップで定義したが、 20[u s e e]である必要 はなく 、 もつ と小さいステップで定義してもかまわない。 このよ う に、 TBTTから故意にずら した分を TBTTオフセッ ト と呼ぶ。 また、 ビーコ ンで送信される情報の一つと して、 図 1 5 に示す よ う な TBTT Offset Indicator Sequence(TOISS)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。 図 1 1 の例では、 TBTT オフセッ トの 値が 7段階ある場合を示し、 TOIS フ ィ ール ド長は 3 ビッ ト 「 2 ^Λ 3 > == 7」 となっている。 ΤΒΤΤ 時に他バケツ トが伝送されてい る場合には、 該パケッ トの伝送が終了してからビーコ ンを送信す る場合があるため、 ビーコンは送信局が意図した時刻に送信でき ない場合も存在する。 この場合は TOIS と して、 ΤΒΤΤ+Χを示す ビッ トをセッ ト し、 ビーコンを受信可能な周辺局に対し、 今回の ビーコン送信タイ ミ ングは意図した時刻に行えなかつた旨を伝達 する。

上述したよ う に、 ビーコ ン送信の時刻を ΤΒΤΤオフセッ トに従 つてずらすこ とによ り 「ビーコ ン衝突シナ リ オ第 2の例」 のよ う なワース トケースであっても、 ビーコ ン信号が継続的に衝突する 事態を避けることができる。

なお、 ΤΒΤΤ オフセッ トは、 Ρ Ν系列などの擬似ランダム系列 で与えるこ と もできる。 図 1 2は、 簡単な演算で得るこ とができ る 1 6 ビッ ト の擬似ラ ンダム系列 （ Μ系列） で ΤΒΤΤ オフセッ ト を発生させる回路構成の例を示した図である。 レジス タ 8 0にセ ッ トされたビッ ト列を、 加算器 8 1 ， 8 2， 8 3 による加算で得 た値に 1 ビッ トずつ更新させ、 レジスタ 8 0の所定位置の値を取 り 出して、 加算器 8 4〜 9 2で加算して、 レジスタ 9 3に 3 ビッ トを入力させて、 その 3 ビッ トを ΤΒΤΤ オフセッ ト とする。 こ の よ う にするこ とでも、 ビーコ ン信号が継続的に衝突する事態を効 果的に避けることができる。

上記では、 ビーコンに含まれる情報と して、 TOIS フ ィ ール ド を定義する説明を行ったが、 TOIS フ ィ ール ドのかわり に、 図 1 2 に示 した擬似ラ ンダム系列の レジス タ 8 0 の 中身 （ TOI Sequence) をビーコ ンに含まれる情報と して送信する場合もある _c 該レジス タ 8 0 の中身をビーコ ンに含まれる情報と して送信する 場合、 該信号受信した受信局は図 1 2に記載の手段でレジスタ 9 3 の情報を抽出し、 TOI 情報を得るこ とが可能である。 TOIS の 算出は、 定期的に送信されるビーコ ンを送信する毎に行う。 これ よ り、 一度ビーコ ンを受信した局は該送信局の TOIS 情報をフ リ 一ランで算出するこ とが可能となり、 ビーコ ンの受信に先立ち、 次回、 次

々回の TBTTオフセッ トを得るこ とができる。

なおこの場合においても， 送信局が意図した時刻に送信できな かった場合には， TOI シーケンス ( TOI Sequence) と してォー ルゼロを送信するなど、 ビーコ ン受信局に、 今回のビーコ ン送信 タイ ミ ングは意図した時刻に行えなかった旨を伝達する。

• ビーコ ン送信タイ ミ ング変更リ クエス ト

ところで、 「ビーコン衝突シナリオ第 2の例」 のよ うな場合、 数 回に一回はビーコンが衝突するこ とになり 問題が残る。 そこで、 各局は、 複数局における TBTTがほぼ同時に設定されていると認 識した場合は、 該ビーコ ン送信局のいずれかに対して TBTTを変 更してほしい旨のリ クエス トメ ッセージを送信するこ とができる _c 該メ ッセージを受け取った通信局は、 周辺局のビーコ ンをスキヤ ンし、 自局においてビーコンが受信されておらず、 かつ受信ビー コ ンの NBOI によ り 1 がセッ ト されていない時刻を新たな TBTT (新 TBTT)と して設定する。新 TBTTを設定した後、実際に TBTT を変更する前に、 現行 TBTT で送信するビーコンに 「新 TBTTを 設定したのでこれから XX[ms e c]後に TBTT を変更します」 とい う メ ッセージを掲載した後に、 TBTT の変更を行う。

• ク ロ ック周波数ずれ対策

次に、 各通信局間で生じるクロ ック周波数のずれをなくすための メ力ニズムについて説明する。 各通信局のク口 ックがずれている と送受信のタイ ミ ングが各局間でドリ フ トが生じる。 仮に、 クロ ック の精度と して土 20ppm までのずれを許容した とする と 、 80 [msec]で 3.2 [usec] ずれる。 そのまま放置しておく と、 ビーコ ン送信のタイ ミ ングが重なる事態が生じる。 そこで、 各通信局は 4.0 [sec]程度につき一度以上は周辺から送信されてく るビーコ ン を連続的にスキャンする。 その時間は、 自局のビーコン送信間隔 以上の時間にわたって受信するのが望ま しい。 そして、 最も遅れ ている通信局のビーコ ン送信タイ ミ ング （ TBTT) に合わせる。 最高にずれている場合、 4.0 [sec]の間で約 160 [usec] ずれるこ と になるが、 ずれ情報を入手した後は自局内でタイ ミ ングを制御す るなどの方策をと るこ とができる。

なお、 ビーコンのスキャンは、 上記目的のほか、 周辺機器の状 態 (プレゼンス） に変化が生じていないかどうかを確認する 目的 でも行われる。 即ち、 スキャンを行っている最中に、 これまでに 存在していなかった通信局からのビーコンが受信された場合、 新 規通信局が現れた旨を該ビーコンで報知されている情報と と もに 上位レイヤに通達する。 逆に、 これまで受信可能であった通信局 のビーコンが受信できなかった場合は、 その旨を記憶しておく。 複数回のスキャンにわたり 同一通信局からのビーコンが受信でき なかった場合には、 該通信局がネッ トワークから離脱したと認識 し、 上位レイヤに通達する。 あるいは、 これまで受信可能であつ た通信局のビーコンが受信できなかった場合は、 周辺の通信局の 状態に変化が生じたものとみなし、 その旨を逐次上位レイヤに通 達し、 近隣局のリ ス ト （Neighbor List) の更新を行なう

次に、クロ ック周波数ずれ対策のためのアルゴリ ズムの詳細を、 図 1 3のフローチャー トを参照して説明する。 ク ロ ック周波数ず れ情報はビーコンのスキャンによ り行われる。 ビーコンスキャン (クロ ック周波数ずれ対策処理） を開始するとまずタイマーがセ ッ ト され、 ビーコン間隔である 80[msec]のカウン トを開始する。 このカウン トが終了したか否か判断し （ステップ S 1 )、 カウン ト が終了した時点でビーコンのスキャンならぴクロ ック周波数ずれ 対策処理に要する情報収集も終了する。 タイマーが終了するまで ビーコンの受信を試みる。 ビーコンが受信される と （ステップ S 2 )、 自局内で計算した TBTT と受信したビーコンの TBTT を比 較する。 受信したビーコンの TBTTは、 ビーコンを受信した時刻 と TOIS フィールドを参照するこ とによ り得るこ とができる。 な お、 T.OIS フィールド力 S TBTT+X とセッ ト きれていた場合には、 該ビーコンの受信時刻は集計対象から外す。

TOIS シーケンスが ビーコ ンに記載されていた場合には、 TBTT+Xを示す表記と して全ビッ ト 0をセッ ト し、 これを受信し た局は、 TOIS シーケンスがすべて 0だった場合には、 該ビーコ ンの受信時刻は集計対象からはずす。

通信局は、 集計対象のビーコンに関して 「自局内で計算した TBTT よ り も受信したビーコ ンの TBTT 力 Sどれだけ遅れている カ を算出し （ステップ S 3 )、 タイマーが終了するまでに受信さ れた全てのビーコンの中で、 どのビーコンの TBTTが最も遅れて いるか判断して （ステップ S 4 )、 この遅れ量を最も遅れているタ イ ミ ング （Most Delayed Timing： MDT)と して記憶する （ステツ プ S 5 )。タイマーが終了した時点で得られている MDT から予め 設定してある a [usee] (たとえば 2 [usee]) を差し引いた値を《 とする（ステップ S 6 )。 _αが正の数すなわち、 MDT から a [usee] を差し引いてもなおかつ自局のク口 ック よ り も遅れているか否か 判断し (ステップ S 7 )、 遅れている場合には、 αだけ自局のク ロ ックを遅らせる （ステップ S 8 )。

このよ うな処理を行う ことによ り、 各通信局のク ロ ックがずれて いる場合であっても、 基本的に系内に存在する通信局の最も遅い クロ ックにあわせて時刻が刻まれることになり、 送受信のタイ ミ ングが ドリ フ ト して重なっていく という事態は避けるこ とができ る。 上記の値 a [usee] はタイ ミ ング制御に要求される仕様に応 じて設定すべき値であり、 こ こでは限定は行わない。

なお、 スキャンの間隔は、 はじめは l [sec]程度の比較的短い間 隔を設定しておき、 上記のク ロ ック ドリ フ ト値の抽出作業に際し て、 自局と周辺局のクロ ック周波数の不一致が著しく ないと判断 した場合に、 段階的に長い間隔を設定していく などという手法を 併用する とク ロ ック ドリ フ トによる影響をさ らに抑えることがで さる。

* 特定局ビーコンの受信停止

各通信局は、 上記の手順にしたがって、 周辺局の送信する ビー コンを受信するが、 上位レイヤから、 「この通信局とは今後通信を 行わない」 という指示を受けた場合には、 該通信局のビーコン送 信時刻での受信作業を行わない。 これによ り 、 自局と関連のない 通信局との間で不要な受信処理を削減するこ とが可能となり 、 低 消費電力化に貢献するこ とが可能となる。「この通信局とは今後通 信を行わない」 という指示は、 通信局の機器の属性から判断され る場合や、 認証が行えなかった場合や、 ユーザによ り指定される 場合などが存在する。

• ノ ケッ ト間隔 (Inter Frame Space)の定義

IEEE 802. il 方式などの場合と同様に、 本例においても複数の パケッ ト間隔を定義する。 こ こでのバケツ ト間隔の定義を、 図 1 4 を参照して説明する。

こ こでのパケ ッ ト 間隔は、 短いバケ ツ ト 間隔である SIFS ( Short Inter Frame Space) と、 長いパケッ ト間隔である LIFS ( Long Inter Frame Space)の 2つを定義する。 プライオリ ティ が与えられたバケツ トに限り SIFS のバケツ ト間隔で送信を許容 し、 それ以外のパケッ トは LIFS +ランダムに値を得るランダム バックオフのバケツ ト間隔だけメディアがク リ アであるこ とを確 認した後に送信を許容する。 ランダムバックオフ値の計算方法は 既存技術で知られている方法をとる。

さ らに本例においては、 上述したパケッ ト間隔である 「 SIFS」 と 「LIFS + / ックオフ」 のほか、 「LIFS」 と 「FIFS+ パックオフ」 (FIFS ： Far Inter Frame Space)を定義する。 通常は 「SIFS」 と 「 LIFS +パックオフ」 のパケッ ト間隔を適用するが、 ある通信局 に送信の優先権が与え られている時間帯においては、 他局は 「FIFS +パックオフ」 のバケツ ト間隔を用い、 優先権が与えられ ている局は SIFS あるいは LIFS でのパケッ ト間隔を用いる とい う ものである。「ある通信局に送信の優先権が与えられている時間 帯」 については、 以下で説明する。

• 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 れる様子をの一例を図 1 5 に示す。 図 1 5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 TPP ( Transmission Prioritized Period) と定義する。 T P Pは、 ビーコン送信直後に開始し、 TBTT力 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 T P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 FAP ( Fairly Access Period ) となる。

FAP ( Fairly Access Period ) では、 通常の C S M A Z C A方 式 （若しく は、 後述する P S M A Z C A方式） による公平なメデ ィァ獲得競合が行なわれる。

図 1 6 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]とレヽっ た形で定義される場合もある。 また、 図 1 5 に示す通り、 T G 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。

ここで、 スー ノ 一フ レーム内の各フィーノレ ドにおけるノヽ。ケッ ト 間隔 （Inter Frame Space) について説明する。 各通信局は、 FAP においてはすべての通信局は "LIFS+ バックオフ"の間隔での送 信を行う ことができ、 公平なコンテンショ ン制御によるアクセス 権の獲得が行なわれる。 例えば、 アクセス権を獲得するために R T Sや短いコマン ドの送信が "LIFS+ バックオフ"の間隔で送信 が行なわれ、 そ の後 に送信 さ れ る C T S やデー タ や Ack は、 "SIFS"の間隔で送信が行なわれる。以下に F A Pにおける IFS パラメータを示す。 Table FAPにおはる IFS Parameterの 定

一方、 T P P の領域ではビーコ ンを送信した通信局がアクセス権 を得て、 SIFS 時間経過後にフ レームの送信を許容する。 また、 そのビーコ ンを送信した通信局が指定した通信局にも優先送信権 が与えられ、 SIFS時間経過後にフ レーム送信を許容する。

優先送信権を獲得した通信局が、特定の通信局に対して RTSを送 信したが CTS の応答がない場合、優先送信権を獲得している通信 局は LIFS の間隔で RTS の再送を行う。

また、 優先送信権を獲得した通信局への送信データを保有してい る別の通信局は、 「該ノー ドが送信データを保有していない」 旨を 確認した場合には、 SIFS +パックオフ （ . Backoff) での送信を許 容する。 但し、 第 3 の通信局では、 優先送信権を獲得した通信局 が Dataを保有しているこ とを知るすべがないこ とが多い。

優先送信権を得ていない通信局は、 ビーコ ンを受信することに よ り他通信局の優先送信が開始されるこ とを認識し、 T— TPPの間 にわたり基本フ レーム間隔を FIFS に設定し、 FIFS + バックォ フのフ レーム間隔でアクセス権獲得を試みる。

上記の手順によ り、 T P P領域で優先送信権を獲得した通信局 が送受信するデータを保持している場合にはその通信局にァクセ ス権が与えられ、送受信すべきデータを保持していない場合には、 その通信局のアクセス権が放棄され、 他の通信局がアクセス権を 獲得する という メカニズムが実現される。

各通信局の種類と状態によって、以下のよ う な制御が必要になる。

Table T P Pにおける IFS Parameterの設定. 通信局種類 アクセス待ち状 フレ一ム種 送信間隔 トリガ アクセス権あ 優先送信権 RTS SIFS間隔 Beacon ¾ ig 設定 COMMAND

優先送信権 N/A CTS SIFS間隔 RTS受信後 あり COMMAND

優先送信権 B eacon 送 {¾ RTS SIFS+B ackoff 優先送信権 なし 通信 局 宛送 COMMAND 通信局の送 信データあり 信完了後

B eacon is RTS FIFS+B ackoff 優先送信権 通信 局 宛送 COMMAND 通信局の送 信データなし 信完了後 全通信局 达 1Bテータあ DATA S IFS間隔 CTS受信後 り

データ受信あ ACK SIFS間隔 DATA受信後 り

また、自局の TPP 内でのパケッ トの送信に関しては LIFS の間 隔での送信をも許容する。 さ らに、 他局の TPP 内でのパケッ ト の送信に関 しては FIFS +バッ ク オフ の間隔での送信とする。 IEEE802. il方式においては、常にバケツ ト間隔と して FIFS+ バ ックオフがと られていたが、 本例の構成によれば、 この間隔を詰 めるこ とができて、 よ り効果的なパケッ ト伝送が可能となる。 また、 各通信局は、 基本的にはスーパーフ レーム周期毎に 1 回 のビーコンを送信するが、 場合に応じて、 複数個のビーコンある いはビーコンに類する信号を送信するこ とが許容され、 これらの ビーコンを送信する度に T P Pを獲得するこ とができる。 言い換 えれば、 通信局は、 スーパーフ レーム毎に送信するビーコンの個 数に応じて優先的な送信用のリ ソースを確保できるこ とになる。 ここで、 通信局がスーパーフ レーム周期の先頭で必ず送信するビ ーコンのこ とを 「正規ビーコン」、 それ以外のタイ ミ ングで T P P 獲得又はその他の目的で送信する 2番目以降のビーコンのこ とを 「補助ビーコン」 と呼ぶことにする。

· TPPの使い方の応用

ちなみに、 TPP を 480 [usec] と定義した場合には、 60 [Byte] 相当のバケツ トを 2 1個、 あるいは 6000[Byte]のパケッ トを約 1 個送信するこ とが可能である。 すなわち、 メディアがどんなに混 雑していても、 80 [msec]おきに 2 1個程度の ACK 送信は保証さ れて い る こ と に な る 。 あ る い は、 TPP だけ を用 いた場合 600[kbps](

= 6000 [Byte]/80 [msec] )の伝送路を最低限確保しているこ とにな る。

なお、 上記では、 TPP 中の通信局にのみ優先送信権が与えられる 説明を行ったが、 TPP 中の通信局に呼び出された通信局にも優先 送信権利を与える。 基本的に TPP においては、 送信を優先する が、 自通信局内に送信するものはないが、 他局が自局宛てに送信 したい情報を保持していることがわかっている場合には、その「他 局」 宛てにページング (Paging)メ ッセージ或いはポー リ ング (Polling) メ ッセージを投げたり してもよい。

逆に、 ビーコ ンを送信したものの、 自局には何も送信するもの がない場合でかつ他局が自局宛てに送信したい情報を保持してい る事を知らない場合、 該通信局は何もせず TPP で与えられた送 信優先権を放棄し、 何も送信しない。 する と、 LIFS+バックオフ あるいは FIFS+ バックオフ経過後に他局がこの時間帯でも送信 を開始する。

図 1 6 に示したよ う にビーコン送信した直後に T P Pが続く と いう構成を考慮する と、 各通信局のビーコン送信タイ ミ ングは密 集しているよ り も伝送フ レーム周期内で均等に分散している方が 伝送効率上よ り好ましい。 したがって、 本実施形態では、 基本的 に自身が聞こえる範囲でビーコ ン間隔が最も長い時間帯のほぼ真 中でビーコ ンの送信を開始するよ う にしている。 勿論、 各通信局 のビーコン送信タイ ミ ングを集中して配置し、 残り の伝送フ レー ム周期では受信動作を停止して装置の消費電力を低減させる とい う利用方法もある。

• ビーコ ンのブイ一ノレ ド

本実施形態に係る 自立分散型無線通信システムにおいて送信され るビーコ ンに記載された情報について説明する。 図 1 8 にビーコ ン信号フォーマ ツ ト の一例を示す。

図 1 7 を用いてすでに説明したよ う に.、 バケツ トの先頭には、 バケツ トの存在を示すプリ アンプルがついており、 その次にパケ ッ ト の属性や長さなどが記載されているヘディ ング領域が存在し その後ろに PSDU が連結されている。 ビーコ ンを送信する場合、 ヘディ ング領域において、 該パケッ トがビーコ ンである旨を示す 情報が掲載されている。 また、 PSDU内にビーコ ンで報知したい 情報が記载されている。

図示の例では、 ビーコンには、 送信元局を一意に示すァ ドレス である T A (T r a n s m i t t e r A d d r e s s ) フィーノレ ドと、 当該ビーコ ンの種類を示す T y p e フ ィ ール ドと 、 当該ビ ーコ ンを送信したスーパーフ レーム周期における T B T Tオフセ ッ ト値 （前述） を示す情報である T O I (T B T T O f f s e t ' I n d i c a t i o n ) フィールドと、 周辺局から受信可能なビ 一コ ンの受信時刻情報である N B O I ( N e i g h b o r i n g B e a c o n O f f s e t I n f o r m a t i o n ) フ ィ ール ドと、 自局がどの時刻に送信される ビーコ ン信号を受信している かを示す情報である N B A I (N e i g h b o r i n g B e a c o n A c t i v i t y I n f o r m a t i o n )フ ィ ーノレ 卜 と 、 T B T Tの変更やその他各種の伝達すべき情報を格納する A L E R Tフィールドと、 当該通信局が優先的にリ ソースを確保してい る量を示す T x N u mフ ィ ール ドと 、 当該スーパーフ レーム周期 内で複数のビーコ ンを送信する場合に当該ビーコ ンに割り振られ た排他的な一意のシ リ アル番号を示す S e r i a 1 フ ィ ール ド と 、 現在この通信局が誰宛てに情報を有しているかを報知する情報で ある T I M (Traffic Indication Map) フ ィ ール ド と 、 TIM フ ィ 一ルドに掲載されている受信局のう ち、 直後の TPP において送 信を予定しているこ とを示す P a g e (Paging) フィール ドと、 当該局がどの レベル（受信 SINR)までの受信信号を受信信号と し て検出しているかの情報を格納する Sense Level フ ィ ール ドと 、 当 該局が 内包 し て い る 時刻情報 を通達す る TSF (Timing Synchronization Function)フィーノレドと、 当該局のオーナーなど を示す識別子である NetID(Network Identifier)フ ィ ール ドなど が含まれている。

T y p e フィール ドには、 当該ビーコ ンの種類が 8 ビッ ト長の ビッ トマップ形式で記述される。 本実施形態では、 ビーコンが、 各通信局が 1 スーパーフ レーム毎のその先頭で 1 回だけ送信する 「正規ビーコ ン」、あるいは優先的送信権を得るために送信されて いる 「補助ビーコ ン」 のいずれであるかを識別するための情報と して、 プライオリ ティを示す 0から 2 5 5までの値を用いて示さ れる。 具体的には、 1 スーパーフ レーム毎に 1 回送信することが 必須である正規ビーコ ンの場合は最大のプライオリ ティを示す 2 5 5が割り 当てられ、 捕助ビーコ ンに対しては トラフィ ックのプ ライオリティに相当する 0から 2 5 4までのいずれかの値が割り 当てられる。

T O I フィールドでは、 上述の T B T Tオフセッ トを決定する 擬似ランダム系列が格納されており、 当該ビーコンがどれだけの T B T Tオフセッ トを以つて送信されているかを示す。 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）、 すなわち衝突を 認識するこ とができる。

N B O I フィールドは、 スーパーフ レーム内において自局が受 信可能な周辺局のビーコ ンの位置 （受信時刻） を記述した情報で ある。 本実施形態では、 図 4に示したよ う に 1 スーパーフ レーム 内で最大 1 6個のビーコ ンを配置なス ロ ッ トが用意されているこ とから、 受信できたビーコ ンの配置に関する情報を 1 6 ビッ ト長 のビッ トマップ形式で記述する。 すなわち、 自局の正規ビーコン の送信時刻を基準と して N B O I フ ィ ール ドの先頭ビッ ト （M S B ) にマッピングすると と もに、 自局が受信可能なビーコ ンの位 置 （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 のビッ トにマッピングし、 自局の正規又は補助ビーコンの相対位 置 （オフセ ッ ト） 並びに受信可能なビーコ ンの相対位置 （オフセ ッ ト） に対応するビッ トに 1 を書き込み、 それ以外の相対位置に 対応するビッ ト位置は 0のままとする。

例えば、 図 4に示したよ う に最大 1 6局の通信局 0 〜 Fが収容 されている通信環境下で、 通信局 0が 「 1 1 0 0， 0 0 0 0， 0 1 0 0， 0 0 0 0」 のよ う な N B O I フ ィ ール ドを作った場合に は、 「通信局 1並び通信局 9からのビーコンが受信可能である」 旨 を伝えることになる。 つま り、 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、 ビーコンが受信可能である場合には 1 が マーク され、 受信されてない場合には 0すなわちスペースを割り 当てる。 また、 M S Bが 1 になっているのは自局がビーコンを送 信しているためで、 自局が補助ビーコ ンを送信している時刻に相 当する場所も 1 をマークする。 .

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 が受信可能なアクティブの状態にあるこ とを示す。

A L E R Tフィールドには、 異常状態において、 周辺局に対し て伝達すべき情報を格納する。 例えば、 ビーコ ンの衝突回避など のため自局の正規ビーコ ンの T B T Tを変更する予定がある場合 や、 また周辺局に対し補助ビーコ ンの送信の停止を要求する場合 には、 その旨を A L E R Tフィールドに記載する。 A L E R Tフ ィール ドの具体的な使用形態については後述に譲る。

T x N u mフ ィ ール ドは、 当該局がスーパーフ レーム周期内で 送信している補助ビーコンの個数が記載される。 通信局はビーコ ン送信に続いて T P Pすなわち優先送信権が与えられるこ とから スーパーフ レーム周期内での捕助ビー コ ン数は優先的にリ ソース を確保して送信を行なっている時間率に相当する。

S e r i a 1 フ ィ ール ドには、 当該スーパーフ レーム内で複数 の ビーコ ンを送信する場合に当該ビーコ ンに割り振られたシ リ ア ル番号が書き込まれる。 ビーコンのシ リ アル番号と して、 スーパ 一フ レーム内に送信する各々のビーコンに排他的で一意の番号が 記載される。 本実施形態では、 自局の正規ビーコンを基準に、 何 番目の T B T Tで送信している補助ビーコンであるかを示すシリ アル番号が S e r i a 1 フィール ドに記載される。

TIMフィールドには、 現在この通信局が誰宛てに情報を有して いるかの報知情報が格納される。 TIM を参照するこ とによ り、 受 信局は自分が受信を行わなければならないこ とを認識することが できる。

また、 Paging は、 TIM に掲載されている受信局のう ち、 直後 の TPP において送信を予定しているこ とを示すフィール ドであ り、 このフィール ドで指定された局は TPP での受信に備えなけ ればならない。 そのほかのフィール ド （ ETC フィール ド） も用意 されている。

T S Fフィールドは， 当該局が内包している時刻情報を通達す るフィール ドであり、 この時刻はメディアアクセスの用途とは別 用途で、 主にアプリケーショ ンの同期の目的で用いられる。 ビー コンの送信時刻の変更や TDMA 構造保持のためのクロ ックの捕 正や、 TBTTオフセッ トなどといったアクセス制御とは無関係に、 送信局の備えるク ロ ックに忠実にフ リーランではじき出される当 該信号の送信時刻を掲載する。 受信局は、 この値を受信時刻と と もに上位レイヤに提供し、 当該局から送信される情報の基準時刻 情報と して保持するこ とがある。

NetID ブイールドは， 当該局のオーナーなどを示す識別子であ り、 受信局は、 このフィール ドを参照するこ とによ り 、 自局と当 該局が論理的に同一のネッ トワークに属しているか否かを認識す るこ とができる。

• 定常状態における送受信機の手順その 1

典型的な通信局の送受信手順例について図 1 9 を用いて説明す る。図 1 9では、通信局 STA0 と通信局 STA1 に関しての説明が、 通信局 STAO 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 9 ( a ) が通信局 STA0 と通信局 STA1 の間で送受信されるパケッ トのシーケンス図を示 し、 図 1 9 ( b ) が通信局 STA0 の送信部の状態、 図 1 9 ( c ) が通信局 STA0の受信部の状態を示している。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 STA0 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 9では、 通信局 STA1宛てのバケツ トが存在するのでも う一 つパケ ッ 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 STA0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 STAO 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 ) のバケツ 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 ツス ンピリ オ ド

( Listen Period ) 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 9 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。 ただし、 あらかじめ 「ス リープ状態への変更を希望し ない」 旨のなんらかのメ ッセージを他局から受信していたり、 上 位レイヤから同様のメ ッセージを受けている場合にはこの限り で はなく 、 引き続き受信部の動作を継続する。

ー且、 ス リープ状態に落ちた通信局は、 例えば他局のビーコ ン の受信ゃ自局のビーコ ンの送信など、 なんらかの次回の送受信が 予定されている時刻を ト リ ガにス リ ープ状態を解除し、 ァクティ ブ状態に戻る。 図 1 9の例では、 通信局 STA1 のビーコン受信の ために一旦アクティブ状態に戻るが、 通信局 STA1 の送信ビーコ ンの TIM ならぴ PAGE で、 通信局 STA0宛てのバケツ トが存在 しないこ とを確認して、再度ス リープ状態に落ちている。その後、 自局のビーコ ン送信に先立ちメディアセンスのために受信部を動 作させ、 メ.ディアがク リ アであるこ とを確認した後にビーコ ンを 送信している。 今回のビーコ ン送信においては、 TIM や PAGE にての呼び出しは行っていないが、 通信局 STA0 はビーコ ンを送 信したので、 上記の手順にしたがい、 送信後、 リ ツス ンピリオド に入 り しばらく の間は自局宛ての信号が受信されないかを監視す るが、 何も受信しないまま リ ツス ンピリオドが終了し、 再度ス リ ープ状態へと状態を変化させる。

上述した送受信手順例その 1 をま とめる。

信号の送信はビーコ ンによる呼び出しを皮切り に開始され、 最後 のバケツ トの送受信の後、 しばらく受信を試みるが自局宛てのパ ケッ トが到来しなければス リープ状態 （Sleep State ) に移行す る。 他局のビーコンの受信あるいは自局のビーコンの送信を ト リ ガにアクティブ状態 （Active State) へと戻る。 つま り、 なんら かの信号を送信してから規定されている期間は、 受信部 （通信部） を必ず作動させておく。

· 定常状態における送受信機の手順その 2 ( P a g i n g T r a n s f e r シーケンス)

も う一つの典型的な通信局の送受信手順例について図 ₂ 0 を用 いて説明する。 各通信局は、 毎回、 他局のビーコンを受信してい 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。 この場合の送受信手順について説明す る。図 2 0では、通信局 STA0 と通信局 STA1 に関しての説明が、 通信局 STA1 から通信局 STA0 に対して送信を行う場合を例にと つて、 なされている。 図 2 0 ( a ) が通信局 STA0 と通信局 STA1 の間で送受信されるパケッ トのシーケンス図を示し、 下段図 2 0 ( b ) が STAO の送信部の状態、 図 2 0 ( c ) が STA0 の受信部 の状態を示している。 送受信部の状態は、 ハイ レベルがァクティ 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。

通信局 STA1 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。 このとき通信局 STA0 はス リープ状態にあり、 ビーコンを受信していない。 従って、 このビーコ ン中の TIM と (あるいは） PAGE において、 通信局 STA0 が呼び出されていた と しても、 通信局 STA0 は反応しない。 その後、 通信局 STA0 は 自局のビーコン送信時刻にビーコンを送信する。通信局 STA1 は、 通信局 STA0 のビーコン受信を ト リ ガに、 定められたランダムバ ックオフの手順にしたがって通信局 STA0宛てにページング情報 を送信する。 通信局 STA0 はビーコン送信後、 リ ツスンピリ オド にわたり受信機を動作させているため、 このページング情報を受 信することができる。 即ち、 通信局 STA0 は該ページング情報を 受信する と、 通信局 STA1 が自局宛ての情報を保持しているこ と を知ることができる。

この時点で、 通信局 STA0 は通信局 STA1 に対しページング情報 に対するレスポンスを行い、 通信局 STA0 から通信局 STA1 への 情報の伝送を開始するこ と もある （図示せず）。 図 2 0では、 この 時点では情報の伝送を開始しない場合の例を示している。その後、 通信局 STA1 のビーコン送信時刻になる と、 通信局 STA0 は先の ページング情報に起因して通信局 STA 1 からの情報を受信するよ う試み、 通信局 STA1 のビーコ ンを受信する。 このビーコ ン中の TIM と （あるいは） PAGEにおいて、 通信局 STA0が呼び出され ていたと仮定する。 該ビーコンを受信した通信局 STA0 は、 ぺー ジに対する レス ポンス を行う ( 0 )。 こ の レス ポンス は通信局 STA1の TPP 中に相当 し、 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 STA1 は、 通信局 STA0 が受信可能状態に あるこ とを確認する と、 通信局 STA0宛てのパケッ トを送信する ( 1 )。これ受信した通信局 STA0は正常に受信されたこ とを確認 した上で、 ACK を送信する （ 2 )。 その後、 通信局 STA0はリ ッ ス ンピリオドにわたり受信機を動作させ、 自局宛てのパケッ トが 受信されないこ とを確認してス リ ープ状態へと変更する。

なお、 上記においては、 リ ツス ンピリオドでは受信機が動作し ているこ とを前提と してビーコンの受信を皮切り に該ビーコンの 送信局に宛ててパケッ トを送信する場合の例を示したが、 このほ か、 送信に先立ってメディアセ ンスを行っている場合には、 ビー コ ン送信時刻前も受信機が動作していることは明白であり、 この 時間帯を狙って送信処理を行っても同様の効果が得られる。 上述した送受信手順例その 2 をまとめる。

信号の送信は受信側のビーコ ン送信直後にページング情報を送 信し、 これによ り受信側がアクティブ状態に変化し、 送受信処理 が開始される。 或いは、 その後の送信側のビーコ ンによる呼び出 しを皮切り に開始される。 そして受信部は、 最後のパケッ トの送 受信の後、 しばら く受信を試みるが自局宛てのバケツ トが到来し なければス リープ状態に落ち、 他局のビーコ ンの受信あるいは自 局のビーコ ンの送信を ト リ ガにアクティブ状態へと もどる。 つま り 、 受信側のリ ッス ンピ リ オド若し く はビーコ ン送信に先立つメ ディアセンス区間でページング情報を送信する。

なお、 上記送受信手順 2 における受信側のビーコ ン送信直前/ 直後に送信されるメ ッセージはページング情報には限らないが、 複数局からメ ッセージのアクセスが競合する可能性があるため、 ページングやビーコン送信タイ ミ ング変更リ クエス トなどの緊急 度の高いメ ッセージに限り送信を行う ことが望ま しい。

上記の説明においては、 説明の簡略化の都合上、 パケッ ト送信 に先立つ RTS/CTS 手順を省いた形で説明を行っているが、 必要 に応じて、 RTS ノ、。ケッ トを CTS バケツ トの交換をパケッ トの送 信に先立ち行う場合もある。 なお、 その場合、 ビーコ ンによるべ 一ジングが RTS 相当、ページレスポンスが CTS 相当の役割を担 う こ とは言う までもない。

また、 上述の例では、 データ送信開始前に通信局間でページン グ情報とそのレスポンスのネゴシエーシ ョ ン処理を行う例を示し たが、 ある通信局宛のデータを保持している送信元通信局が、 受 信先通信局のリ ツス ンピリオド内や、 その通信局が受信動作を行 つている Active なタイ ミ ングでネゴシエーショ ンなしにデータ の送信を開始してもよレ、 （Active Transfer シーケンス）。 こ の場 合は、 コネクショ ン確立のための処理を省く こ とができるため、 効率がよい。

• ビーコンの送信タイ ミ ング決定処理の応用

ビーコンの送信タイ ミ ングに関して説明する。 まず、 図 2 1 と 図 2 2を用いて説明する。

例えば、 通信局 STA-0 と通信局 STA- 1 という 2つの通信局が 電波到達範囲内に存在する場合を想定する。 この場合、 ビーコン Β Ο ,Β Ι は、 ほぼ互い違いに配置され、 図 2 1 に示すよ う な約 40[msec]間隔のタイ ミ ング関係になる。 通信局 STA-0 と通信局 STA- 1 の送信データ量がそれほど多く ない場合、 通信局 STA-0 からの送信信号は、 通信局 STA-0 からのビーコ ンの送信を皮切 り に開始され、 暫く後に送信が終わる。 通信局 STA- 1 からの送 信信号も同様であり、 送信情報量がビーコンの間隔よ り も短い時 間で終了すれば、 通信局 STA-0 と通信局 STA-1 の送信要求が衝 突するこ とはないはずである。

同様に 3つの通信局が存在した場合を示すと、 図 2 2に示すよ う になる。

ここでは、通信局 STA-2 が新規参入した場合を想定している。 通信局 STA-2 のビーコン送信タイ ミ ングは図上の 20 [msec]でも 60 [msec]でもかまわない。 しかし、 通信局 STA-2 はビーコンの 送信タイ ミ ングを決定する前に、 メディア状態を走査し、 トラヒ ックが、 図 2 2中のビーコン B 0に続いたバケツ ト送信 P0、 及ぴ ビーコン B 1 に続いたパケッ ト送信 P 1 と してある場合、 通信局 STA-2 はビーコン B 2を 20 [msee]のタイ ミ ングで送信したほうが 衝突が少なく てすむこ とがわかる。 このよ う に観点から、 通信局 STA-2 はメディアの占有状態、 即ち各通信局の トラヒ ック量を考 慮してビーコ ンの送信時刻を決定するこ とが可能になる。 通信局 によ り送信のァクティ ビティが大き く異なるよ うな場合にはと く に有効である。 • ス ト リームデータ送信のための帯域予約など

さ らに、 系内に広帯域のス ト リ ームデータを送信する通信局が 存在する場合を考えてみる。 送信局は一定帯域の信号を衝突させ ずに連続して送信したい。 この場合、 送信局は、 スーパーフ レー ム周期内でビーコ ンの送信頻度を上げる。 図 2 3で一例を示して 説明する。

ーコ ン B 1 を送信していたのを変更し、 他のタイ ミ ングでもビー コン B を送信するてしま う。

通常、 チャネルにおけるスーパーフ レーム周期はビーコ ン間隔 によって定義される。 本実施形態において、 1 つのスーパーフ レ ーム周期における 2個目以降のビーコンは、 送受信区間を得るこ とを主目的と して送信されるもので、 ネッ トワーク構築のために 送信される本来のビーコンとは性質を異にする。 本明細書では、 1 つのスーパーフ レーム周期における 2個目以降のビー コ ンを 「捕助ビーコ ン」 と呼ぶ。

他方、 帯域 （スーパーフ レーム周期） 内がビーコ ンで溢れない よ う にミ ニマムの ビーコ ン間隔 B m i nが規定されており、 スー パーフ レーム周期内に収容可能な通信局の台数には上限がある

(前述）。 このため、 新規の通信局が参入してきたときには、 これ をスーパーフ レーム周期内に収容するために、 捕助ビーコ ンを解 放する必要がある。

図 2 3では、 連続的にビーコン B 1及び B 3 を送信する例を示し たが、 別にこの限り ではない。 ビーコ ンを送信する とその直後に TPP がく つついてく るため、アクセス獲得競合を行う こ となく メ ディアの獲得が可能となる。 メディアの占有権をよ り強く欲する 通信局は、 ビーコ ンの送信頻度をあげるこ と によ り 、 送信権利を よ り多く獲得するこ とができるわけである。

また、 この 「捕助ビーコ ン」 は、 必ずしもビーコ ン情報を掲載 している必要はなく 、 ビーコンを複数回にわたり送信するオーバ 一へッ ドを削減するため、 「 トラヒ ックを収容する偽ビーコン」 と いうバケツ トカテゴリ を定義し、 バケツ トの属性はビーコンの一 種である旨のフラグを立てつつも、 内容は トラヒ ックを送信する よ う にしてもよい。

例えば、 ある系において、 キャパシティがほぼ限界をむかえ、 これ以上の トラヒ ックを収容する と現在提供しているサービスの クオリティが保証できないなどという場合には、 各通信局はビー コンを可能な!^り送信し、 新規通信局が到来した場合でも、 ビー コンを送信するタイ ミ ングを与えず、 このエリ ァでの新規通信局 の収容を拒否することも可能である。

• ク ワイエツ ト ( Quiet) パケッ トの利用例

各局のビーコン送信は定期的に行われるが、 トラヒ ックバケツ トの送信は通常の CSMA (若しく は P S M A ) の手順にしたがつ て行われるこ とから、 他局の トラ ヒ ックバケツ トの送信に起因し て、 ビーコンが受信できないという事態も発生し得る。 この例を 示したのが図 2 4である。

は、 通信局 STA1、 STA2、 STA3、 STA4が存在したとき、 通信局 STA2 は通信局 STA1 に情報を送信しており、 通信局 STA3 は通 信局 STA2 の送信信号が受信可能域に存在し、 通信局 STA3 は通 信局 STA4から送信されるビーコンを受信したいが、通信局 STA2 は通信局 STA4 のビーコンを受信できない領域にいる という状態 を想定している。 この例では、 時刻 TO において通信局 STA4 がビーコンを送信し、 通信局 STA3 はこれを受信しはじめる。 し かし、 通信局 STA2 は通信局 STA4 からの信号を受信できないた め、 ランダムバックオフの手順にしたがい時刻 T1 において通信 局 STA1宛ての情報送信を開始してしま う。 この通信局 STA2 か らの送信信号によ り、 通信局 STA3 は干渉を受けるこ とになり通 信局 STA4からのビーコ ンを受信できない状態になってしま う。 この事態を回避するために、 クワイエツ ト （ Quiet) パケッ ト を用いる。 クワイエツ トパケッ トは、 周辺局に対して 「今後、 自 局は他局からの受信を予定しているので誰も信号を送信しないで ほしい」 旨を伝えるパケッ トである。 図 2 5 に示す通り、 クワイ エツ トバケツ トには、「クワイエツ トパケッ トの送信局がどの局か らの受信を予定しているか （ターゲッ ト）」 と 「いつまで送信をや めてほしいか」 を示す情報が記載されている。

. 図 2 4.の例では、 STA3 は次回の通信局 STA4 の TBTTである 時刻 T4に先立ち時刻 T3においてクヮイエッ トバケツ トを送信す る。 これを受信した通信局 STA2 は、 クワイエツ トパケッ トのタ ーゲッ トが自分でないこ とを認識する と、 クワイエツ トバケツ ト で指示された時刻まで送信を行わない。 一方、 クワイエツ トパケ ッ トは通信局 STA4 にも到達するが、 通信局 STA4 はクワイエツ トバケツ トのターゲッ トが自局であるこ とを確認する とクヮイエ ッ トパケッ トを無視し、 予定どおり TBTTである時刻 T4でビ一 コ ン送信を行い、 通信局 STA3 は通信局 STA2 からの妨害なく し てビーコ ンを受信することが可能となる。

• メディアスキャ ン方法の動作例 （ P S MA ： P r e a m b 1 e S e n s e M u l t i p l e A c c e s s )

本実施の形態では、 アクセス方法と して CSMAを採用している ため、 通信状態を確認しての送信 （Listen Before Send) 力 S基本 である。 しかし、 通信局のベースバン ド部の物理レイ ヤの仕様と して、 受信電界強度（RSSI)などの情報がメディア占有情報と して 利用できない場合も考えられる。 例えば、 3 G H z から 1 0 G H z の広帯域を利用 して通信を行なう、 ウルトラワイ ドバン ド通信 のよ う な通信方式の場合である。 このよ うな場合、 パケッ トが存 在しているか否かは、 バケツ トの先頭部に付加されているュニー タワー ドのプリ アンプルの受信によってのみ認識されるこ とにな る。 つま り、 プリ アンブルを検出することによる衝突回避制御で あり、 送信局は、 メディア状態がク リ アであることを確認した上 で送信を行なう。 これを P S MAと定義する。 そのため、 ス リー プ状態から起き上がつてから送信を行う送信部は、 いかなる情報 に関して送信を行おう とする場合でも、 あらかじめ定められた所 定の時間 (MD I ： M a x i m u m D a t a I n t e r v a 1 ：最大データ間隔 （すなわち最大バケツ ト長）） 分の時間前から メディアの受信処理を開始し、 この時間に他の通信局が送信する プリ アンブルを検出した場合は送信を控える。

プリ アンブル検出によるア ク セス制御を行う こ とから、 PHY フレームには必ずプリ アンブルが付加されるこ とになる。 図 2 6 に、 PHY レイ ヤ (物理レイ ヤ） にて規定される PHY フ レームフ ォーマツ トを示す。 PHY フ レームの先頭のプリ アンブルは、 既 知のユニークワー ドで構成されている。

受信を行う通信局、 ならびに送信を行う通信局は、 プリ アンプル を発見するこ とによ り、 メディアが占有されているこ とを認識す る。 この様子を図 2 7を用いて説明する。 図 2 7は、 通信局 STA0 と通信局 STA1 が送信を行う場合についての説明であり、 図 2 7 ( a ) には通信局 STA1の送信シーケンスが示され、 図 2 7 ( b ) には通信局 STA0の送信シーケンスが示されている。

そ して、 図 2 7 ( c ), ( d ) には通信局 STAO における送信部及 ぴ受信部の状態 (ハイ レベル ： ァクティプ状態、 ロー レベル ： ス リーブ状態） が示されている。

時刻 T1 において通信局 STA1 がバケツ トの送信を開始する。 この時点で通信局 STA0はス リープ状態にあるため、通信局 STA1 がバケツ トを送信したこ とを認識できない。 その後、 時刻 T1 に おいて通信局 STA0から送信すべき情報が存在するこ とを上位レ ィャから通知されたとする （T x リ クエス ト）。 従来の 8 0 2 . 1 1系の無線 L A Νにおける CSMAの手順であれば、 この時点から ランダムパックオフ手順を開始するが、 時刻 T1 から受信を開始 したのでは、ユニークヮー ドのプリ アンプルを受信できないため、 メディアが通信局 STA1 によ り利用されている旨を知る由がなく . 通信局 STA0が送信を開始するこ とで通信局 STA1 のバケツ トに 対し干渉を与えてしま う可能性がある。そこで、通信局 STA0 は、 時刻 T1 でアクティブ状態になる と、 この時点から、 最大データ 間隔 MDI(Max. Uniqueword Interval) にわたり メディアがタ リ ァである旨を確認する。時刻 T1から MDI だけ経過した時点が時 刻 T2であるが、通信局 STA0は時刻 T 1 から時刻 T2まで受信機 を動作させ、 この間にパケッ トのユニークワー ド （図 2 5のプリ アンブル） を検出しなかった場合に限り送信を開始する。

存在するこ とを上位レイヤから通知された場合を想定する ( T X リ クエス ト）。 時刻 T4の直前まで通信局 STA0 はス リ ープ状態に あったことから、時刻 T4力 ら MDI にわたり メディアがク リ アで ある旨の確認作業を開始する。 する と、 今度は時刻 T5 において 通信局 STA1 からパケッ トが送信されるため、 通信局 STA0 はュ ニークワー ドを検出し、 このパケッ トの存在を認識する。 通信局 STA0は、 このバケツ トの送信が終了した時刻 T6からランダムバ ックオフの手順を開始し、 タイマーが切れた時点 T7 までの間で ユニークヮー ドを検出しなければ時刻 T7でバケツ トを送信する。

こ こまでの説明では、 MDI イ コール最大バケツ ト長とい う前 提で説明したが、 図 2 8 に示すよ う に、 1パケッ トで送信できな いく らいの多量のデータを送信したい場合に、 1 回のアクセス権 の獲得で、 長時間にわたりデータ転送を許容しても良い。 図 2 8 に示すよ う に、 1 回のアクセス権の獲得で得られた最大データ送 信長の範囲内で、 ペイロー ドを含むデータバケツ トを繰り返し送 信して、 多量のデータを送信させる。

こ のよ う に多数のパケッ トを連続して送信する場合の送信シー ケンスを図 2 9 に示す。 図 2 9 は、 図 2 7 と同様のシーケンス図 であり、 図 2 9 ( a ) には通信局 STA1 の送信シーケンスが示さ れ、 図 2 9 ( b ) には通信局 STA0 の送信シーケンスが示されて おり 、 図 2 9 ( c ) , ( d ) には通信局 STA0 における送信部及び 受信部の状態 （ハイ レベル ： アクティブ状態、 ローレベル ： ス リ ープ状態） が示されている。

時刻 TOにおいて、通信局 STA1はバケツ トの送信を開始する。 その後、 時刻 T1 において通信局 STA0 において通信局 STA0 に おいて送信すべき情報が存在するこ とを上位レイヤから通知され た場合を想定する （T x リ クエス ト）。 時刻 T1 の直前まで通信局 STA0はス リープ状態にあったこ とから、 時刻 T1力、ら MDI にわ たり メディアがク リ アである旨の確認作業を開始する。 する と、 時刻 Τ2 において通信局 STA1 から送信されているパケッ ト のュ ニークワー ド (プリ アンブル) を検出するため、 S T A 1 から送 信されているバケツ ト の存在を認識する。 通信局 STA0 は、 この バケツ トの送信が終了した時刻 T3 からランダムバックオフの手 順を開始し、 タイマーが切れた時点 T4 までの間でユニークヮー ドを検出しなければ時刻 T4でパケッ トを送信する。

なお、 ここまでの本実施の形態で説明した時間， 間隔， 伝送レ ー トなどの値については、 一例を示したものであり、 本発明の要 旨を逸脱しない範囲で、 その他の値を設定するよ う にしても良い こ とは勿論である。

また、 上述した実施の形態では、 通信局と して、 図 2に示した 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、 本例で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、 ベースバン ド部での処理を、 コ ンピュータ装置側で実行するソフ トゥヱァを実装させるよ 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無 線通信システムにおいて、 各通信局がネッ トワークに関する情報 を記述したビーコンを送信し合う こ とによってネッ トワークを構 築する

こ とを特徴とする無線通信システム。

2 . 請求の範囲第 1項記載の無線通信システムにおいて、

前記ネッ トワークに関する情報は、

自局がどの時刻に送信されるビーコ ン信号を認識しているかを 示す情報である

こ と を特徴とする無線通信システム。

3 . 請求の範囲第 1項記載の無線通信システムにおいて、

前記ネッ トワークに参画する各通信局は、 所定の時間間隔でビ ーコ ン信号を送信する ·

こ と を特徴とする無線通信システム。

4 . 請求の範囲第 3項記載の無線通信システムにおいて、

前記各通信局は、 所定の時間に少なく と も一度は、 自局のビー コン送信間隔以上の時間にわたる受信を連続的に行う

こ とを特徴とする無線通信システム。

5 . 請求の範囲第 2項記載の無線通信システムにおいて、

自局内で保持しているク ロ ック値を参照するこ とによ り、 他局 からのビーコ ン送信予定時刻が近づいたこ とを認識した通信局は 周辺局からの送信を一定時間にわたり不許可と させる情報を送信 する

こ とを特徴とする無線通信システム。

6 . 請求の範囲第 2項記載の無線通信システムにおいて、

前記どの時刻に送信されるビーコ ン信号を認識しているかを示 す情報と して、 自局からのビーコ ン信号の送信時刻との相対時間で示した情報 とする

こ と を特徴とする無線通信システム。

7 . 請求の範囲第 2項記載の無線通信システムにおいて、

前記各通信局は、 自局が受信可能な他局のビーコ ン信号から得 られる情報に基づき、 自局のビーコ ン送信時刻を決定する

こ とを特徴とする無線通信システム。

8 . 請求の範囲第 7項記載の無線通信システムにおいて、

前記各通信局は、 新規ビーコ ン送信開始前に一定期間にわたり 他局のビーコ ン受信動作を行い、 他局から送信されてく る受信ビ 一コ ンの受信時刻情報を第 1 の情報と して保持し、 前記受信ビー コ ンに記載された前記自局がどの時刻に送信されるビーコ ン信号 を認識しているかを示す情報を前記第 1 の情報に基づきシフ ト し て情報第 2 の情報と して保持する

無線通信システム。

9 . 請求の範囲第 8項記載の無線通信システムにおいて、

前記第 2 の情報から、 自局若しく は自局及び他局が受信可能な ビーコ ンの受信時刻を抽出し、 ビーコ ン受信時刻の間隔が最大と なるビーコ ン間隔となる区間をターゲッ ト区間と決定し、 前記タ ーゲッ ト区間の中心時刻に自局のビーコン送信時刻を設定する 無線通信システム。

1 0 . 請求の範囲第 9項記载の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 所定の期間に、 他局から送信されている信号 の受信を試み、 ビーコン及び他の信号の受信頻度が少ない時間帯 を第 3 の情報と して保持する

無線通信システム。

1 1 . 請求の範囲第 1 0項記載の無線通信システムにおいて、 各ビーコ ン間隔情報を抽出し、 ビーコ ン間隔が大きい区間の う ち、

前記第 3の情報から得られる信号の受信頻度が少ない時間帯に 相当する区間をターゲッ ト区間と決定し、 前記ターゲッ ト区間の 中心時刻に自局のビーコ ン送信時刻を設定する

無線通信システム。

1 2 . 請求の範囲第 7項記載の無線通信システムにおいて、 他局からビーコ ンの送信時刻の変更要求メ ッセージを受信した 通信局は、 新たなビーコ ン送信時刻を決定する

無線通信システム。

1 3 . 請求の範囲第 1項記載の無線通信システムにおいて、 前記ネッ トワークに関する情報は、

自局がどの時刻に送信されるビーコ ン信号を受信しているかを示 す情報である

無線通信システム。

1 4 . 請求の範囲第 1 3項記載の無線通信システムにおいて、 前記どの時刻に送信されるビーコン信号を受信しているかを示 す情報と して、

自局からのビーコ ン信号の送信時刻との相対時間で示した情報 と した

無線通信システム。

1 5 . 請求の範囲第 1 3項記載の無線通信システムにおいて、 前記ビーコ ン信号が送信される特定の時間帯を、 送信不許可区 間とする

無線通信システム。

1 6 . 請求の範囲第 1項記載の無線通信システムにおいて、 前記ネッ トワーク内の通信局が送信する ビーコン信号の送信時 刻を所定のターグッ ト ビーコン送信時刻からランダム時間遅延さ せ、 その遅延量を示す情報を前記ビーコ ンに記載する 無線通信システム。

1 7 . 請求の範囲第 1 6項記載の無線通信システムにおいて、 自局内で保持しているクロ ック値を参照するこ とによ り、 他局 からのビーコ ン送信予定時刻が近づいたことを認識した通信局は. 周辺局からの送信を一定時間にわたり不許可と させる情報を送信 する ■

無線通信システム。

1 8 . 請求の範囲第 1 6項記載の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 他通信局のビーコ ンを受信した場合に、 ビー コン受信時刻から前記遅延量を示す時刻を考慮して該ビーコ ン送 信局のターゲッ ト ビーコン送信時刻を算出する

無線通信システム。

1 9 . 請求の範囲第 1 8項記載の無線通信システムにおいて、 自局内で保持しているク 口 ック値から予測される周辺局のター ゲッ ト ビーコ ン送信時刻と、 実際にビーコ ンを受信した時刻から ビーコ ン内に記載されている故意にビーコ ン送信が遅延された分 を差し引いたビーコン送信局のターゲッ ト ビーコン送信時刻に差 異が存在した場合、 自局のクロ ックを他局のタイ ミ ングに合わせ て調整する

無線通信システム。

2 0 . 請求の範囲第 1 9項記載の無線通信システムにおいて、 ビーコン送信局のターゲッ ト ビーコン送信時刻が、 自局で予測 したターゲッ トビーコン送信時刻よ り も遅い場合は、 自局のク ロ ックを他局のタイ ミ ングに合わせて調整する

無線通信システム。

2 1 . 請求の範囲第 1 6項記載の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 ビーコ ン送信時に、 外的要因よ り ビーコ ン送 信時刻を遅らせて送信する場合には、 該ビーコ ンに、 その旨を記 載する

無線通信システム。

2 2 . 請求の範囲第 1 6項記載の無線通信システムにおいて、 ターゲッ ト ビーコン送信時刻から遅延させるランダム時間は擬 似ランダム系列で与えられ、

前記ビーコ ン内に記載される遅延量を示す情報と して擬似ラ ン ダム系列の状態を送信する

無線通信システム。

2 3 . 請求の範囲第 2 2項記載の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 前記ビーコン内に記載される擬似ランダム系 列の状態を保持し、 一定時間毎の擬似ラ ンダム系列値を更新する こ とによ り、 前記ビーコ ン送信局の次回のビーコ ン送信時刻を算 出する

無線通信システム。

2 4 . 請求の範囲第 1項記載の無線通信システムにおいて、 前記ビーコ ン信号を送信した後に、 ビーコ ンを送信した局が優 先的にバケツ トを送信できる所定期間を設定した

無線通信システム。

2 5 . 請求の範囲第 2 4項記載の無線通信システムにおいて、 前記ビーコ ンを送信した局が優先的にバケツ トを送信できる所 定期間満了後は、 各通信局が所定のコンテンショ ン制御に基づい た送信を行なう期間を設定した

無線通信システム。

2 6 . 請求の範囲第 2 5項記載の無線通信システムにおいて、 前記ビーコンを送信した局が優先的にパケッ トを送信できる所 定期間において、 前記ビーコ ン送信局の通信相手局は、 優先的に パケッ トを送信できる

無線通信システム。

2 7 . 請求の範囲第 2 4項記載の無線通信システムにおいて、 自局内で保持しているクロ ック値を参照することによ り 、 他局 からのビーコ ン送信予定時刻が近づいたごとを認識した通信局は 周辺局からの送信を一定時間にわたり不許可と させる情報を送信 する

無線通信システム。

2 8 . 請求の範囲第 2 4項記載の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 自局からのパケッ トの送信に先立ち、 あらか じめ定められた手順で算出される一定時間にわたり、 他局からの 信号を受信していない状態であるこ とを確認し、

前記一定時間は、 優先的にパケッ トを送信できる所定期間にお いては短く設定する

無線通信システム。

2 9 . 請求の範囲第 2 8項記載の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 自局からのパケッ トの送信に先立ち、 あらか じめ定められた手順で算出される一定時間にわたり、 他局からの 信号を受信していない状態であるこ とを確認し、

前記一定時間は、 他局からのビーコ ンを受信した直後の前記所 定期間に限り長く設定する

無線通信システム。

3 0 . 請求の範囲第 2 8項記載の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 自局からの送信に先立ち、 送信要求信号の送 信と、 その送信要求信号の応答の受信の確認を行う

無線通信システム。

3 1 . 請求の範囲第 3 0項記載の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 送信要求信号を誤り なく受信した場合にはパ 一チャルキヤ リ アセンスを行わず、 送信要求信号の応答を誤り な く受信した場合にはバーチャルキャ リ アセンス を行う 無線通信システム。

3 2 . 請求の範囲第 2 8項記載の無線通信システムにおいて、 ス リープ状態からアクティブ状態へと変化した直後に送信を試 みる場合、 送信に先立ち、 規定されている最大信号長分の期間に わたり メディアがク リ アである旨を確認する

無線通信システム。

3 3 . 請求の範囲第 2 8項記載の無線通信システムにおいて、 バケツ トの先頭にユニークヮー ドのプリ アンブルを付加し、 か つ一定のペイ ロー ド長毎に同様のユニークワー ドの ミ ッ ドアンブ ルを付加する

無線通信システム。

3 4 . 請求の範囲第 2 4項記載の無線通信システムにおいて、 ス ト リーム トラ ヒ ッ ク の伝送リ クエス トがある通信局は、 ビー コ ンが送信されていない区間を複数抽出し、 その複数抽出された 区間で、 ビーコ ン又はビーコ ンに類する信号を送信する

無線通信システム。

3 5 . 請求の範囲第 3 4項記載の無線通信システムにおいて、 前記ビーコ ンに類する信号は、 連続的又は間欠的に送信する 無線通信システム。

3 6 . 請求の範囲第 3 4項記載の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 自局からのパケッ トの送信に先立ち、 あらか じめ定められた手順で算出される一定時間にわたり、 他局からの 信号を受信していない状態であるこ とを確認し、

前記一定時間は， 優先的にパケッ トを送信できる所定期間にお いては短く設定する

無線通信システム。

3 7 . 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 無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 信号を送信した後所定期間受信動作を行い、 前記所定期間に新たな信号の送信を行わなかった場合に、 次回 信号受信あるいは送信予定時刻まで受信動作を停止させるこ とが できる

こ とを特徴とする無線通信システム。

3 8 . 請求の範囲第 3 7項記載の無線通信システムにおいて、 前記ネッ トワークに参画する各通信局は、 略一定間隔で定期的 にビーコ ン信号を送信する

無線通信システム。

3 9 . 請求の範囲第 3 8項記載の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 定められた時間に一度以上は、 自局のビーコ ン送信間隔以上の時間にわたる受信を連続的に行う

無線通信システム。

4 0 . 請求の範囲第 3 7項記載の無線通信システムにおいて、 自局内で保持しているクロ ック値を参照することによ り、 他局 からのビーコン送信予定時刻が近づいたこ とを認識した通信局は 周辺局からの送信を一定時間にわたり不許可と させる情報を送信 する

無線通信システム。

4 1 . 請求の範囲第 3 7項記載の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 自局が特定の他局宛ての情報を保持している 場合、 当該特定の他局がビーコ ンを送信する時刻に受信処理を行 い、 当該特定の他局のビーコン送信が終了する と、 定められた手 順に従って、 当該特定の他局に対して、 保持している情報の送信 を試みる

無線通信システム。

4 2 . 請求の範囲第 4 1項記載の無線通信システムにおいて、 前記他局のビーコ ン送信が終了してから送信される情報は、 通 常のデータ と比較して緊急度の高い情報である

無線通信システム。

4 3 . 請求の範囲第 3 7項記載の無線通信システムにおいて、 信号の送信に先立ち、 所定期間にわたり受信機を動作させるこ とによ り他の局から送信される信号の有無を検出することによ り 他局とバケツ トの通信タイ ミ ングが衝突しないアクセス制御を伴 う

無線通信システム。

4 4 . 請求の範囲第 4 3項記載の無線通信システムにおいて、 ス リープ状態からアクティブ状態へと変化した直後に送信を試 みる場合、 送信に先立ち、 規定されている最大信号長分の期間に わたり メディアがク リ アであるこ とを確認する

無線通信システム。

4 5 . 請求の範囲第 4 3項記載の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 自局が特定の他局宛ての情報を保持している 場合、 当該特定の他局のビーコ ン送信時刻の直前に、 所定の手順 に従って、 当該特定の他局に対して、 保持している情報の送信を 試みる

無線通信システム。

4 6 . 請求の範囲第 4 5項記載の無線通信システムにおいて、 他局のビーコ ン送信が終了してから送信される情報は、 通常の データと比較して緊急度の高い情報である

無線通信システム。

4 7 . 請求の範囲第 3 7項記载の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 情報を送信する際に、 送信相手先局が受信動 作を行なっていることを認識した局に対して送信を試みる

無線通信システム。

4 8 . 請求の範囲第 3 7項記載の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、自局が通信状態にある と判断される場合には、 自局が認識している他局のビーコ ン受信を試みる

無線通信システム。

4 9 . 請求の範囲第 4 8項記載の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 自局が特定の他局宛ての情報を保持している 場合には、 自局から送信するビーコ ン中に、 特定の他局に宛てた 情報を保持している旨の情報を掲載し、

該ビーコ ンを受信した通信局は、 自局宛ての情報が保持されて いることを認識する と、 ビーコン送信局に向けて自局宛てに情報 を送信してほしい旨を伝える信号を送信する

無線通信システム。

5 0 . 請求の範囲第 4 8項記載の無線通信システムにおいて、 特定の局からのビーコンが受信できる環境にあった場合であつ ても、 当該特定局とは通信を行わない指示がある場合、 当該特定 局から送信されてく るビーコ ンの受信を試みない

無線通信システム。

5 1 . 請求の範囲第 3 7項記載の無線通信システムにおいて、 前記各通信局は、 なんらかの信号を送信した後、 所定期間受信 動作を行い、 この所定期間に自局宛て信号を受信しなかった場合 に、 次回信号受信あるいは送信予定時刻まで受信動作を停止させ ることができる

無線通信システム。

5 2 . 各通信局が所定の時間間隔でネッ トワークに関する情報を 記述したビーコ ンを送信し合う こ とによって構築される 自律分散 型の通信環境下で動作する無線通信装置であって、

無線データを送受信する通信手段と、

自局に関する情報を記載したビーコ ン信号を生成するビーコ ン 信号生成手段と、 前記通信手段によ り周辺局から受信したビーコン信号を解析す るビーコン信号解析手段と、

前記通信手段によるビーコン送信タイ ミ ングを制御するタイ ミ ング制御手段と、

を具備するこ とを特徴とする無線通信装置。

5 3 . 請求の範囲第 5 2項記載の無線通信装置において、 前記ビーコン信号生成手段が生成するビーコンに記述されたネ ッ トワークに関する情報は、

自局がどの時刻に送信されるビーコン信号を認識しているかを 示す情報である

こ とを特徴とする無線通信装置。

5 4 . 請求の範囲第 5 2項記載の無線通信装置において、

前記タイ ミ ング制御手段は、 ネッ トワークに参画する場合に、 所定の時間間隔でビーコン信号を送信する

こ とを特徴とする無線通信装置。

5 5 . 請求の範囲第 5 4項記載の無線通信装置において、

前記通信手段は、 所定の時間に少なく とも一度は、 自局のビー コン送信間隔以上の時間にわたる受信を連続的に行う

こ とを特徴とする無線通信装置。

5 6 . 請求の範囲第 5 3項記載の無線通信装置において、

前記ビーコン信号生成手段は、 内部で保持しているク ロ ック値 を参照することによ り、 他局からのビーコン送信予定時刻が近づ いたことを認識した場合に、 周辺局からの送信を一定時間にわた り不許可と させる情報を含むビーコ ンを生成させて、 前記通信手 段から送信させる

こ とを特徴とする無線通信装置。

5 7 . 請求の範囲第 5 3項記載の無線通信装置において、

前記どの時刻に送信されるビーコン信号を認識しているかを示 す情報と して、

自局からのビーコン信号の送信時刻との相対時間で示した情報 とする

こ とを特徴とする無線通信装置。

5 8 . 請求の範囲第 5 3項記載の無線通信装置において、

前記タイ ミ ング制御手段は、 前記ビーコン信号解析手段で解析 した他局のビーコン信号から得られる情報に基づき、 ビーコン送 信時刻を決定する

こ とを特徴とする無線通信装置。

5 9 . 請求の範囲第 5 8項記載の無線通信装置において、

前記タイ ミ ング制御手段は、 前記通信手段で新規ビーコン送信 開始前に一定期間にわたり他局のビーコン受信動作を行い、 他局 から送信されてく る受信ビーコンの受信時刻情報を第 1 の情報と して保持し、 前記受信ビーコンに記載されたどの時刻に送信され るビーコン信号を認識しているかを示す情報を前記第 1 の情報に 基づきシフ ト して情報第 2 の情報と して保持する

無線通信装置。

6 0 . 請求の範囲第 5 9項記載の無線通信装置において、

前記第 2 の情報から、 自局若しく は自局及び他局が受信可能な ビーコンの受信時刻を抽出し、 ビーコン受信時刻の間隔が最大と なる ビーコン間隔となる区間をターゲッ ト区間と決定し、 前記タ ーゲッ ト区間の中心時刻に自局のビーコン送信時刻を設定する 無線通信装置。

6 1 . 請求の範囲第 6 0項記載の無線通信装置において、

前記タイ ミ ング制御手段は、 所定の期間に、 前記通信手段で他 局から送信されている信号の受信を試み、 ビーコン及び他の信号 の受信頻度が少ない時間帯を第 3 の情報と して保持する

無線通信装置。

6 2 . 請求の範囲第 6 1項記載の無線通信装置において、 前記タイ ミ ング制御手段は、 各ビーコン間隔情報を抽出し、 ビ ーコン間隔が大きい区間のう ち、

前記第 3の情報から得られる信号の受信頻度が少ない時間帯に 相当する区間をターゲッ ト区間と決定し、 前記ターゲッ ト区間の 中心時刻に自局のビーコ ン送信時刻を設定する

無線通信装置。

6 3 . 請求の範囲第 5 8項記載の無線通信装置において、

前記ビーコ ン信号解析手段で、 他局からビーコ ンの送信時刻の 変更要求メ ッセージを判別した場合に、 前記タイ ミ ング制御手段 は、 新たなビーコ ン送信時刻を決定する

無線通信装置。

6 4 - 請求の範囲第 5 2項記載の無線通信装置において、

前記ビーコ ン信号生成手段が生成する ビーコ ンに記述されたネ ッ トワークに関する情報は、

自局がどの時刻に送信されるビーコ ン信号を受信しているかを 示す情報である

無線通信装置。

6 5 . 請求の範囲第 6 4項記載の無線通信装置において、

前記どの時刻に送信されるビーコ ン信号を受信しているかを示 す情報と して、

自局からのビーコ ン信号の送信時刻との相対時間で示した情報 と した

無線通信装置。

6 6 . 請求の範囲第 6 4項記載の無線通信装置において、

前記ビーコ ン信号生成手段が生成するビーコ ンに記述された情 報で、 ビーコ ン信号が送信される特定の時間帯を、 送信不許可区 間とする 無線通信装置。

6 7 . 請求の範囲第 5 2項記載の無線通信装置において、

前記タイ ミ ング制御手段は、 送信するビーコン信号の送信時刻 を所定のターゲッ ト ビーコン送信時刻からランダム時間遅延させ. 前記ビーコ ン信号生成手段は、 その遅延量を示す情報を前記ビー コンに記載する

無線通信装置。

6 8 . 請求の範囲第 6 7項記載の無線通信装置において、

内部で保持しているク 口 ック値を参照するこ とによ り、 他局か らのビーコン送信予定時刻が近づいたこ とを認識した場合に、 前 記ビーコン信号生成手段は、 周辺局からの送信を一定時間にわた り不許可と させる情報をビーコ ンに付加して、 前記通信手段で送 信させる

無線通信装置。

6 9 . 請求の範囲第 6 7項記載の無線通信装置において、

前記タイ ミ ング制御手段は、 前記通信手段が他通信局のビーコ ンを受信した場合に、 ビーコン受信時刻から前記遅延量を示す時 刻を考慮してターゲッ ト ビーコ ン送信時刻を算出する

無線通信装置。

7 0 . 請求の範囲第 6 9項記載の無線通信装置において、

内部で保持しているク 口 ック値から予測される周辺局のターゲ ッ トビーコ ン送信時刻と、 実際にビーコ ンを受信した時刻からビ ーコ ン内に記载されている故意にビーコ ン送信が遅延された分を 差し引いたビーコ ン送信局のターゲッ ト ビーコ ン送信時刻に差異 が存在した場合、 自局のク 口 ックを他局のタイ ミ ングに合わせて 調整する

無線通信装置。

7 1 . 請求の範囲第 7 0項記載の通信システムにおいて、 ビーコ ン送信局のターゲッ トビーコ ン送信時刻が、 自局で予測 したターゲッ トビーコ ン送信時刻よ り も遅い場合は、 自局のクロ ックを他局のタイ ミ ングに合わせて調整する

無線通信装置。

7 2 . 請求の範囲第 6 7項記載の無線通信装置において、

前記タイ ミ ング制御手段は、 ビーコ ン送信時に、 外的要因よ り ビーコ ン送信時刻を遅らせて送信する場合には、 前記ビーコ ン信 号生成手段で該ビーコンに、 その旨を記載する

無線通信装置。 . .

7 3 . 請求の範囲第 6 7項記載の無線通信装置において、

ターゲッ トビーコン送信時刻から遅延させるランダム時間は擬 似ランダム系列で与えられ、

前記ビーコ ン内に記載される遅延量を示す情報と して擬似ラ ン ダム系列の状態を送信する

無線通信装置。

7 4 . 請求の範囲第 7 3項記載の無線通信装置において、

前記タイ ミ ング制御手段は、 前記ビーコン内に記載される擬似 ラ ンダム系列の状態を保持し、 一定時間毎の擬似ラ ンダム系列値 を更新することによ り 、 前記ビーコ ン送信局の次回のビーコ ン送 信時刻を算出する

無線通信装置。

7 5 . 請求の範囲第 5 2項記載の無線通信装置において、

前記通信手段から前記ビーコ ン信号を送信した後に、 前記タイ ミ ング制御手段は優先的にパケッ トを送信できる所定期間を設定 する

無線通信装置。

7 6 . 請求の範囲第 7 5項記載の無線通信装置において、

前記優先的にパケッ トを送信できる所定期間満了後は、 所定の コ ンテンシ ョ ン制御に基づいた送信を行なう期間を設定する 無線通信装置。

7 7 . 請求の範囲第 7 6項記載の無線通信装置において、

前記優先的にパケッ トを送信できる所定期間において、 前記通 信手段から送信されるビーコ ンの通信相手局で、 優先的にバケツ トを送信できるよ う にした

無線通信装置。

7 8 . 請求の範囲第 7 5項記載の無線通信装置において、

内部で保持しているク ロ ッ ク値を参照するこ とによ り、 他局か らのビーコ ン送信予定時刻が近づいたことを認識した場合に、 周 辺局からの送信を一定時間にわたり不許可と させる情報を送信す る

無線通信装置。

7 9 . 請求の範囲第 7 5項記載の無線通信装置において、

前記タイ ミ ング制御手段は、 パケッ ト の送信に先立ち、 あらか じめ定められた手順で算出される一定時間にわたり、 他局からの 信号を受信していない状態であるこ とを確認し、

前記一定時間は、 優先的にパケッ トを送信できる所定期間にお いては短く設定する

無線通信装置。

8 0 . 請求の範囲第 7 9項記載の無線通信装置において、

前記タイ ミ ング制御手段は、 バケツ トの送信に先立ち、 あらか じめ定められた手順で算出される一定時間にわたり、 他局からの 信号を受信していない状態であるこ とを確認し、

前記一定時間は、 他局からのビーコ ンを受信した直後の前記所 定期間に限り長く設定する

無線通信装置。

8 1 . 請求の範囲第 7 9項記載の無線通信装置において、 前記通信手段での送信に先立ち、 送信要求信号の送信と、 その 送信要求信号の応答の受信の確認を行う

無線通信装置。

8 2 . 請求の範囲第 8 1項記載の無線通信装置において、

送信要求信号を誤り なく受信した場合にはバーチャルキャ リ ア センスを行わず、 送信要求信号の応答を誤り なく受信した場合に はバーチャルキヤ リ アセンスを行う

無線通信装置。

8 3 . 請求の範囲第 7 9項記載の無線通信装置において、

ス リープ状態からアクティブ状態へと変化した直後に送信を試 みる場合、 送信に先立ち、 規定されている最大信号長分の期間に わたり メディアがク リ ァである旨を確認する

無線通信装置。

8 4 . 請求の範囲第 7 9項記載の無線通信装置において、

前記通信手段が送信するバケツ トの先頭にユニークワー ドのプ リ アンブルを付加し、 かつ一定のペイ ロー ド長毎に同様のュニー タ ワー ドのミ ッ ドアンブルを付加する

無線通信装置。

8 5 . 請求の範囲第 7 5項記載の無線通信装置において、

ス ト リーム トラヒ ックの伝送リ クエス トがある場合に、 前記タ ィ ミ ング制御手段は、 ビーコンが送信されていない区間を複数抽 出し、 その複数抽出された区間で、 ビーコン又はビーコンに類す る信号を送信する

無線通信装置。

8 6 . 請求の範囲第 8 5項記載の無線通信装置において、

前記ビーコンに類する信号は、 連続的又は間欠的に送信する 無線通信装置。

8 7 · 請求の範囲第 8 5項記載の無線通信装置において、 前記通信手段でのパケッ トの送信に先立ち、 あらかじめ定めら れた手順で算出される一定時間にわたり、 他局からの信号を受信 していない状態であるこ とを確認し、

前記一定時間は， 優先的にパケッ トを送信できる所定期間にお いては短く設定する

無線通信装置。

8 8 . 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 無線通信システムの通信局を構成する無線通信装置において、 無線データを送受信する通信手段と、

前記通信手段で信号を送信した後所定期間受信動作を行い、 前 記所定期間に新たな信号の送信を行わなかった場合に、 次回信号 受信あるいは送信予定時刻まで受信動作を停止させる制御を行う 制御手段を備えた

こ とを特徴とする無線通信装置。

8 9 . 請求の範囲第 8 8項記載の無線通信装置において、

前記通信手段は、 略一定間隔で定期的にビーコン信号を送信す る

無線通信装置。

9 0 . 請求の範囲第 8 9項記載の無線通信装置において、

前記通信手段は、 定められた時間に一度以上は、 自局のビーコ ン送信間隔以上の時間にわたる受信を連続的に行う

無線通信装置。

9 1 . 請求の範囲第 8 8項記載の無線通信装置において、

内部で保持しているク 口 ック値を参照するこ とによ り、 他局か らのビーコン送信予定時刻が近づいたことを認識した場合に、 前 記通信手段は、 周辺局からの送信を一定時間にわたり不許可と さ せる情報を送信する

無線通信装置。

9 2 . 請求の範囲第 8 8項記載の無線通信装置において、 特定の他局宛ての情報を保持している場合、 当該特定の他局が ビーコ ンを送信する時刻に前記通信手段で受信処理を行い、 当該 特定の他局のビーコ ン送信が終了する と、 定められた手順に従つ て、 前記通信手段は、 当該特定の他局に対して、 保持している情 報の送信を試みる

無線通信装置。

9 3 . 請求の範囲第 9 2項記載の無線通信装置において、

前記他局のビーコ ン送信が終了してから送信される情報は、 通 常のデータ と比較して緊急度の'高い情報である

無線通信装置。

9 4 . 請求の範囲第 8 8項記載の無線通信装置において、

前記通信手段での信号の送信に先立ち、 所定期間にわたり受信 動作させて他の局から送信される信号の有無を検出するこ とによ り、 他局とバケツ トの通信タイ ミ ングが衝突しないアクセス制御 を伴う

無線通信装置。

9 5 . 請求の範囲第 9 4項記載の無線通信装置において、

前記制御手段は、 スリープ状態からアクティブ状態へと変化し た直後に前記通信手段で送信を試みる場合、 送信に先立ち、 規定 されている最大信号長分の期間にわたり メディアがク リ アである ことを確認する

無線通信装置。

9 6 . 請求の範囲第 9 4項記載の無線通信装置において、

特定の他局宛ての情報を保持している場合、 当該特定の他局の ビーコ ン送信時刻の直前に、 所定の手順に従って、 当該特定の他 局に対して、 保持している情報の送信を試みる

無線通信装置。

9 7 . 請求の範囲第 9 6項記載の無線通信装置において、 他局のビーコ ン送信が終了してから送信される情報は、 通常の データ と比較して緊急度の高い情報である

無線通信装置。

9 8 . 請求の範囲第 8 8項記載の無線通信装置において、

前記各通信局は、 情報を送信する際に、 送信相手先局が受信動 作を行なっているこ とを認識した局に対して送信を試みる

無線通信装置。

9 9 . 請求の範囲第 8 8項記載の無線通信装置において、

前記制御手段は、自局が通信状態にある と判断される場合には、 自局が認識している他局のビーコン受信を試みる

無線通信装置。

1 0 0 . 請求の範囲第 9 9項記載の無線通信装置において、 自局が特定の他局宛ての情報を保持している場合には、 前記通 信手段から送信するビーコ ン中に、 特定の他局に宛てた情報を保 持している旨の情報を掲載し、

前記他局からの情報送信要求を受信してから送信を実行する 無線通信装置。

1 0 1 . 請求の範囲第 9 9項記載の無線通信装置において、 特定の局からのビーコンが受信できる環境にあった場合であつ ても、 前記通信手段が受信した信号で、 当該特定局とは通信を行 わない指示がある場合、 前記制御手段は当該特定局から送信され てく るビーコ ンの受信を試みない

無線通信装置。

1 0 2 . 請求の範囲第 8 8項記載の無線通信装置において、 前記制御手段は、 前記通信手段からなんらかの信号を送信させ た後、 所定期間受信動作を行い、 この所定期間に自局宛て信号を 受信しなかった場合に、 次回信号受信あるいは送信予定時刻まで 受信動作を停止させるこ とができる

無線通信装置。

1 0 3 . 各通信局が所定の時間間隔でネッ トワークに関する情報 を記述したビーコ ンを送信し合う こ とによって構築される自律分 散型の通信環境下で動作を行なうための無線通信方法であって、 自局に関する情報を記載したビーコン信号を生成するビーコ ン 信号生成ステップと、

前記通信手段によ り周辺局から受信したビーコン信号を解析す るビーコン信号解析ステップと、

前記通信手段によるビーコ ン送信タイ ミ ングを制御するタイ ミ ング制御ステップと、

を具備するこ とを特徴とする無線通信方法。

1 0 4 . 請求の範囲第 1 0 3項記載の無線通信方法において、 前記ネッ トワークに関する情報は、

自局がどの時刻に送信されるビーコン信号を認識しているかを 示す情報である

こ とを特徴とする無線通信方法。

1 0 5 . 請求の範囲第 1 0 3項記載の無線通信方法において、 前記ネッ トワークに参画する各通信局は、 所定の時間間隔でビ ーコ ン信号を送信する

こ とを特徴とする無線通信方法。

1 0 6 . 請求の範囲第 1 0 5項記載の無線通信方法において、 所定の時間に少なく と も一度は、 自局のビーコン送信間隔以上 の時間にわたる受信を連続的に行う

こ とを特徴とする無線通信方法。

1 0 7 . 請求の範囲第 1 0 4項記載の無線通信方法において、 自局内で保持しているク ロ ック値を参照するこ とによ り 、 他局 からのビーコン送信予定時刻が近づいたこ とを認識した通信局は 周辺局からの送信を一定時間にわたり不許可と させる情報を送信 する

ことを特徴とする無線通信方法。

1 0 8 . 請求の範囲第 1 0 4項記載の無線通信方法において、 前記どの時刻に送信されるビーコン信号を認識しているかを.示 す情報と して、

自局からのビーコン信号の送信時刻との相対時間で示した情報 とする

ことを特徴とする無線通信方法。 +

1 0 9 . 請求の範囲第 1 0 4項記載の無線通信方法において、 自局が受信可能な他局のビーコン信号から得られる情報に基づ き、 自局のビーコン送信時刻を決定する

ことを特徴とする無線通信方法。

1 1 0 . 請求の範囲第 5 8項記載の無線通信方法において、 新規ビーコン送信開始前に一定期間にわたり他局のビーコ ン受 信動作を行い、 他局から送信されてく る受信ビーコンの受信時刻 情報を第 1 の情報と して保持し、前記受信ビーコンに記載された、 どの時刻に送信される ビーコン信号を認識しているかを示す情報 を前記第 1 の情報に基づきシフ ト して情報第 2 の情報と して保持 する

無線通信方法。

1 1 1 . 請求の範囲第 1 1 0項記載の無線通信方法において、 前記第 2 の情報から、 自局若しく は自局及び他局が受信可能な ビーコンの受信時刻を抽出し、 ビーコン受信時刻の間隔が最大と なるビーコン間隔となる区間をターゲッ ト区間と決定し、 前記タ ーゲッ ト区間の中心時刻に自局のビーコン送信時刻を設定する 無線通信方法。

1 1 2 . 請求の範囲第 1 1 1項記載の無線通信方法において、 所定の期間に、 他局から送信されている信号の受信を試み、 ビ ーコ ン及び他の信号の受信頻度が少ない時間帯を第 3の情報と し て保持する

無線通信方法。

1 1 3 . 請求の範囲第 1 1 2項記載の無線通信方法において、 各ビーコ ン間隔情報を抽出し、 ビーコ ン間隔が大きい区間のう ち、

前記第 3の情報から得られる信号の受信頻度が少ない時間帯に 相当する区間をターゲッ ト区間と決定し、 前記ターゲッ ト区間の 中心時刻に自局のビーコン送信時刻を設定する

無線通信方法。

1 1 4 . 請求の範囲第 1 0 9項記載の無線通信方法において、 他局からビーコ ンの送信時刻の変更要求メ ッセージを受信した 場合に、 新たなビーコ ン送信時刻を決定する

無線通信方法。

1 1 5 . 請求の範囲第 1 0 3項記載の無線通信方法において、 前記ネッ トワークに関する情報は、

自局がどの時刻に送信されるビーコン信号を受信しているかを示 す情報である

無線通信方法。

1 1 6 . 請求の範囲第 1 1 5項記載の無線通信方法において、 前記どの時刻に送信されるビーコン信号を受信しているかを示 す情報と して、

自局からのビーコン信号の送信時刻との相対時間で示した情報 と した

無線通信方法。

1 1 7 . 請求の範囲第 1 1 5項記載の無線通信方法において、 前記ビーコン信号が送信される特定の時間帯を、 送信不許可区 間とする

無線通信方法。

1 1 8 . 請求の範囲第 1 0 3項記載の無線通信方法において、 ビーコ ン信号の送信時刻を所定のターゲッ ト ビーコ ン送信時刻 からランダム時間遅延させ、 その遅延量を示す情報を前記ビーコ ンに記載する

無線通信方法。

1 1 9 . 請求の範囲第 1 1 8項記載の無線通信方法において、 自局内で保持しているクロ ック値を参照することによ り、 他局 からのビーコ ン送信予定時刻が近づいたことを認識した場合に、 周辺局からの送信を一定時間にわたり不許可と させる情報を送信 する

無線通信方法。

1 2 0 . 請求の範囲第 1 1 8項記載の無線通信方法において、 他の通信局のビーコ ンを受信した場合に、 ビーコ ン受信時刻か ら前記遅延量を示す時刻を考慮して該ビーコ ン送信時のターゲッ ト ビーコ ン送信時刻を算出する

無線通信方法。

1 2 1 . 請求の範囲第 1 2 0項記載の無線通信方法において、 自局内で保持しているクロ ック値から予測される周辺局のター ゲッ ト ビーコン送信時刻と、 実際にビーコンを受信した時刻から ビーコ ン内に記載されている故意にビーコ ン送信が遅延された分 を差し引いたビーコン送信局のターゲッ トビーコン送信時刻に差 異が存在した場合、 自局のクロ ックを他局のタイ ミ ングに合わせ て調整する

無線通信方法。

1 2 2 . 請求の範囲第 1 2 1項記載の無線通信方法において、 ビーコ ン送信局のターゲッ トビーコ ン送信時刻が、 自局で予測 したターゲッ トビーコ ン送信時刻よ り も遅い場合は、 自局のクロ ックを他肩のタイ ミ ングに合わせて調整する

無線通信方法。

1 2 3 . 請求の範囲第 1 1 8項記載の無線通信方法において、 前記各通信局は、 ビーコ ン送信時に、 外的要因よ り ビーコ ン送 信時刻を遅らせて送信する場合には、 該ビーコ ンに、 その旨を記 載する

無線通信方法。

1 2 4 . 請求の範囲第 1 1 8項記載の無線通信方法において、 ターゲッ ト ビーコン送信時刻から遅延させるランダム時間は擬 似ランダム系列で与えられ、

前記ビーコン内に記載される遅延量を示す情報と して擬似ラン ダム系列の状態を送信する

無線通信方法。

1 2 5 . 請求の範囲第 1 2 4項記載の無線通信方法において、 受信した前記ビーコン内に記載される擬似ランダム系列の状態 を保持し、 一定時間毎の擬似ランダム系列値を更新するこ とによ り、 次回のビーコ ン送信時刻を算出する

無線通信方法。

1 2 6 . 請求の範囲第 1 0 3項記載の無線通信方法において、 前記ビーコ ン信号を送信した後に、 ビーコ ンを送信した局が優 先的にパケッ トを送信できる所定期間を設定した

無線通信方法。

1 2 7 . 請求の範囲第 1 2 6項記载の無線通信方法において、 前記ビーコ ンを送信した局が優先的にパケッ トを送信できる所 定期間満了後は、 各通信局が所定のコ ンテンシ ョ ン制御に基づい た送信を行なう期間を設定した

無線通信方法。

1 2 8 . 請求の範囲第 1 2 7項記載の無線通信方法において、 前記ビーコ ンを送信した局が優先的にバケツ トを送信できる所 定期間において、 前記ビーコ ン送信局の通信相手局で、 優先的に パケッ トを送信できるよ う にした

無線通信方法。

1 2 9 . 請求の範囲第 1 2 6項記載の無線通信方法において、 自局内で保持しているクロ ック値を参照するこ とによ り 、 他局 からのビーコン送信予定時刻が近づいたこ とを認識した場合に、 周辺局からの送信を一定時間にわたり不許可と させる情報を送信 する

無線通信方法。

1 3 0 . 請求の範囲第 1 2 6項記載の無線通信方法において、 自局からのバケツ トの送信に先立ち、 あらかじめ定められた手 順で算出される一定時間にわたり 、 他局からの信号を受信してい ない状態であるこ とを確認し、

前記一定時間は、 優先的にパケッ トを送信できる所定期間にお いては短く設定する

無線通信方法。

1 3 1 . 請求の範囲第 1 3 0項記載の無線通信方法において、 自局からのパケッ トの送信に先立ち、 あらかじめ定められた手 順で算出される一定時間にわたり、 他局からの信号を受信してい ない状態であるこ とを確認し、

前記一定時間は、 他局からのビーコ ンを受信した直後の前記所 定期間に限り長く設定する

無線通信方法。

1 3 2 . 請求の範囲第 1 3 0項記載の無線通信方法において、 自局からの送信に先立ち、 送信要求信号の送信と、 その送信要 求信号の応答の受信の確認を行う 無線通信方法。

1 3 3 . 請求の範囲第 1 3 2項記載の無線通信方法において、 送信要求信号を誤り なく受信した場合にはバーチャルキャ リ ア センスを行わず、 送信要求信号の応答を誤り なく受信した場合に はバーチャルキャ リ アセンスを行う

無線通信方法。

1 3 4 . 請求の範囲第 1 3 0項記載の無線通信方法において、 ス リープ状態からアクティブ状態へと変化した直後に送信を試 みる場合、 送信に先立ち、 規定されている最大信号長分の期間に わた り メディアがク リ アである旨を確認する

無線通信方法。

1 3 5 . 請求の範囲第 1 3 0項記載の無線通信方法において、 パケッ トの先頭にユニークワー ドのプリ アンブルを付加し、 か つ一定のペイロー ド長毎に同様のユニークヮー ドのミ ッ ドアンプ ルを付加する

無線通信方法。

1 3 6 . 請求の範囲第 1 2 6項記載の無線通信方法において、 ス ト リーム トラヒ ックの伝送リ クエス トがある場合に、 ビーコ ンが送信されていない区間を複数抽出し、 その複数抽出された区 間で、 ビーコン又はビーコンに類する信号を送信する

無線通信方法。

1 3 7 . 請求の範囲第 1 3 6項記載の無線通信方法において、 前記ビーコンに類する信号は、 連続的又は間欠的に送信する 無線通信方法。

1 3 8 . 請求の範囲第 1 3 6項記載の無線通信方法において、 自局からのバケツ トの送信に先立ち、 あらかじめ定められた手 順で算出される一定時間にわたり、 他局からの信号を受信してい ない状態であることを確認し、 前記一定時間は， 優先的にパケッ トを送信できる所定期間にお いては短く設定する

無線通信方法。

1 3 9 . 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 トワークで無線通信を行う無線通信方法において、

信号を送信した後所定期間受信動作を行う送受信ステップと、 前記所定期間に新たな信号の送信を行わなかった場合に、 次回 信号受信あるいは送信予定時刻まで受信動作を停止させる受信タ ィ ミ ング制御ステップと、

を具備するこ とを特徴とする無線通信方法。

1 4 0 . 請求の範囲第 1 3 9項記載の無線通信方法において、 前記ネッ トワークに参画する各通信局は、 略一定間隔で定期的 にビーコン信号を送信する

無線通信方法。

1 4 1 . 請求の範囲第 1 4 0項記載の無線通信方法において、 定められた時間に一度以上は、 自局のビー コン送信間隔以上の 時間にわたる受信を連続的に行う

無線通信方法。

1 4 2 . 請求の範囲第 1 3 9項記載の無線通信方法において、 自局内で保持しているク ロ ック値を参照するこ とによ り、 他局 からのビーコン送信予定時刻が近づいたこ とを認識した場合に、 周辺局からの送信を一定時間にわたり不許可と させる情報を送信 する

無線通信方法。

1 4 3 . 請求の範囲第 1 3 9項記載の無線通信方法において、 自局が特定の他局宛ての情報を保持している場合、 当該特定の 他局がビーコンを送信する時刻に受信処理を行い、 当該特定の他 局のビーコン送信が終了する と、 定められた手順に従って、 当該 特定の他局に対して、 保持している情報の送信を試みる

無線通信方法。

1 4 4 . 請求の範囲第 1 4 3項記載の無線通信方法において、 前記他局のビーコ ン送信が終了してから送信される情報は、 通 常のデータ と比較して緊急度の高い情報である

無線通信方法。

1 4 5 . 請求の範囲第 1 3 9項記載の無線通信方法において、 信号の送信に先立ち、 所定期間にわたり受信動作させるこ とに よ り他の局から'送信される信号の有無を検出することで、 他局と バケツ トの通信タイ ミ ングが衝突しないアクセス制御を伴う

無線通信方法。

1 4 6 . 請求の範囲第 1 4 5項記載の無線通信方法において、 ス リープ状態からアクティブ状態へと変化した直後に送信を試 みる場合、 送信に先立ち、 規定されている最大信号長分の期間に わたり メディアがク リ アであるこ とを確認する

無線通信方法。

1 4 7 . 請求の範囲第 1 4 5項記載の無線通信方法において、 自局が特定の他局宛ての情報を保持している場合、 当該特定の 他局のビーコ ン送信時刻の直前に、 所定の手順に従って、 当該特 定の他局に対して、 保持している情報の送信を試みる

無線通信方法。

1 4 8 . 請求の範囲第 1 4 7項記載の無線通信方法において、 他局のビーコ ン送信が終了してから送信される情報は、 通常の データ と比較して緊急度の高い情報である

無線通信方法。

1 4 9 . 請求の範囲第 1 3 9項記載の無線通信方法において、 情報を送信する際に、 送信相手先局が受信動作を行なっている ことを認識した局に対して送信を試みる 無線通信方法。

1 5 0 . 請求の範囲第 1 3 9項記載の無線通信方法において、 '前記各通信局は、自局が通信状態にある と判断される場合には、 自局が認識している他局のビーコ ン受信を試みる

無線通信方法。

1 5 1 . 請求の範囲第 1 5 0項記載の無線通信方法において、 自局が特定の他局宛ての情報を保持している場合には、 自局か ら送信するビーコ ン中に、 特定の他局に宛てた情報を保持してい る旨の情報を掲載し、 ·

該ビーコ ンを受信した通信局で、 自局宛ての情報が保持されて いることを認識する と、 ビーコ ン送信局に向けて自局宛てに情報 を送信してほしい旨を伝える信号を送信する

無線通信方法。

1 5 2 . 請求の範囲第 1 5 0項記載の無線通信方法において、 特定の局からのビーコンが受信できる環境にあった場合であつ ても、 当該特定局とは通信を行わない指示がある場合、 当該特定 局から送信されてく るビーコ ンの受信を試みない

無線通信方法。

1 5 3 . 請求の範囲第 1 3 9項記載の無線通信方法において、 なんらかの信号を送信した後、 所定期間受信動作を行い、 この 所定期間に自局宛て信号を受信しなかった場合に、 次回信号受信 あるいは送信予定時刻まで受信動作を停止させる

無線通信方法。

1 5 4 . 各通信局が所定の時間間隔でネッ トワークに関する情報 を記述したビーコ ンを送信し合う こ とによって構築される 自律分 散型の通信環境下で動作を行な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、 自局に関する情報を記載したビーコン信号を生成する ビーコン 信号生成ステップと、

前記通信手段によ り周辺局から受信したビーコン信号を解析す る ビーコン信号解析ステップと、

前記通信手段によるビーコン送信タイ ミ ングを制御するタイ ミ ング制御ステップと、

を具備することを特徴とするコンピュータプログラム。

1 5 5 . 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 トワークで無線通信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、

信号を送信した後所定期間受信動作を行う送受信ステップと、 前記所定期間に新たな信号の送信を行わなかった場合に、 次回 信号受信あるいは送信予定時刻まで受信動作を停止させる受信タ イ ミ ング制御ステップと、

を具備することを特徴とするコンピュータプログラム。